加寬土工格柵加筋施工技術(shù)在公路路基中的應(yīng)用

杜綠艷 河南恒通工程監(jiān)理咨詢有限公司

一、土工格柵材料性能研究

（一）土工格柵材料的選擇

在新老路基施工中，為降低舊路面裂縫對(duì)新部路面的影響，應(yīng)選擇抗拉強(qiáng)度高的土工格柵材料，把握材料的力學(xué)特征，包括延伸率、頂破強(qiáng)度等。一般來講，土工格柵如果是正六邊形，具有相對(duì)均勻的受力，選擇對(duì)稱性好的材料，能夠防止反射裂縫的產(chǎn)生。格柵約束層網(wǎng)孔能夠阻攔一些雜料的進(jìn)入，顆粒材料的壓實(shí)作用大大增強(qiáng)，不同路面材料不會(huì)相互摻雜，能夠約束非均勻分布的局部外力，高摩阻力產(chǎn)生的高抗拉強(qiáng)度，能夠提升結(jié)構(gòu)層材料的剪切強(qiáng)度，具有良好的使用效果。在路基施工中，使用土工格柵加筋，應(yīng)用的較為廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的加筋效果。

（二）土工格柵半剛性材料性能

半剛性基層瀝青路面的力學(xué)性能較好，廣泛應(yīng)用于公路施工中，在交通量增大的情況下，由于荷載的加大，半剛性基層的脆性明顯，存在的缺陷延伸到面層，形成的反射裂縫會(huì)對(duì)路面的強(qiáng)度造成較大的負(fù)面影響。土工格柵加鋪到路面后，能夠與路面材料相互融合，格柵表面與混合料摩擦，在物化作用下，混合料能夠阻抗格柵肋條，形成一定的抗力。鋪筑碾壓土工格柵時(shí)，土工格柵的網(wǎng)孔中會(huì)嵌擠路面材料，混合料的側(cè)向位移被三種材料充分約束。

路面材料具有一定的疲勞特性，即如果外界應(yīng)力大于材料極限強(qiáng)度，在反復(fù)作用下，由于長(zhǎng)時(shí)間的累積，自身性能會(huì)遭到較嚴(yán)重的破壞。加格柵梁的疲勞壽命大于未加格柵梁的疲勞壽命，能夠?qū)⒓械膽?yīng)力進(jìn)行擴(kuò)散，提高路面的抗疲勞特性。將土工格柵加鋪在半剛性基層底部，基層疲勞裂縫的擴(kuò)展速度能夠明顯延緩，同時(shí)，材料的臨界應(yīng)變能力也會(huì)增加，對(duì)于施工周期長(zhǎng)的工程，效果更加明顯。加入土工格柵，能夠?qū)崿F(xiàn)材料脆性向延性的有效過渡，延性有效提升，剛性基層疲勞次數(shù)得多延長(zhǎng)。

二、加鋪土工格柵路面結(jié)構(gòu)理論

路基加寬施工中，縱向裂縫往往是由不均勻變形產(chǎn)生的，新的結(jié)構(gòu)層存在于瀝青路面中，土工格柵在豎直方向上具有較大的剛度，而基層底面的水平方向會(huì)呈現(xiàn)出彎拉現(xiàn)象。將土工格柵加鋪在有裂縫的路面，能夠發(fā)揮較大形變能力的特點(diǎn)，減小車輪中心最大彎沉值，降低路面水平方向變形量，分散裂縫處基層底面的應(yīng)力，避免出現(xiàn)集中現(xiàn)象，減少反射裂縫。同時(shí)，土工格柵能夠與路面材料實(shí)現(xiàn)良好的嵌鎖，提高抗剪切能力，承載性能也明顯增強(qiáng)，保障斷面的堅(jiān)固程度。

