路基加寬施工中土工格柵加筋技術(shù)優(yōu)化

羅 敏

（赫山區(qū)公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心,湖南 益陽(yáng) 413000）

我國(guó)道路交通的快速發(fā)展有力推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是隨著交通運(yùn)輸需求的持續(xù)增長(zhǎng)，使用年限較長(zhǎng)的道路需要加寬路基，以提高路基質(zhì)量和載荷。而路基加寬不均勻沉降是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，可以使用土工格柵加筋技術(shù)來(lái)增強(qiáng)土體結(jié)構(gòu)，從而提高路用性能[1]。本文對(duì)土工格柵加筋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，在此基礎(chǔ)上結(jié)合某公路改擴(kuò)建工程，探討土工格柵加筋施工技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)及施工優(yōu)化措施，對(duì)于提高我國(guó)公路路基加寬施工質(zhì)量，推動(dòng)公路改擴(kuò)建工程建設(shè)具有一定的參考意義。

1 公路工程應(yīng)用土工格柵加筋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）隨著我國(guó)交通運(yùn)輸總量的不斷增長(zhǎng)，建成年代較久的公路難以有效滿足交通需求[2]。改擴(kuò)建原有公路比新建公路更快捷，成本更低。在道路改擴(kuò)建工程中，加寬現(xiàn)有路基是常見(jiàn)的改擴(kuò)建方式，而土工格柵加筋的設(shè)計(jì)使用年限可長(zhǎng)達(dá)130年。

（2）在道路改擴(kuò)建項(xiàng)目中合理使用土工格柵加筋，可以有效控制新舊路基銜接處的土體側(cè)移，從而有效控制不均勻沉降，進(jìn)而保證路基加寬施工效果。

（3）土工格柵網(wǎng)孔中上下集料之間會(huì)相互作用、相互嵌擠，從而增強(qiáng)土體的內(nèi)部穩(wěn)定性，進(jìn)而提升路基加寬填土質(zhì)量。

2 路基加寬項(xiàng)目概況

（1）某高速公路K段施工設(shè)計(jì)要求，在縱向新舊路基銜接處的路基底層布設(shè)3層土工格柵，旨在防止路基不均勻沉降；現(xiàn)有路面寬度12 m，加寬后達(dá)到18 m，采取路兩邊同時(shí)加寬的方式施工[3]。

（2）該公路路基土體主要由中度風(fēng)化的泥巖組成，原有路基主要由硬質(zhì)黏土組成。

（4）經(jīng)勘測(cè)調(diào)查，擬將K275+000～K275+378、K278+519～K280+000、K280+600～K280+220和K360+600～B361+120作為土工格柵加筋施工試驗(yàn)段，具體工程量見(jiàn)表1 。

表1 施工段落參數(shù)

3 應(yīng)用有限元分析優(yōu)化土工格柵施工設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 建立有限元模型

（1）通過(guò)建模進(jìn)行有限元分析，根據(jù)強(qiáng)度折減法求得公路路基穩(wěn)定系數(shù)為1.57，以滿足施工設(shè)計(jì)要求。因此，本次有限元分析無(wú)須考慮路基的整體穩(wěn)定性。

（2）本次加寬路基的路堤二維設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1。

（3）根據(jù)上圖給出的二維路堤設(shè)計(jì)情況，對(duì)土工格柵加筋施工進(jìn)行三維有限元建模，模型分為四層，從上到下分別為瀝青路面、黏土填土層、原有路基、地基巖層。

3.2 建立數(shù)字模型

為加強(qiáng)路基有效連接，使用土工格柵加筋技術(shù)，現(xiàn)基于分析程序MIDAS/GTS，建立數(shù)值模型，數(shù)值模型計(jì)算參數(shù)出值見(jiàn)表2。

3.3 結(jié)果分析

（1）在建模的基礎(chǔ)上對(duì)土工格柵加筋強(qiáng)度特性進(jìn)行有限元分析。

（2）以新舊路基銜接部位的側(cè)向位移，作為施工質(zhì)量控制基準(zhǔn)，分別對(duì)間距0.4 m、0.8 m、1.2 m的土工格柵加筋效果進(jìn)行比較分析，同時(shí)分別對(duì)格柵長(zhǎng)度3 m、4 m、5 m時(shí)的土工格柵加筋效果進(jìn)行比較分析，具體比較結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。

表2 數(shù)值模型計(jì)算參數(shù)

圖2 不同格柵間距時(shí)加寬路基的加筋效果

圖3 不同格柵長(zhǎng)度時(shí)加寬路基的加筋效果

（3）根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和有限元分析得出結(jié)論：加筋間距、格柵長(zhǎng)度均對(duì)加筋效果有較大影響，其中加筋間距應(yīng)控制在0.4～0.8 m范圍，格柵長(zhǎng)度應(yīng)控制在4 m左右。

