高速公路路基施工中土工格栅技术的应用

文／江西赣粤高速公路工程有限责任公司 李晓朔

江西科力咨询监理有限公司 黄敬云

关键字:高速公路；路基；土工格栅；施工技术

1 土工格栅技术概述

土工格栅是常见的土工合成材料，在加筋土结构及复合材料筋材中较为常用，土工格栅制作材料主要包括塑料、钢塑、玻璃纤维及玻璃聚酯，其中以塑料土工格栅最为常见，性能也最为优良。塑料土工格栅主要通过拉伸方式形成矩形或方形聚合物网材，其拉伸方式主要包括单向拉伸和双向拉伸两种。在经挤压所制作出的聚合物板上通过塑料土工格栅冲孔，并对其加热便可完成定向拉伸，具体而言，包括其沿聚合物板纵向拉伸而成的土工格栅以及其沿聚合物板横纵向拉伸而成的土工格栅。单向拉伸能促进土工格栅材料拉伸模量和拉伸强度的提升，双向拉伸则能使其在永久性承载基础土壤内形成连锁性系统，增强其承担力的扩散作用的能力[1]。

2 盐都区社会经济发展情况

2.1 工程概况

某高速公路K3+243 ～K4.356 段和K4+000 ～K5+125段为陡坡段，按照设计要求，在陡坡段施工中应采用土工格栅技术进行路基加固，软弱路基中淤泥沉积厚度为5.5 ～6.5m，陡坡段路基填筑高度最高达23.5m，属于软土地基之上高陡坡、高填方路堤。为此，必须采取有效的提升地基承载力的施工措施，以降低路基工后沉降的发生，经过多方研究，本高速公路陡坡段采用单向拉伸高密度聚乙烯土工格栅进行路基加固处理，并在路基填筑厚度分别达8m、15m 和19m 时分别设置，以保证路基稳定性与承载力的有效提升。

2.2 土工格栅施工工艺

2.2.1 材料的选择

本工程K3+243 ～K4.356 和K4+000 ～K5+125 陡坡段加固施工所使用土工格栅材料极限抗拉强度应不小于100kN/m，断裂延伸率应不大于5%，接点强度硬至少为结构抗拉强度的80%，设计尺寸为（长*宽）100*4m，在格栅材料铺设前应进行外观检查及性能检测，对于褶皱必须整平。为确保土工格栅加固性能的充分发挥，回填料透水性必须符合设计要求，且其摩擦角应不超过30°，填料内可能破坏塑料土工筋带的尖锐棱角成分含量应控制在回填料总量的15%以内，填料最大粒径应小于100mm。双向土工格栅10cm 范围内的回填料粒径应小于6cm，结合槽及过渡区部位应使用级配良好、最大粒径10cm 且压实度不小于96%的砂砾石土。土工格栅铺设施工前必须整平路基表层，彻底清除块石、碎石等杂物，并对特殊路堤进行填筑处理，以防止路基发生工后不均匀沉降。

本工程地基良好且高填方路堤与地面横坡不小于1：2.5，边坡高度大于8m 的填方路堤段，应在路基处铺设三层土工格栅；横坡大于1：5 的纵横向填挖结合部位必须按照不小于3m 的宽度错台开挖，以形成内倾向结构横坡；原地面横坡大于1：2.5 且边坡高度不小于8m 的填挖结合部位，回填后形成过渡区，在其路面底铺设三层土工格栅。

2.2.2 锚固钢筋布设

本工程按梅花形进行锚固钢筋布设，结合处理段横向填挖部分纵横向间距分别为3.0m 和1.0cm，设置4 排；结合处理段纵向填挖部分纵横向间距分别为1.0m 和3.0m，设置4 排。各层土工格栅搭接长度按0.5m 设计，并使相邻层格栅错开2.5m 布置，并用铁丝将搭接点固定牢固。双向土工格栅布设时必须平顺，并在挖方侧采用Ф10mm 圆钢筋锚固，土质挖方段和石方挖方段锚固钢筋长度分别为0.3m 和0.25m。

2.2.3 基底开挖

按照一般基床开挖次序及设计要求进行基底开挖，并加强基坑防排水，基床开挖至设计深度后将基坑底部整平压实，并在其上铺设300mm 厚的砂砾石垫层，找平处理后加强高差控制，将高差允许值控制在100mm 范围内。

