加寬路基差異沉降控制技術(shù)研究

李輝斌

摘 要：隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，改擴(kuò)建項(xiàng)目越來越多。為降低加寬路基差異沉降，增強(qiáng)路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性，需采取合理、有效的措施加固路基。鋪設(shè)土工格柵等材料，可大幅提升新舊路基的銜接能力，減小路基不均勻沉降。該文結(jié)合具體案例，采取鋪設(shè)土工格柵的方法來有效控制路基差異沉降，并結(jié)合鋪設(shè)層數(shù)和位置建模分析，以期為提高路基質(zhì)量提供可靠的依據(jù)[1]。

關(guān)鍵詞：加寬路基;差異沉降;土工格柵

中圖分類號(hào)：U416? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 工程概況

某改擴(kuò)建公路工程地處丘陵地帶，地形復(fù)雜，沿線具有豐富的水資源，河流較多。全年降雨量最多月份為8月，最少為2月，汛期為6月～9月，為全年徑流量的主要提供對(duì)象。根據(jù)該次路基加寬情況，決定采用雙側(cè)加寬方法。然而，在加寬施工中，時(shí)常會(huì)遇到新舊路基差異沉降等問題，基于多種因素考慮，認(rèn)為可采用土工格柵加筋的方法控制路基差異沉降。

2 土工格柵的概述和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 土工格柵的概述

作為一種常用的土工合成材料，土工格柵相比其他材料，類型較多，有塑料類型、鋼塑類型和玻璃纖維類型等，是一種利用高分子聚合物如聚丙烯等，通過熱塑、模壓等一系列工序構(gòu)成的網(wǎng)格屏柵，在土木工程施工中多稱之為土工格柵。土工格柵力學(xué)性能良好，具有良好的拉伸強(qiáng)度，可用于加筋土結(jié)構(gòu)施工[2]。

2.2 土工格柵的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在公路工程施工中，多采用土工格柵加筋的方法控制路基沉降問題，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括以下5點(diǎn)。1）摩擦后，往往不會(huì)出現(xiàn)靜電現(xiàn)象。2）具有良好的阻燃性能。3）抗老化及腐蝕能力優(yōu)異。4）在施工與運(yùn)輸過程中較為方便，尤其是塑料土工格柵，比重輕，可以大大提升便捷性。5）無論是縱向還是橫向，土工格柵均具有較強(qiáng)承載能力[3]。

3 土工格柵控制效果分析

待原路臺(tái)階開挖后，便可順著臺(tái)階走向進(jìn)行土工格柵的鋪設(shè)，從而增強(qiáng)新舊路基之間的銜接能力，避免加寬路基產(chǎn)生不均勻沉降[4]。該工程采用的格柵型號(hào)為EGA2×2（50×50），40 Gpa為土工格柵彈性模量，1.5×10-4m2為橫截面面積。

3.1 建立模型

為了解土工格柵鋪設(shè)情況，該文決定建模分析，即二維有限元模型。選取一維線彈性單元模擬土工格柵，基于路基為兩側(cè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在模擬時(shí)采取路基橫截面的一半即可。13 m為原路基寬度，8 m為新建路基寬度，6 m為路基填高。在臺(tái)階開挖過程中，僅第一層臺(tái)階略高，為1.33 m，其他臺(tái)階高度一致，均為0.67 m。所有臺(tái)階的寬度均為1 m。根據(jù)施工要求，可順著新建路基寬度方向?qū)⑼凉じ駯配仢M，具體鋪設(shè)情況如圖1所示。

3.2 差異沉降控制效果

據(jù)相關(guān)研究表明，在路基鋪設(shè)土工格柵時(shí)，僅可起到改善路基橫向位移的作用，在豎向沉降方面作用不大。因此，該文僅對(duì)路基橫向位移改善效果進(jìn)行分析。

據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析可知，當(dāng)土工格柵只鋪設(shè)一層時(shí)，越靠上鋪設(shè)，則路基表面的水平向變形值將隨之減小，此時(shí)，地基頂面水平位移越大。也就是說，越靠上鋪設(shè)土工格柵，則改善路基頂面水平變形的效果越好，反之，則對(duì)地基頂面水平變形影響較大。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，1.94 cm為格柵未鋪設(shè)時(shí)路基路肩位置的水平位移值，1.33 cm為土工格柵未鋪設(shè)時(shí)坡腳位置的水平位移值。經(jīng)檢測(cè)，第七層鋪設(shè)時(shí)，1.78 cm為路基路肩位置的水平位移值。第一層鋪設(shè)時(shí)，1.07 cm為坡腳位置的水平向位移值，由此說明通過鋪設(shè)土工格柵，可有效減小路基的水平位移值[5]。

