格柵加筋在稻田濕地路段中的應(yīng)用

白義松，毛思驍

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江哈爾濱150080)

格柵加筋在稻田濕地路段中的應(yīng)用

白義松，毛思驍

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江哈爾濱150080)

當(dāng)公路經(jīng)過稻田濕地時(shí)，必須采取技術(shù)措施進(jìn)行針對(duì)性處理，以提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。土工格柵配合回填粒料處理稻田濕地，能有效減少清除、棄土、運(yùn)輸、換填等工作量，顯著縮短工期。

公路;路基;格柵;濕地

1 前言

稻田濕地是公路工程中一種較為常見的不良地質(zhì)路段。主要特點(diǎn)是受地下或地表水的長(zhǎng)時(shí)間作用，土壤含水量高、壓縮變形大、難以碾壓、承載力低、穩(wěn)定性差。當(dāng)公路需要經(jīng)過稻田濕地時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理，以提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。如果處理不當(dāng)，將導(dǎo)致路基填筑后發(fā)生較大沉降，尤其是不均勻沉降，造成路面沉陷變形或開裂損壞。

稻田濕地不良路段的土層厚度直接影響地基的處理效果，一般采用清除過濕土，換填天然砂礫、碎石土等粗顆粒材料的方式進(jìn)行處理。但換填處理工程量大、操作困難、施工緩慢，而且稻田濕地路段施工機(jī)械難以進(jìn)入。換填處理后的路段，由于換填材料處在松散狀態(tài)，在豎向荷載的作用下容易嵌入下層土體中，或者換填粒料層的底面在豎向荷載的作用下出現(xiàn)橫向張拉，使粒料分離，軟土侵入換填粒料層，從而弱化路基，使土基強(qiáng)度下降或發(fā)生不均勻沉降。

2 格柵加筋處治的機(jī)理

土工格柵是聚丙烯、聚氯乙烯等高分子材料經(jīng)連續(xù)擠壓成型的高強(qiáng)度網(wǎng)格產(chǎn)品，具有較高的強(qiáng)度和抗腐蝕性能，格柵加筋處治的基本機(jī)理是隔離、加筋、反濾和排水。

2.1 土工格柵的加筋作用

土工格柵具有較高的張拉模量和抗拉強(qiáng)度，能將粒料進(jìn)行平面約束，使荷載應(yīng)力擴(kuò)散下傳，能夠減少軟弱地基上的荷載應(yīng)力。

2.2 嵌擠約束功能

土工格柵的網(wǎng)孔具有一定的大小，填土顆粒在網(wǎng)孔上下互相嵌擠，格柵的剛度、抗拉強(qiáng)度、網(wǎng)孔的嵌鎖作用三者相互作用，減少了因荷載壓實(shí)出現(xiàn)的局部變形，加強(qiáng)了對(duì)顆粒材料的嵌擠約束功能。

2.3 土工格柵的抗變形能力

非均布的集中荷載作用于土工格柵局部時(shí)，格柵網(wǎng)孔會(huì)相應(yīng)變形，其平面嵌擠約束作用能夠?qū)⒑奢d較好地?cái)U(kuò)散傳遞。

2.4 土工格柵的隔離作用

土工格柵加粒料等能夠具有一定剛度的板體，可以防止不同填筑材料之間的相互摻雜，同時(shí)土工格柵所特有的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)可以使孔隙水壓力迅速消散。

2.5 土工格柵的增強(qiáng)作用

土工格柵的增強(qiáng)作用來源于格柵與土的相互作用:(1)格柵與粒料的嵌擠磨擦作用;(2)粒料對(duì)格柵的被動(dòng)抵抗作用;(3)格柵網(wǎng)孔對(duì)粒料的固定作用。

這三種作用約束填土顆粒的側(cè)向位移，能夠明顯提高路基填土的穩(wěn)定性。碾壓時(shí)，土工格柵的增強(qiáng)作用粒料層具有板體性，能夠擴(kuò)散荷載，使壓實(shí)得以順利進(jìn)行，且土基的沉降也將趨于均勻。

3 試驗(yàn)路的修筑

試驗(yàn)路段所經(jīng)稻田濕地較多，位于K16+000～K29+000之間，共12段，合計(jì)長(zhǎng)度約3 km。試驗(yàn)路段地勢(shì)低洼，腐植土層厚1.0～2.0 m，地表土壤平均含水量約35.4%。

3.1 試驗(yàn)路材料

試驗(yàn)路采用的土工格柵技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 土工格柵技術(shù)參數(shù)

