土工格栅 路基中的土工格栅垫层 (1)方案的确定。该段经设计单位、业主、监理三方共同研究决定采用换填,土工格栅垫层等措施进行软基处理,并同时布设纵、横向排水渗沟。(2)土工格栅垫屋综合处理地基的原理。土工格栅层处理地基(软土地基)的机理表现在下面几个方面:①土工格栅有一定的刚度,从而使上面的负荷得到扩散,提高了地基的承载能力。②由于土工格栅的抗拉强度大,它的存在可增加路堤的稳定性。③土工格栅与砂垫层或填土层(0.5m厚)共同作为一层,这一层具有同路基及地基或软土地基不同的刚度,它既是路堤的柔性筏基,又是地基及软土的排水通道。所以在地基变形显得均匀,差异沉降较小。④由于格栅网眼的存在制约了颗粒材料的横向移动,形成了良好的嵌锁作用。通过这种机械咬合作用使土体具有较好的整体抗剪能力。(3)材料的性能及要求。砂垫层要求用洁净的中粗砂,含泥量应小于5％,以利形成排水通道。土工格栅是一种新型的聚合物材料,经双向定向拉伸后,它的纵、横向抗拉强度均匀,且具有良好延性、高抗疲劳性和耐腐蚀性。其重量较轻,方便施工。本次地基处理所用的土工格栅是QLGSG50-50型,延伸率为5％,其纵、横向抗拉强度均为50kN/m双向土工格栅,网孔尺寸为15mm×15mm,幅宽为4m,幅长为50m。(4)土工格栅垫层处理地基的施工程序及要点。①先平整场地,清表土并排干地表水。②在地基上铺一层10cm的砂垫层,然后铺上一层SS-20型土工格栅(采用横铺),土工格栅沿横断面铺设,格栅的强度高的方向(纵向)应垂直于路基的中线,应尽量避免沿这个方向的接缝,各层土工格栅的两端需进行回包,回包长度分别不小于1.5m、2m,平台错台处的回包长度增长至3.5m。回包段应折覆盖在压实的填料面上,平整顺适,外侧用土覆盖,格栅的铺设应平顺,保持一定的松紧度,表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物,局部起伏差不得大于5cm,格栅的纵向搭接重叠宽度不小于30 cm,搭接缝采用塑料带绑扎,间距为50cm,对铺设好的格栅每隔1.5m用勾头钉固定于地面,以保证格栅以下承面密贴,铺设好的格栅应及时回填,防止日晒老化,筋材暴露时间不宜超过24 h,上下层土工格栅的搭接缝错开设置,错开长度不应小于50cm,并用下层土工格栅回包,与上层格栅形成一整体,两层格栅间的填土厚度为50cm。③路基土应分层填筑并满足相应规范要求,另外应避免运料车在已摊铺好并张紧定位的格栅上直接碾压。④施工中应控制路堤的填土速率并加强沉降和侧向位移的观测,防止路堤失稳。四、土工格栅的使用效果 1.增加了路堤的稳定性,有效防止滑移、塌方、沉陷等现象的发生。另一方面,使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。也就是说,当软土地基在上覆荷载作用下可能产生剪砌破坏时,土工格栅将阻止破坏面的出现,从而提高地基的承载力。当土工格栅受到集中应力作用时,高弹性模量的土工格栅受力后将产生垂直分力,分散和抵消部分荷载,有效提高地基承载力,这一效果能有效提高路基加载速率,缩短工期。 2.有效提高地基承载力,由于重型机械在软基路段容易沉陷,路基填土压实难于开展,但砂垫层结合土工格栅处理后,压路机等机械便可在其上开展作业。通常在未经处理的软土路基上填筑路堤,在一定的填筑高度内,都会出现不同程度的“弹簧”状态,填土难于压实,平整度差。经铺设土工格栅后,由于其约束作用,填料易于压实,表面平整。 3.土工格栅在提高地基承载力和增加地基稳定的同时,对不均匀的沉降有调节作用,能较快的减少路基的沉降差异。土工格栅和砂砾层共同构成比软土刚度大得多的复合垫层,对上部施加的荷载起到重新分布的作用,其渗透排水作用又使地基受力趋于均衡,使软基加快排水固结,促成路堤均匀沉降,使路堤平顺。 4.在一边软一边硬的地基上填筑路堤,使用土工格栅能更有效地保证路堤填筑时的安全,并能加快此类路堤的沉降均衡稳定。