當(dāng)鋪設(shè)土工格柵二層時(shí)，在第一、七層鋪設(shè)的應(yīng)用效果最好，1.71 cm為路基路肩位置的水平位移值，1.06cm為坡腳位置的水平位移值。

當(dāng)鋪設(shè)土工格柵三層時(shí)，在第一、四、七層鋪設(shè)的應(yīng)用效果最好。1.69 cm為路基路肩位置的水平位移值，1.03 cm為坡腳位置的水平位移值，相比鋪設(shè)二層，改善效果并不是很顯著。

當(dāng)鋪設(shè)土工格柵四層時(shí)，在第一、三、五、七層的應(yīng)用效果最好。1.68 cm為路基路肩位置的水平位移值，1.01 cm為坡腳位置的水平位移值。

全鋪時(shí)，具有良好的改善效果，1.66 cm為路基路肩位置的水平位移值，0.97 cm為坡腳位置的水平位移值[6]。

3.3 不同層數(shù)控制效果分析

為確定鋪設(shè)多少層時(shí)改善水平位移效果最佳，該文對(duì)不同層數(shù)時(shí)的鋪設(shè)效果進(jìn)行了對(duì)比分析，具體如圖2、圖3所示。

由此可見，當(dāng)增加土工格柵鋪設(shè)層數(shù)時(shí)，則改善水平位移值的效果越明顯。基于經(jīng)濟(jì)性原則，認(rèn)為鋪設(shè)2層效果最好。

4 土工格柵施工要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

土工格柵鋪設(shè)前，先清理干凈雜物，尤其是堅(jiān)硬凸出物，如碎石、塊石等。待檢測(cè)質(zhì)量滿足施工要求后，才能按照規(guī)定測(cè)量放線，并將土工格柵鋪設(shè)位置準(zhǔn)確標(biāo)注出來。

4.2 鋪設(shè)土工格柵

在指定位置鋪設(shè)土工格柵，根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理控制鋪設(shè)寬度，通常情況下，需在50 cm以上控制搭接寬度。整個(gè)鋪設(shè)過程中，一定要拉緊，不得出現(xiàn)褶皺等情況，同時(shí)還要保證與其他面層緊貼，保證施工質(zhì)量。

4.3 填筑底基層

鋪設(shè)土工格柵后，需快速進(jìn)行路面底基層填筑，不得出現(xiàn)長(zhǎng)期暴曬等現(xiàn)象。采取專用設(shè)備施工底基層時(shí)，必須在土工格柵上攤鋪底基層混合料，并保證格柵平整，無褶皺等情況。

4.4 固定格柵

采取“U”型釘固定格柵，“U”型釘長(zhǎng)度需控制在10 cm以上。

4.5 工后檢測(cè)

完成鋪設(shè)后，在未達(dá)到通行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，不允許碾壓，或其他設(shè)備通行。該工程完工后一段時(shí)間，對(duì)加寬路基差異沉降情況進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)可知，土工格柵加筋控制后，路基工后總沉降量較小，符合相關(guān)規(guī)定要求。整體來講，土工格柵加筋控制路基工后沉降量不大，且路基基底壓力、沉降量逐步趨向穩(wěn)定，路基整體狀況良好，路面平整。由此表明，在路基差異沉降處理中土工格柵應(yīng)用效果良好。

5 結(jié)語

綜上所述，公路改擴(kuò)建施工中，極易出現(xiàn)加寬路基不均勻變形現(xiàn)象，或變形后未及時(shí)處理，通車運(yùn)營(yíng)后，在車輛荷載長(zhǎng)期作用下，加寬路基段出現(xiàn)側(cè)向變形的問題，從而引發(fā)路面下陷、開裂等病害，嚴(yán)重影響公路使用壽命和行車安全。因此，必須重視加寬路基沉降處理。土工柵格作為一種性能良好的土工合成材料，相比其他材料，具有良好的阻燃性能、抗老化及腐蝕能力，承載能力強(qiáng)及便于施工等特點(diǎn)，將其用于加寬路基差異沉降控制施工，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形。為此，必須重視土工格柵的施工應(yīng)用，提高施工技術(shù)水平，增強(qiáng)工程施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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