土工格栅在公路路基施工中的应用及分析

许俊明 周久贺

摘 要：土工格栅是一种新型施工材料，其具有较高抗拉强度及模量，在公路工程施工中得到了广泛应用。笔者结合自身多年施工应用经验，对土工格栅的作用机理、施工工艺等内容进行了分析与探究。

关键词：土工格栅；公路工程；路基施工；作用机理

随着国民经济的快速增长，我国的交通运输事业，特别是高等级公路建设正处在空前的高速增长时期，路基整体质量也有了显著提高。为了减小路基病害程度、提高承载力，国内外均采取了不同的处理措施，如合理设计、控制施工质量等等。使用土工合成材料作为加筋材料，具有明显的技术优势和良好的经济效益。从国内外的研究成果来看，土工格栅对路基性能的改善体现在降低差异沉降、防治纵横裂缝、延长公路使用寿命等方面。

1 土工格栅的作用机理

格栅是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅，当作为土木工程使用时，称为土工格栅。作为一种独特的土工合成材料，相比其他土工合成材料，土工格栅具有相应的优势。在公路路基施工中，土工格栅往往作为加筋土结构或复合材料的筋材料，一般分为4类：塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和玻纤聚酯土工格栅。土工格栅是在高分子聚合物拉伸后形成的方形格栅板材。划分标准不同，土工格栅可以分为不同的类型，如按照材质进行划分，主要包括2种：塑料土工格栅与玻璃纤维格栅。按照加工方式进行划分，分为单、双向土工格栅。土工格栅主要适用于路堤、挡墙、软基等方面，这种技术的应用可以对路基等结构的稳定性与承载力进行有效提升。

作为柔性材料，土工格栅能够承受极大的拉应力。在土体的拉伸变形区域进行土工格栅的设置，可以有效传递土的拉应力，促使钢筋成为抗拉构件。在荷载作用下，土工格栅与土体之间的摩擦力对土体侧向变形将起到制约作用。因土工格栅与土体之间粘结力较高，进而提高了抗拉性及剪应力。并对路堤横断面、新老路基结合部的沉降情况进行有效改善，避免纵、横向裂缝的情况的出现。

2 工程概况

某公路项目所处位置湖塘众多，洪水泛滥，此地被冲积成平原区，有大量软土，以沉积淤泥质亚黏土为主。在含有大量黏土、粉砂土的饱水细粒土或大孔隙有机质土、泥炭土、松砂等软土地段，可使用土工格栅处理软土地基。在土的含水量大、压缩性高、承载力低、抗剪强度弱等情况下，可采用土工格栅和其他软基处理措施相结合方式。

3 软基处理设计

1、设计要求

针对表层为软弱土一般控制段，采用砂垫层+土工格栅+超载预压处理方式；针对下部软弱土体含水量较高的一般控制段，采用砂垫层+土工格栅+塑料排水板+超载预压处理方式；针对桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降的主控制段及次控制段，采用土工格栅+深层水泥土搅拌桩处理方式。

2、材料性能和要求

材料应采用含泥量不得大于5%的洁净中、粗砂形成的60cm厚砂垫层，并且将其中植物、杂质除尽。也可采用天然级配砂砾料，但其最大粒径不应大于5cm。摊铺后适当洒水，分层压实，压实厚度宜为15-20cm。由于土工格栅具有整体连续性好、抗拉强度高、耐腐蚀和抗微生物好、施工方便等优点，根据出厂单位提供的幅宽、质量、厚度、抗拉强度、顶破强度和渗透系数等测试数据，选用满足设计要求的土工格栅：第一，双向玻纤土工格栅GG2540Ⅰ，单位面积质量大于300g/m2，幅宽4m，每卷长50m，縱、横向拉伸屈服力30-50kN/m，纵向屈服伸长率小于4%；第二，双向玻纤土工格栅GG2540Ⅱ，单位面积质量大于450g/m2，幅宽4m，每卷长50m，纵、横向拉伸屈服力60-100kN/m，纵（横）向屈服伸长率小于4%。玻纤格栅铺设的层数根据稳定性计算结果设置1-2层。