4 土工柵格加筋施工技術(shù)優(yōu)化措施

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）做好測(cè)量放樣，放出邊樁、路堤坡腳，以確定道路加寬范圍。

（2）場(chǎng)地平整，做好地基土體前期處理后進(jìn)行土工格柵加筋施工，完成路基加寬，提高公路施工質(zhì)量。

4.2 鋪設(shè)加筋的土工格柵

（1）土工格柵，加筋網(wǎng)孔型號(hào)為30 mm×40 mm，施工材料質(zhì)量檢測(cè)的參數(shù)，必須滿足表3：

（2）施工時(shí)，路基基底以下，間隔0.6 m布設(shè)鋪設(shè)一層抗拉強(qiáng)度為30 kN/m的塑料土工格柵；在填高不低于4 m的路基區(qū)域中，從基底以下間隔1.2 m鋪設(shè)一層抗拉強(qiáng)度為30 kN/m的加筋土工格柵。

（3）鋪設(shè)土工格柵時(shí)，需將土工格柵沿路基臺(tái)階內(nèi)部，向坡內(nèi)側(cè)方向鋪設(shè)，保證格柵的長(zhǎng)度滿足寬度要求，避免格柵變形或重疊。

（4）應(yīng)該先清除地面上的雜物，在鋪設(shè)相鄰的縱向加筋土工格柵時(shí)，應(yīng)該按照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)搭接、縫接的方式增加面積，并使其平整順直，避免變形扭曲[4]。

4.3 底層土工格柵鋪設(shè)

（1）在路基加寬施工過(guò)程中必須合理確定鋪設(shè)位置，可通過(guò)放樁方式確定土工格柵的鋪設(shè)作業(yè)區(qū)域。

（2）確保平整、順直的鋪設(shè)加筋土工格柵，采用縫接法或搭接法連接底層土工格柵，應(yīng)采用“U”形釘固定格柵，防止皺褶、扭曲。

（3）在加寬路基底層時(shí)，先鋪設(shè)完土工格柵，然后在道路兩側(cè)同步開(kāi)展土方填筑作業(yè)，先填筑道路兩邊，在填筑道路中間，填筑厚度不小于35 cm，并壓路機(jī)等設(shè)備對(duì)路面進(jìn)行壓實(shí)平整，確保土方填筑符合施工設(shè)計(jì)中的壓實(shí)質(zhì)量要求。

4.4 上層土工格柵鋪設(shè)施工

（1）在加寬路基時(shí)，底層格柵鋪設(shè)、土方開(kāi)挖、回填、壓實(shí)等工序完成后，經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)土工格柵鋪設(shè)質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，開(kāi)始進(jìn)行上層土工格柵鋪設(shè)。

（2）上層土工格柵的鋪設(shè)和搭接方法與底層土工格柵施工設(shè)計(jì)要求相似，唯一的區(qū)別是上層土工格柵鋪設(shè)需要確保格柵的寬度與土層頂部寬度相等。

表3 施工材料質(zhì)量檢測(cè)的參數(shù)信息

表4 質(zhì)量驗(yàn)收檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

（3）鋪設(shè)加筋土工格柵后，進(jìn)行土方回填，控制好填筑壓實(shí)度，確保土體性能指標(biāo)達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[5]。

4.5 施工質(zhì)量檢驗(yàn)及養(yǎng)護(hù)

（1）要認(rèn)真做好土工格柵加筋段的路基驗(yàn)收工作，保證施工質(zhì)量，質(zhì)量驗(yàn)收檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)以表4。

（2）完成土工格柵鋪設(shè)作業(yè)后，要進(jìn)行必要的養(yǎng)護(hù)，采用人工方式鋪設(shè)上層填料，及時(shí)回填路基土方，并盡快進(jìn)行壓實(shí)，避免長(zhǎng)時(shí)間暴曬，影響土工格柵的性能。

（3）施工結(jié)束，經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格后需要對(duì)路基進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28天，以確保加寬路基的使用性能。

5 結(jié)論

綜上所述，土工格柵加筋技術(shù)，可以有效解決公路新舊路基結(jié)構(gòu)銜接不牢固的問(wèn)題。利用格柵對(duì)土壤層的外力作用，能增強(qiáng)土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而有效預(yù)防新舊路基不均勻沉降，減少裂縫產(chǎn)生，這對(duì)于提高路基加寬施工質(zhì)量來(lái)說(shuō)非常重要，將影響高速公路的整體路用性能。土工格柵加筋技術(shù)施工便捷，操作簡(jiǎn)單，但技術(shù)人員需高度重視標(biāo)準(zhǔn)化施工要求，并確保嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)要求，選擇合格的建筑材料，并且在每個(gè)施工工序中嚴(yán)格遵守質(zhì)量要求，從而有效確保路基加寬施工質(zhì)量。