高速公路路基施工中土工格栅技术运用

张鸿博

(山西路桥第四工程有限公司，山西 大同 037005)

1 土工格栅的应用原理和特点

1.1 原 理

土工格栅在道路建设中的作用是加固、防渗漏、排水和防护。可以大大节省原材料，降低成本，简化后期维护程序并增加道路工程使用率，实现具有成本效益的目标。土工格栅具有高抗拉强度、低蠕变、低伸长率(小于3)，并直接作用于软土基础上，以减少土壤的横向运动和不均匀的土壤沉降，可以有效地提高基础的承载力和整体性能。对于双向增强复合材料格栅，拉力主要通过交叉强度钢丝传递，其形成了高拉伸模量，垂直和水平钢杆一起工作以充分反映网格的土壤互锁特性。在生产格栅时，要严格处理以在材料表面上形成粗糙的图案，增加格栅与土壤之间的摩擦系数。格栅由垂直和水平钢组成，当被拉入网中时，外部包裹层也同时形成。通过钢丝和外包装的相互作用，格栅的断裂和伸长率降低到3%以内，土工格栅包含高密度聚乙烯，因此，格栅抗酸、碱、盐、油能力强且防水能力强，能有效防止腐蚀。

1.2 特 点

土工格栅是一种用聚合物材料加热和模压而成的格栅筛。根据原材料的种类，土工格栅可以分为塑料、玻璃纤维聚酯和玻璃纤维格栅。其中，塑料土工格栅制作较简单，并且可以拉伸聚合物网格来形成。根据拉伸方向，制造过程可以分为单向拉伸和双向拉伸，并且这两个创建土工格栅的过程性能有很大不同。土工格栅的单向拉伸是指沿聚合物的长度方向拉伸，能有效地提高了网格的拉伸强度和拉伸弹性模量，而双轴拉伸是指沿着聚合物的长度和宽度同时拉伸，通过该过程产生的土工格栅可以形成链系统并且可以有效地承受外部载荷。土工格栅要先加热，然后才能拉伸，并且在加热过程中要注意聚合物的取向和排列，这样才能提高承载能力和强度。

2 土工格栅技术的应用优势

2.1 减少反射裂缝

在公路路基的各种质量缺陷中，反射裂缝更为常见，其原因包括基层收缩，基础沉降不均匀和沥青覆盖应力集中。此外，当环境温度和湿度因交通负荷而发生变化或垂直剪切位移时，高速公路路基上也会出现裂缝。土工格栅的系数比较大，可以同时抑制应力和释放变形，可以有效提高覆面结构的抗拉和抗剪强度，可以有效地提高路基结构的稳定性，减少反射开裂。

2.2 提高道路疲劳强度

调查研究，当土工格栅不用于高速公路路面施工时，地面结构的承载力相对较低，疲劳强度较低。对此，在高速公路路基的施工中，可以采用土工格栅技术来提高路基结构的承载力，提高路基的抗疲劳性，从而承受较大的交通负荷并防止疲劳裂纹的发生。

2.3 确保路基的稳定性和可靠性

通过在高速公路的路基施工中应用土工格栅技术，可有效提高路基结构的稳定性和可靠性，减少路基不均匀沉降和变形的发生，并提高行车安全性。

3 工程应用特性

近年来，塑料土工格栅已广泛应用于道路、铁路、水坝、矿渣场等软土地基的加固，挡土墙和路面抗裂工程。其明显的工程特征如下：①高强度、低蠕变，适应各种环境土壤，完全可以满足高端高速公路上高挡土墙的使用；②具有加强的承重面，提高地基的承载力，抑制土体的侧向位移，提高了地基的稳定性；③强度大，具有较强的承载力、耐腐蚀性能，电阻和腐蚀保护、摩擦系数大，孔眼均匀，施工方便，使用寿命长；④更适合深海工程和路堤加固，从根本上解决了其他材料强度低，由于水长期腐蚀，缺乏耐腐蚀性，寿命缩短和其他技术问题；⑤能有效避免施工过程中因机器破损而造成的施工损坏。

4 土工格栅施工技术

4.1 土工格栅材料

在铺设格栅之前，应仔细检查格栅材料，如果发现褶皱，则应采取适当的措施，并且应通过机械方式或手动将格栅水平。回填要满足：①渗水率要好，填料的棱角应不超过25%，如有条件，可以在现场进行土工格栅的回填测试，以确保满足要求；②填充材料符合诸如尖锐边缘材料之类的标准，以确保塑料土工增强带的内容物不被损坏，通常，其含量不超过填料总量的16%；③填料的最大粒径要满足95 mm以下的标准，对于具有1∶4或更大的交叉地面坡度的部分，要首先清洁表面的土壤，然后开挖；在土壤部分的控制宽度超过1.8 m，在石头部分的控制宽度超过0.9 m。开挖组合式沟渠时，土层和石质部分的开挖深度分别为0.75、0.6 m。在双向土工格栅的15 cm半径范围内，填充材料的粒径不超过5 cm。在过渡区和结合槽中，填充物的最大粒径尺寸为10 cm，分级的砂和砾石土为95%。在双向土工格栅铺设的初始阶段，要将表层调平，以防止碎石、岩石和其他突起物。另外，为防止因路基沉降不均匀而导致道路开裂，在施工过程中要填筑专用路堤。