4 公路路基施工中土工格栅技术的应用

1、整平场地

清除尖石、杂物等，把路基中水引至排水沟，保持基底干硬，并且土工格栅上下面填料不得有能刺破土工格栅的碎、块石等坚硬凸出物。

2、铺设第一层土工格栅

土工格栅应在平整下承层上全断面铺设，铺网时从处理地段一端开始，垂直路线铺设。铺设时必须紧绷，拉挺平顺，紧贴下承层，不得有褶皱、扭曲或坑洼。在斜坡上铺设时应保持一定松紧度。铺设土工格栅时应在路堤两边各留足够锚固长度，回折覆裹在压实填料面上，平整顺适，外侧用土覆盖，以免人为破坏。回折锚固长度为2m以保证土工格栅整体性。采用搭接法连接时，搭接长度为30-90cm；采用缝接法时缝接宽度不小于5cm；采用黏接法时黏接宽度不小于5cm，黏接强度不应低于合成材料的抗拉强度。

3、填料施工

填料应分层摊铺、分层碾压，所选填料及其压实度应符合设计或规范相关要求。填筑时从两边向中间施工，碾压时应自中间向两边施工。土工格栅上第一层填料摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机，当填筑压实填料厚度大于60cm时采用重型压实机械压实。

4、再次铺设土工格栅

双层土工格栅的上、下层接缝应交替错开，错开长度不小于50cm。5）对于要求做沉降观测路段，施工时注意地表沉降仪的埋设，控制路堤填料速率并加强沉降和侧向位移观测，防止路堤失稳。

5、质量控制

土工格栅摊铺以后要及时填筑填料，避免受阳光长时间直接暴晒，致使性能劣化。一般情况下间隔时间不应超过48h。必须延长间歇时表面必须覆土保护，厚度不小于20cm；禁止一切施工車辆和施工机械直接行驶或堆放在已铺好的土工格栅上；施工期间发现土工格栅有破损时必须立即修补好或更换以保证工程质量。

5 沉降、稳定性观测分析

1、稳定性观测

稳定性观测结果是通过观测地表位移边桩，水平位移和地表隆起量而获知的。一般路段沿纵向每隔100-200m设置1个观测断面；桥头路段应设置2个观测断面；桥头纵向坡脚、沿河等特殊路段均应酌情增设观测点。位移观测边桩的制作、埋设，工作基点桩、校准基点桩的设置以及测量仪器、测量方法均应满足软土路堤施工规范的要求。

2、沉降观测

施工期间地表沉降观测的方法是在原地面埋设沉降板进行高程观测。沉降板的埋设、基桩的观测、校准基点桩的设置以及测量仪器、测量方法均应满足软土路堤施工规范的要求。

根据中国科学院武汉岩土力学研究所检测的数据可以看出最大沉降速率为1.19mm/d，最小沉降速率为0mm/d。根据填土―沉降―时间的关系来看，随着填土高度的增加，沉降不再增加，断面沉降趋势平缓；路中和路肩差异沉降总体较小，处于稳定状态，未发现路堤失稳的迹象。采取处理措施的软基地段，路基沉降速率与一般路基没有明显差异，并且被控制在指标值内。

6 结束语

综上所述，从国民经济长远发展的角度来看，在公路建设中路基工程对其事业发展具有至关重要的作用。为此，施工单位必须充分了解施工相关规定的前提下，进行科学有效施工，只有这样才能实现公路工程的预期目标。由交通部颁发的《公路合成材料应用技术规程》中指出，土工格栅在路基施工中的应用，可减少或延缓裂纹反射的数量，减少沥青路面的车辙，可适当提高半刚性基层的疲劳寿命。为此，施工单位应重视土工格栅技术在公路路基施工中应用，以此实现预期建设目标。

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