2.2.4 土拱格栅铺设

根据设计尺寸进行底层加筋土工格栅裁剪，并按照设计位置将其铺设于砂砾石垫层之上，并按要求在坡面处预留一定长度用于土工格栅材料的翻卷反包。土工格栅材料铺设的过程中，必须确保格栅材料纵轴向与高速公路软土路堤横断面的一致性，并将路堤横断面设定为格栅铺设施工主要受力方向，而且，为确保格栅加固施工质量，在其主受力方向严禁设置接头缝。

在格栅铺设前，还应检查下垫层砂砾石土级配及含泥量，含泥量应不超出3%，并严格按照设计规定将其压实厚度控制在15 ～20cm。严格按照设计图纸所确定的长度、位置及方向进行土工格栅铺设施工，且铺设过程中格栅材料应始终保持紧绷状态，相邻格栅段搭接长度应不短于100mm，纵向搭接宽度至少20cm，接头缝设置于非主受力方向[3]，并用低延伸率尼龙绳按1m 间距扎接接缝，路基两侧格栅材料应回折2.5m，再铺设砂砾石垫层。

2.2.5 回填施工

完成土工格栅铺设及检查后应及时回填，防止格栅材料暴晒后性能下降及老化。土工格栅回填材料粒径应不超过碾压层间的1/2，先进行格栅两端回填，并形成纵向交通道后向内逐步扩大回填范围。为防止回填施工过程中卸料、施工机械等造成格栅材料破损，要求材料必须卸料在已铺设完成的土体表面，且卸料高度不能超过1m，全部施工机械严禁在格栅层行走。

回填碾压技术后，应通过人工或机械方式找平处理，局部高差不得超出5cm 范围。碾压施工严格按照由两端向路中心的次序进行，不得反向碾压，压路机也应当顺路堤纵向行进。碾压结束后，应立即进行压实度检测，确保土工格栅施工层压实度达到一般路堤水平[4]。

2.2.6 土工格栅翻卷

碾压过程中首层填土厚度达预设值且碾压密实度达设计值后进行格栅材料2m长度的翻卷反包，并与前层格栅材料牢固绑扎、修整锚固，在翻卷外侧设置1m 厚的培土以保护格栅层。

3 施工质量控制要点

在正式施工前必须严格按照《土工合成材料塑料土工格栅》（GB/T17689-2008）的相关规定及设计方案进行土工格栅材料性能检验[5]，并确保路基顶面平整清洁，所使用路堤填料粒径以及路基横纵坡、宽度、压实度、标高等必须符合设计要求。

土工格栅材料在铺设前应通过人工方式张拉使之紧绷，材料表面张力应控制在60kN/m*5%=3kN/m 以内，以保证格栅材料表面平整且与下承层均匀紧贴，并沿路基向整幅铺设，纵横向搭接严密牢固。固定格栅的U 形钉应按三角形布设，间距应在80cm 以内，格栅接头搭接处通过钢丝以Z 字形穿织，间距控制在30cm。

本工程土工格栅回填通过铲车进行，再通过平地机将填土找平处理，回填施工过程中应确保机械施工方向同格栅材料搭接顺茬向的一致性，以防止铺设好的格栅材料被施工机械迎茬卷起而返工。回填施工前还应检测填土含水量，防止因土料过于潮湿而降低格栅材料性能。格栅铺设后应及时回填，间隔时间应控制在48h 以内，以最大程度保证格栅材料使用性能的发挥。

格栅材料铺设完毕，应进行顶层填料全断面填筑，将人工填料整平后静压2 ～3 遍，再振压，直至设计密实度后结束碾压。

4 结论

本高速公路路基加固施工中土工格栅技术的应用表明，土工合成材料在公路工程路面路基、防护及排水结构中确保路基稳定性、防止工后不均匀沉降等方面的应用越来越广泛，且公路工程竣工后运行1 年多的结果显示，路基质量稳定，且并未出现明显的工后沉降，土工格栅施工技术在提升地基承载力，增强地基稳定性能，预防土体侧向位移等方面性能十分显著。