对于全面的工程实践项目，对于高填方路堤和高于1∶4的原始交叉地面坡度以及路基条件良好的路堤，对于边坡高度为7 m或更高的情况，应铺设3层土工格栅。对于在纵向，横向填充与开挖的交点处，如果横向大于1∶4，则需要进行适当的交错开挖，以控制2.5 m交错平台的宽度，以形成内部坡度为2%～5%的交叉斜坡形式。若斜坡的高度超过8 m，原始地面的交叉坡度高于1∶3，要在填充和挖掘的交界处重新填充坡度更好的沙土，以形成过渡。然后在巷道下放置1个3层土工格栅，以控制格栅对开挖现场的渗透。深度为3～4 m。如果路口的填方路堤有3层土工格栅，则可以将其完全放置。在没有土工格栅的情况下，它会以填充段穿透16 m。如果开挖交界处是土方开挖，则要开挖并更换土路基，并且在垂直过渡时将其铺在水平砂砾穿透槽的交叉处。

4.2 固定钢筋的布置

固定钢筋以梅花形的布置，对于水平剥离切割接头的处理：固定钢筋的水平和垂直距离分别为100～300 cm。对于垂直剥皮接缝，固定钢筋的水平和垂直间距分别控制为：300、100 cm，每层共4行。每层长度为50 cm，搭接点上下格栅应错开2～3 m，安装双向土工格栅时，要严格保证平整度和无折痕，如弯曲并固定的圆形钢筋形成锚固加固，开挖，要在工作面上进行有效的紧固处理。钢筋样品如图1所示。超过25 cm，并且在某些陡峭的路段上，可以略微增加格子层的数量，并且固定长度要至少为1 m。

图1 钢筋锚固大样图(单位：mm)

4.3 基础的开挖与施工

基坑开挖时，应严格按照有关规范严格设计基坑开挖和施工，并相应地完成基坑的防排水处理和其他要求。基坑开挖后，对基坑底部进行压实和平整，然后在基坑底部铺设厚度为3 m的砾石层。铺设后，应对表面平整度进行重新处理，严格控制表面高差，不得超过1 m。

4.4 土工格栅的布置

按照设计方案的要求制作底部钢筋网。然后将完成的土工格栅放在指定位置的碎石上。根据设计要求，在斜坡上保留一定长度的格栅，以利于以后的滚动施工。在铺设土工格栅的过程中，要严格检查土工格栅的垂直轴是否与路堤断面的方向一致，并且路堤断面的方向是整个路堤的主要方向。通常，严格禁止沿土工格栅主力方向的接缝。在土工格栅包装的初始阶段，要严格检查包装材料的规格和性能，以确保其符合设计要求。砂的等级应控制好，泥浆含量应控制在3%以内，并且不应被有机物、垃圾和其他物质污染。沙垫应根据设计要求严格分层，压实厚度应控制在15～20 cm。在铺设土工格栅的过程中，重要的是要确保土工格栅始终绷紧和伸展而不会产生褶皱或损坏。宽度应为5 m，严格对齐，垂直重叠的宽度应不少于20 cm。搭接处的伸长率应较低，连接尼龙绳，然后铺设沙垫或砾石垫。在铺设、填充和覆盖路面之前，要将路基的两侧向后折叠2.5 m。具体的网格重叠如图2所示。

图2 土工格栅搭接图(单位：mm)

4.5 填充施工

网格铺设施工完成后，要立即进行填充施工。填土顺序是对称的“先两面，然后是中间”，严禁回填路堤中端。灌装时，严禁将物料直接排入土工格栅，要将物料排至铺装的土壤表面，排料高度应控制在1 m以内。防止车辆直接在铺砌的土工格栅上行驶，并避免沿路堤行驶。对照土壤网格层的顶部和底部之间的距离应在回填颗粒尺寸的9 cm以内，其他填料不得超过5 cm。

4.6 注意事项

在整个土工格栅施工过程中，应特别注意防水和排水处理。压实施工过程应确保压实表面的平整度，并及时清洁。安装土工格栅时，应执行以下操作：开始沿主要结构力的方向铺设并检查铺设的平整度；要重新拧紧土工格栅，以确保在滚动施工之前始终对其进行拉伸和加压；施工完成后，完成土工格栅后，需要再次拧紧土工格栅；立即执行回填施工，从施工顺序开始在两侧进行回填，然后直到中间。在轧制过程中，严格禁止车辆通过。

5 施工要点总结

1)施工需要压实，整平并去除尖刺和突起。在填充和压实土壤层之前，要手动或机械地重新拉紧格栅，以使格栅在土壤中拉伸和受力。

2)根据本项目及其他项目的实践证明，除冻土、湿地土壤、生活垃圾、白垩土和硅藻土以外的物质都可以用作填充料。但是，砾石和砂土的机械性能是稳定的，不受水分含量的影响，因此应作为首选。

3)在加筋土的施工中，应在井壁内外做好排水处理，应提供足够防护措施以防侵蚀，并在土筛上安装过滤和排水措施，必要时应安装土工布和渗透管。

6 结 语

近年，交通运输的经营环境正在逐步发生变化。许多高速公路路面和铺装道路受到不同程度的破坏，对行车安全和道路性能产生负面影响。对此，在高速公路路基的建设中，为了提高路基的质量，要针对实际情况选择合适的技术。土工格栅是一种具有高强度、优异韧性、高耐腐蚀性和低伸长率的土木工程材料，能在加强公路路基方面起到很好的作用。

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