淺談土工格室在公路工程中的應(yīng)用與探討

江 虹

0 引言

土工格室在軟弱地基路段作為墊層使用,能有效防止公路的不均勻沉降,提高公路地基的承載力,適當(dāng)配合土工格柵的使用,不僅能有效防止路基斷裂和反射裂縫,還能延長公路的使用壽命,在保證道路使用的質(zhì)量方面起到了重要的作用。

1 工程概況

安徽銅陵省道227路面改善工程所經(jīng)區(qū)域?qū)匍L江沖洪積作用及湖積作用形成的平原,地層為二元結(jié)構(gòu),即上部為河漫灘相淤泥質(zhì)土類,下部為河床相粉細(xì)砂類;基巖以上的疏松沉積物覆蓋層厚度約為27.00 m～50.00 m,具有二元相特征。根據(jù)軟土地質(zhì)分布的特點(diǎn),路基不穩(wěn)定,原有道路路基變形較為嚴(yán)重,須提高路面結(jié)構(gòu)層的整體性。本工程設(shè)計(jì)采用了大面積的土工格室對(duì)老路路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。路面結(jié)構(gòu)層為土工格室+水泥穩(wěn)定碎石+土工格柵+水泥穩(wěn)定碎石+粗粒式瀝青混凝土+玻纖格柵+細(xì)粒式瀝青混凝土。路面上下面層之間設(shè)瀝青粘層,面層與基層之間設(shè)乳化瀝青透層和封層。

2 土工格室

土工格室(geocell)[2]是一種新型立體加筋材料,是由高強(qiáng)度的HDPE寬帶,經(jīng)過強(qiáng)力焊接而成的一片網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu),它伸縮自如,運(yùn)輸時(shí)可以縮疊起來,使用時(shí)張開,并在格室中填充砂、石、土等填料,構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體,在荷載作用下具有一定的抗彎作用從而分散上部結(jié)構(gòu)的豎向應(yīng)力,而且是一種很有發(fā)展前途的基礎(chǔ)工程構(gòu)筑材料[2]。

3 土工格室施工質(zhì)量控制

3.1 土工格室質(zhì)量要求

目前市場上生產(chǎn)土工格室的廠家較多,性能指標(biāo)和產(chǎn)品用途也不一樣。為了防止公路的不均勻沉降,有效提高軟土地基的承載力。高強(qiáng)土工格室的性能指標(biāo)見表1。

表1 土工格室規(guī)格性能指標(biāo)[3]

3.2 原材料

1)集料。各種集料均要求干燥、潔凈、無風(fēng)化,級(jí)配碎石混合料中,碎石最大粒徑不超過31.5 mm(方孔篩),且壓碎值不大于28%、針片狀含量宜不大于13%,集料中小于0.6的顆粒必須做液限和塑性指數(shù)試驗(yàn),要求液限小于28%,塑性指數(shù)小于9。

2)水。凡飲用水皆可使用,該工程拌和與養(yǎng)生用水均采用河水。

3.3 級(jí)配設(shè)計(jì)

1)取工地實(shí)際使用的集料,分別進(jìn)行篩分,按顆粒組成進(jìn)行計(jì)算,確定各種集料的組成比例。組成混合料的級(jí)配要符合表1的規(guī)定。2)經(jīng)過試驗(yàn),該工程最終確定的各種集料配比為:10 mm～30 mm碎石∶5 mm～15 mm碎石∶0 mm～5 mm石粉質(zhì)量比為29∶33∶38,其中最大干密度為2.26 g/cm3;最佳含水量為4.9%。

4 開工前的準(zhǔn)備工作

1)拌合場地布置。拌合場地選址要綜合考慮運(yùn)料距離的長短,材料進(jìn)場方便,原有公路的交通流量等因素。整個(gè)場地應(yīng)做到平整、排水通暢,并合理規(guī)劃使用。場地內(nèi)應(yīng)設(shè)有拌合區(qū)、儲(chǔ)料區(qū)、機(jī)械停放區(qū),材料堆積區(qū)內(nèi)應(yīng)經(jīng)過硬化處理,粗、細(xì)集料應(yīng)隔離存放,并插有標(biāo)牌標(biāo)識(shí)。對(duì)于細(xì)集料要搭設(shè)雨棚或取彩條布覆蓋措施,防止被雨水淋濕。

2)設(shè)備準(zhǔn)備。根據(jù)施工任務(wù)、合同工期及質(zhì)量要求,配備了穩(wěn)定土拌合設(shè)備、振動(dòng)壓路機(jī)、膠輪壓路機(jī)、裝載機(jī)、灑水車、自卸汽車等機(jī)械設(shè)備,并于開工前對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試,確保機(jī)械設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。

3)墊層驗(yàn)收。土工格室墊層各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)要求必須按JTG F80/1-2004公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查驗(yàn)收,對(duì)于不合格或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