將土工格柵加鋪在新舊結(jié)合處頂面，基底層拉應(yīng)力會(huì)明顯減小，吸收水平方向的位移，降低土體性質(zhì)不同帶來的差異現(xiàn)象，從而使新舊土體的整體性能得到提升，避免材料出現(xiàn)過早開裂的問題。土工格柵模量變化影響著實(shí)際的加筋效果，增加土工格柵模量，會(huì)減小基層底面拉應(yīng)力，基層底面剪應(yīng)力變化不明顯，同時(shí)彎沉也趨向于穩(wěn)定，因此，施工時(shí)，可以盡量選擇較大的土工格柵材料。

三、工程概況

某公路路段平坦，總長(zhǎng)度為5km，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道，13m 為原有道路單幅路面的寬度，經(jīng)決定采取經(jīng)土工格柵加筋方式進(jìn)行雙側(cè)擴(kuò)寬，使用材料為塑料土工格柵、上層土工格柵和底層土工格柵，希望能夠?qū)崿F(xiàn)既定的效果。

四、土工格柵加筋應(yīng)用技術(shù)參數(shù)

（一）彈性模量與沉降量

彈性模量直接影響著土工格柵加筋施工質(zhì)量，因此，需要在反復(fù)測(cè)量與分析的基礎(chǔ)上，得出最佳的彈性模量，有效控制新老路基沉降量，使誤差處于最小范圍內(nèi)。本文對(duì)5 個(gè)彈性模量參考進(jìn)行了測(cè)試：選取0.1GPa、0.5GPa、1GPa、1.5GPa 和2GPa5 個(gè)彈性模量進(jìn)行測(cè)試，得出路基的最大沉降量，目的在于得出最合適的彈性模量，表1 為路基加寬沉降量和土工格柵彈性模量變化關(guān)系。

結(jié)合表中數(shù)據(jù)，土工格柵彈性模量在0.5～1GPa 之間的時(shí)候，新老路基與其變化呈現(xiàn)出正比關(guān)系；增加到2GPa 時(shí)候，最大沉降量變化不明顯，因此，1GPa 為最佳彈性模量。彈性模量過小或大，都不能滿足路基沉降量的標(biāo)準(zhǔn)，沉降現(xiàn)象得不到有效控制，會(huì)增加施工成本，降低施工效果。

（二）彈性模量與橫坡比

橫坡比是施工中的重要參數(shù)，與最終的路基質(zhì)量聯(lián)系緊密，在最佳范圍內(nèi)，路基的強(qiáng)度能夠得到有效控制，表2 為橫坡比與土工格柵彈性模量的關(guān)系。

對(duì)比之后可以得出如下結(jié)論，在0.5GPa～1GPa 的土工格柵彈性模量下，橫坡比呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，因此，1GPa 為土工格柵最佳彈性模量。

表2 橫坡比與土工格柵彈性模量關(guān)系

五、加寬土工格柵加筋施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化

（一）施工準(zhǔn)備

施工前的準(zhǔn)備工作包含以下內(nèi)容：第一、測(cè)量與放樣工作的科學(xué)性。按照設(shè)計(jì)圖紙的要求，對(duì)加寬路段路基橫斷面的遠(yuǎn)處地表高程進(jìn)行復(fù)核，保證兩者的一致性，不存在明顯誤差；如果與標(biāo)準(zhǔn)不符，監(jiān)理工程師應(yīng)及時(shí)復(fù)測(cè)，使地表高程與實(shí)際情況相符合，為后期施工的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。第二、對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，壓實(shí)地面，保證不出現(xiàn)坑槽、松散等現(xiàn)象，需要注意的是，必須選擇最佳的土工格柵材料，對(duì)新老路基的沉降量進(jìn)行控制，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)，滿足施工的需求。

（二）鋪設(shè)加筋土工格柵

結(jié)合施工設(shè)計(jì)方案的細(xì)節(jié)，找出土工格柵中加筋網(wǎng)孔，對(duì)其截面和尺寸等進(jìn)行確定，按照規(guī)定要求鋪設(shè)加筋土工格柵。一般采取人工鋪設(shè)的方式，根據(jù)實(shí)際的地形與地質(zhì)情況，按照從下到上的順序進(jìn)行，先鋪設(shè)坡腳位置，然后向基床表層移動(dòng)，鋪設(shè)間距一般控制在0.6m，如果鋪設(shè)地段路基填高在4m 以上，1.2m 為常見的鋪設(shè)間距，順序不變。在路基加寬的時(shí)候，對(duì)于較為平緩的地勢(shì)，應(yīng)全面徹底清理施工地段的地表，根據(jù)工程的規(guī)模大小，確定加寬的具體方向，最終選擇出最佳的施工方式，循序漸進(jìn)的鋪設(shè)墊層和土工格柵。