格柵上下的填料層應(yīng)選用碎石土或級(jí)配良好的砂礫石等粗顆粒材料，要求碎(礫)石體積含量百分比大于60%。

3.2 土工格柵的切割及搭接

(1)土工格柵的切割

根據(jù)路基底寬B1，按B=B1+1.0 m計(jì)算土工格柵的切割長(zhǎng)度B，按長(zhǎng)度B切割土工格柵備用。

(2)土工格柵的搭接

將切割后的土工格柵橫向搭接20 cm并進(jìn)行綁扎。綁扎采用鐵絲每隔20 cm綁扎2道。如需要縱向搭接，搭接寬度為30 cm，綁扎要求同上，綁扎的格柵要平整，無皺褶。

3.3 修筑試驗(yàn)路

首先在稻田土直接填筑厚約30 cm的碎石土或砂礫等，機(jī)械或人工平整，然后將綁扎好的土工格柵拖到填土表面，將格柵拉緊，并用插釘固定，要求平整無皺褶。然后將各張格柵均搭接綁扎，其上再填筑厚20cm的碎石土或砂礫。在格柵上卸料時(shí)，應(yīng)從填筑的一端逐步向另一端攤進(jìn)，填料卸下后用推土機(jī)沿路線位置對(duì)稱向兩側(cè)攤開、平整，禁止車輛或壓實(shí)設(shè)備進(jìn)入未鋪填料的格柵表面。

3.4 填料碾壓

用12 t輕型壓路機(jī)初步碾壓，之后采用重型振動(dòng)式壓路機(jī)振壓，至無輪跡為止，然后即可進(jìn)行后續(xù)路基的填筑。

4 土工格柵加筋試驗(yàn)路觀測(cè)

路基施工封頂后，對(duì)試驗(yàn)路路基頂面進(jìn)行了彎沉測(cè)試及路基高程測(cè)量。

4.1 路基頂面彎沉測(cè)試

試驗(yàn)路段的最大填土高度為0.55～3.62 m，彎沉值在48～84(0.01 mm)，平均彎沉為67 (0.01 mm)，小于設(shè)計(jì)彎沉180(0.01 mm)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，土工格柵加筋填筑碎石土或砂礫處理稻田濕地，有效改善了路基的整體承載能力。

4.2 試驗(yàn)路沉降和凍脹觀測(cè)

為跟蹤土工格柵加筋處理稻田濕地的實(shí)際效果，課題組在隨后的冬季、春季分三次對(duì)路基中線為止進(jìn)行了凍脹和融沉觀測(cè)。根據(jù)凍脹和沉降觀測(cè)，所有12個(gè)試驗(yàn)段的路基凍脹和沉降都比較均勻，未發(fā)生明顯的不均勻凍脹和沉降。

5 結(jié)論

稻田濕地軟弱土層的厚度直接影響處治效果，全部清除軟土換填天然砂礫等透水性良好的粗顆粒填料的方法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，存在兩個(gè)不足:一是機(jī)械設(shè)備難以駛?cè)氲咎餄竦?，施工艱難，進(jìn)展緩慢;二是效果不夠理想，不易形成均勻承載的板體來擴(kuò)散上部傳遞來的各種荷載，路基容易發(fā)生不均勻沉降，對(duì)路面產(chǎn)生不利影響。土工格柵加筋配合粗粒材料回填處理稻田濕地的方法，能有效減少清除、棄土、運(yùn)輸、換填等的成本，顯著縮短工期，處理后的路基強(qiáng)度穩(wěn)定，無明顯的不均勻沉降等病害，間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均十分顯著。

［1］姜力東.土工布與土工格柵在紅原沼澤濕軟路基施工中的組合應(yīng)用［J］.黑龍江交通科技，2011，(11).

［2］劉紅軍.寒區(qū)濕地軟土地基固結(jié)沉降與穩(wěn)定性研究［D］.中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所博士論文，2007.

［3］高偉，徐明.寒區(qū)公路路基高度影響因素探討［J］.低溫建筑技術(shù)，2006，(6).

［4］劉秀，張松濤.建三江至虎林高速公路軟土路基處理設(shè)計(jì)方案探討［J］.黑龍江交通科技，2013，(1).

［5］張玉華，張小利，王艷菊.鋼塑土工格柵在市政道路中的應(yīng)用［J］.科技信息，2012，(21).

A dissertation on application of geogrid reinforcement techniques for road foundations over paddy wetland

BAI Yi－song，MAO Si－xiao
(Heilongjiang Highway Survey and Design Institute，Harbin，Heilongjiang 150080，China)

In the event of road construction upon rice paddy wetland，special technical measures are required so that foundation strength and stability could be proficiently guaranteed.In this topic，the combined use of geogrids and backfill pellets is reviewed for the merit of significantly shortened construction period，as a result of workload reduction in materials removal，transportation，disposal and backfilling.

road;foundation;geogrid;wetland

U416.1

C

1008－3383(2017)04－0035－02

2016－08－30

白義松(1978－)，男，高級(jí)工程師，從事公路工程勘察設(shè)計(jì)工作。