5 施工工藝

5.1 土工格室施工準(zhǔn)備

1)中線放樣,清理下承層。2)按施工規(guī)范要求,平整并碾壓下承層至需要的壓實(shí)度、平整度。3)制作鋼筋樁(Φ8鋼筋、長度25 cm)。

5.2 土工格室布設(shè)

1)將格室張拉,使格室處于張力狀態(tài),不允許有松弛感。根據(jù)說明書的規(guī)定,展開面積為500 cm×440 cm[4]。

2)在鋪設(shè)土工格室的始端,按土工格室的鉚距尺寸用鐵錘將準(zhǔn)備好的鋼筋樁打入路基(一般起始點(diǎn)每件10個(gè)),鋼筋樁露出部分不高于格室高度。

3)將土工格室按格掛在鋼筋樁上。

4)鋪設(shè)土工格室的寬度(展開面積500 cm×440 cm)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

5)土工格室之間的連接:在土工格室未張拉開之前,用格室連接件將格室連接。

6)將連接好的土工格室統(tǒng)一張拉到規(guī)定的尺寸,并用鋼筋樁固定,準(zhǔn)備填級(jí)配碎石。

7)將張拉好的土工格室沿張拉方向從格室的始端進(jìn)行填料,并填至剩三層土工格室為宜,連接其他土工格室再次填料,依次重復(fù)至需鋪設(shè)的格室的長度為止。

8)每次張拉,土工格室縱向方向最多連接三張,否則會(huì)給張拉及正確的布置帶來困難。

5.3 材料填筑

1)填筑前檢查格室有無破損情況,如有,應(yīng)立即處理。2)土工格室鋪設(shè)后,應(yīng)在48 h內(nèi)將其填筑完畢。3)填筑材料:填筑厚度必須高出格室10 cm以上作為保護(hù)層,填筑級(jí)配碎石時(shí)應(yīng)與保護(hù)層一起填筑,松鋪系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行確定(一般為1.3～1.5)。

5.4 平整碾壓

壓實(shí)流程:先穩(wěn)壓(遍數(shù)適中,壓實(shí)度達(dá)到88%)→開始輕微振動(dòng)碾壓→再強(qiáng)振動(dòng)碾壓→最后膠輪穩(wěn)壓,一直壓到無輪跡為止。要求穩(wěn)壓要充分、振動(dòng)不起浪、不推移,碾壓時(shí)要控制壓路機(jī)的行駛速度。第 1遍穩(wěn)壓 1.5 km/h～1.7 km/h,以后各遍1.8 km/h～2.1 km/h。

5.5 施工注意事項(xiàng)

1)鋪設(shè)施工過程中格室的張拉是關(guān)鍵,要確保格室處于張力狀態(tài),不可有松弛現(xiàn)象。2)確定填筑壓實(shí)質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求。3)如果是軟基地質(zhì),確保有排水設(shè)置。4)土工格室應(yīng)貯存在不被日光直接照射和雨水淋泡處。5)縱橫向土工格室相鄰連接要牢固。

5.6 養(yǎng)生及交通管制

級(jí)配碎石填筑后,應(yīng)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),灑水過程中應(yīng)保持集料表面濕潤,不應(yīng)過量灑水,防止出現(xiàn)路面局部積水情況。

由于是改建工程,需邊通車、邊施工,在級(jí)配碎石施工和整個(gè)養(yǎng)生期間應(yīng)做好交通管制及安全工作。

6 施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

為了保證土工格室的施工質(zhì)量,使土工格室材料發(fā)揮應(yīng)有的作用。本項(xiàng)目在控制質(zhì)量時(shí)提出了利用彎沉來作為質(zhì)量控制的一項(xiàng)指標(biāo),通過土工格室試驗(yàn)段以及老路路基的數(shù)據(jù)測量進(jìn)行比較,采用土工格室施工的路段較未施工土工格室的路段彎沉的幅度提高較大。

7 結(jié)語

本項(xiàng)目為路面改善工程,土工格室作為一種新型的立體材料,其經(jīng)濟(jì)成本較平面材料偏高。但與整條路線用石灰樁、碎石樁及預(yù)制水泥樁等樁基對(duì)路基基層進(jìn)行深層處理相比,費(fèi)用則大為降低,工程質(zhì)量也得到了保證。本項(xiàng)目實(shí)際節(jié)約工程造價(jià)達(dá)6千多萬元人民幣。通過本工程的實(shí)踐證明,使用土工格室進(jìn)行軟基處理,不僅達(dá)到了良好的效果,還有效節(jié)約工程成本,減少交工后的維護(hù)費(fèi)用,提高了道路的使用壽命。

[1] 黃曉明,朱 湘.公路土工合成材料應(yīng)用原理[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2] 土工合成材料工程應(yīng)用手冊(cè)[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[3] JTJ 017-96,公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JTJ/T 019-98,土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程[S].