（三）鋪設(shè)底層土工格柵

在鋪設(shè)地層的時(shí)候，應(yīng)確定出具體的鋪設(shè)位置，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)，對(duì)需要鋪設(shè)的范圍進(jìn)行標(biāo)示，之后保持鋪設(shè)的土工格柵能夠平整，路基與土工格柵兩側(cè)的寬度一致。連接底層土工格柵一般選擇縫接法，使用性能較強(qiáng)的聚丙烯，固定土工格柵一般使用“U”形釘，使土工格柵能夠順直，不出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，20m 為搭接的最小寬度，使搭接質(zhì)量得到有效保障。滾填土方一般遵循“先兩邊，后中間”的順序，在土工格柵鋪設(shè)后進(jìn)行，土面上為性能達(dá)標(biāo)的卸載填料，碾壓使用型號(hào)規(guī)格合適的壓路機(jī)，實(shí)現(xiàn)填料的有效碾壓，與土方壓實(shí)要求相符。

（四）鋪設(shè)上層土工格柵

完成底層施工后，并且各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求后，可以鋪設(shè)上層土工格柵，鋪設(shè)方式、連接方式、間距控制等與底層施工大致相同，需要注意的是，以填土層頂面的實(shí)際寬度，對(duì)土工格柵面積進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整，保證上層土工格柵的寬度可以和填土層頂寬一致。按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)際土方填筑厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，與路基加寬的要求相符合。

（五）質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收

在檢測(cè)路基承載力的時(shí)候，一般分為貝克曼梁測(cè)試與落錘式彎沉儀檢測(cè)兩種方式，后者的精確性更強(qiáng)，能夠有效檢測(cè)出土工格柵對(duì)路面結(jié)構(gòu)的整體剛性及承載能力。使用落錘式彎沉儀，詳細(xì)記錄原路面裂縫位置，對(duì)裂縫的反射情況預(yù)測(cè)，結(jié)合彎沉盆曲線與曲率半，大大提升測(cè)試的精確性。另外，在加快新舊路時(shí)候，使用落錘式彎沉儀也能夠起到良好的效果，分析新舊交替處彎沉盆曲線的過渡情況，判斷出土工格柵在均衡應(yīng)力方面的效果。完成土工格柵鋪設(shè)以及土方填筑施工后，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的質(zhì)量檢查和驗(yàn)收工作（表3 為具體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）。應(yīng)重視細(xì)節(jié)處理，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目流程進(jìn)行優(yōu)化，橫向搭接寬與縱向搭接寬度的最小值分別為5cm和16cm，將誤差控制在最小限度內(nèi)，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，調(diào)整具體的數(shù)值，使項(xiàng)目整體施工質(zhì)量得到有效保障。

表3 土工格柵施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

六、結(jié)語

綜上所述，公路路基加寬施工過程中，土工格柵加筋技術(shù)應(yīng)用得較多，能夠有效銜接新老路基，使結(jié)構(gòu)能夠有效相容，提高施工的便利性。實(shí)際施工中，需要將較強(qiáng)的外界作用力施加到土層中，降低路基的沉降現(xiàn)象，使整個(gè)公路路基加寬質(zhì)量得到有效保障。必須明確土工格柵加筋技術(shù)的原理，對(duì)整個(gè)施工流程進(jìn)行控制，樹立規(guī)范的施工意識(shí)，根據(jù)制定好的設(shè)計(jì)方案，對(duì)材料、工藝、人員等整合，提升路基加寬施工的科學(xué)性與有效性，服務(wù)于交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。