在此种地基上填上,由于沉降的差异,会造成路基断裂,甚至失稳。由于土工格栅具有均布力特性,可使整个断面平衡。 五、几点体会 (1)原设计对h＞20m的软基采用清淤换填并加土工格栅加筋,我认为是可行的。(2)路堤填土的厚度及密实度要求,在土工格栅上的 层甚至两层适当放松。实际施工中经过各方面技术研究,密实度要求达到85％,可略低于90％。该部分可作为沉降后低于地面线的原状土处理。(3)路堤横断面方向的弧形沉降对土工格栅的抗拉强度有较高要求,特别是沉降差异较大时,对土工格栅的横向搭接长度及搭接方式应给予关注,土工格栅的纵向搭接也有类似问题。
土工格栅 本项目将结合实体工程，主要解决土工格栅材料选择、含有土工格栅的改建路面结构力学分析、施工工艺、检测方法等方面的问题。为路面改建工程中合理应用土工格栅提供科学依据。1）土工格栅材料选择土工合成材料的质量性能差异较大，具有不同的力学指标。根据工程使用的情况不同，应该选择不同的土工合成材料。在工程设计与施工中，应根据原路面的具体情况和工程特点要求，选择符合力学性能的格栅材料。2）土工格栅改建路面结构力学分析分析土工格栅位于基层下、基层上、面层下等位置时，在汽车荷载作用下，路面的弯沉、各层层底弯拉应力的变化情况，路面裂缝处理情况和旧路加宽部位的路面结构进行了理论分析，确定土工格栅的合理层位及所起作用。3）施工工艺研究在工程实施过程中，如何施工才能使土工格栅在改建路面结构中取得良好的加筋效果，可通过试验路的铺筑，总结施工工艺，寻求可行的检测手段提出检测方法。4．研究方法采用理论分析与室内室内外相结合的方法。技术路线如下：1）收集国内外关于土工格栅在沥青路面研究中的成果及经验。2）土工格栅的物理力学性能试验，为理论计算提供科学的依据。3）制作加格栅与未加格栅的半刚性水泥稳定碎石材料试件，通过室内梁的拉弯拉试验、疲劳试验对比分析格栅对提高基层的抗弯拉强度及疲劳特性所起的作用。4）理论计算及分析。5）通过改建前后的常规弯沉测试方法及运营过程中的落锤式弯沉仪（FWD）现场弯沉测试，评定格栅对路面承载能力起到的作用。6）结论与建议。5．研究结论1）结合河南省洛界公路襄城茨沟至舞阳界段二级沥青公路路面改建工程，提出在交通量较大，超重车具有单方向性的路幅旧路面上，即补强基层底面加铺土工格栅的设计方案，提高改建路面的抗反射裂缝能力。2）对土工格栅材料性能进行研究，提出适用的土工格栅类型、性能指标和力学参数。正六边形的土工格栅受力均匀、稳定。建议选用对称性好的材料，能使受拉时应力传递均匀，风格变形性好；土工格栅可以预防瘃减缓反射裂缝的发生；引用复合材料力学得出泊松比，可以为理论计算提供依据。3）对土工格栅加筋半刚性基层材料进行弯拉、疲劳试验，结果表明，在半刚性基层下加铺土工格栅，可延缓半刚性基层的裂缝，增加疲劳寿命。4）应用弹性层状体系理论和有限元法，对土工格栅铺设在改建路面不同层位、原有路面裂缝处理和旧路加宽部位时的路面结论进行了理论分析并得出了类似的结论。在新建或改建路面基层底面加铺土工格栅会：改变基层地面的层底拉应力和路表弯沉；对路面结构力学性能的改善为理想；可以减薄半刚性基层厚度，减小的厚度与土工格栅模量成正比等。5）联合应用贝克曼梁和落锤式弯沉仪对试验路段路面进行承载性能测试，表明加铺土工格栅对路面整体强度和刚度均有提高作用，落锤式弯沉仪精度较高，可作为评价路面刚度的有交往检测手段。6）提出了土工格栅改建路面工程应用中的技术要点并进行了经济效益分析。以上结论中的第2）、3）和4）条的技术内容在国内外文献中未见报道，该成果的部分技术在国际上具有一定的创造性，因此该成果在国内外具有一定的先进性。随着汽车工业的迅猛发展，道路交通量不断增加，国省干线公路交通趋于饱和，特别是近年来超限、超载、超重车辆的增多，致使路面严重超负荷，在设计年限内，过早的出现路面病害，严重制约了公路的运输条件及道路的通行能力，未能充分发挥国省干道的作用。
