高速公路加筋土结构应用综述

刘 阳

(河北衡水衡德高速公路管理处)

高速公路加筋土结构应用综述

刘 阳

(河北衡水衡德高速公路管理处)

阐述了加筋土结构的概念、主要筋体材料及结构特点，研究了我国高速公路加筋土结构的应用现状及存在问题，提出了参考性意见。

高速公路;加筋土结构;应用

1 加筋土结构概念

加筋土的概念和设计理念最早由法国工程师Herri Vidal在1963年提出，加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。加筋土结构是在土体中铺设适量的拉筋材料，通过界面摩擦将筋材的抗拉特性与土体的抗压特性结合起来，提高结构的整体稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术，形成的结构亦称之为加筋土技术。

自1982年英国netlon公司的拉伸塑料土工格栅生产以来，加筋土技术凭借其结构简单、施工方便、应用范围广泛等优点已被世界各国高速公路广范应用并取得了较好的效果。相对而言，我国加筋土技术的应用较为滞后，三种加筋土结构的应用不平衡。加筋路基和加筋地基应用较广，加筋土挡墙(陡坡)领域应用推广力度小。

2 高速公路加筋土结构主要筋体材料及其特点

目前，用于加筋土技术的筋体材料大致可分为两类，一类是刚度较小的柔性筋材，如各种土工织物及土工格栅;另一类是刚度较大的刚性筋材，如各种钢筋质的条带。从目前应用来看，以柔性筋材居多。

2.1 三向格栅

三角形、菱形结构的三向土工格栅是在塑料单向拉伸土工格栅和塑料双向拉伸土工格栅的基础上，研发和改进的新产品，材料是用高分子聚合物(聚丙烯)通过挤压、拉伸、成板、冲孔过程，后再纵向、横向拉伸，和Z方向拉伸，该产品在三维方向上增加一个方向拉伸，提供了多向约束力和抗拉能力，提升了产品的抗拉、抗剪能力。其特点如下:(1)荷载分布更均匀有效;节点整体性更好;结点有效性更强。(2)三向肋条厚度的增加和节点有效性，极大提高了格栅对粒料的约束和嵌锁，从而提高了力学稳定层的结构性能。三向土工格栅通过稳定的三角形结构使得其在360度的方向上都具有了很高的刚度，由于三向土工格栅独特的工艺使得其节点刚度和强度更高，节点有效性得到充分的发挥。

2.2 立体式土工格栅

立体式土工格栅是以结构力学的方式用高分子聚酯肋带经过立体纺织而成的，是一种具有特殊性能的专利格栅。其特点如下:(1)增加了格栅对土体的被动阻抗，提高了网孔对土体无法有效嵌锁。(2)立体格栅纵横向肋带很窄，结点圆柱体具有很强的支持强度，在施工过程中能有效提高土体密度，固土能力大大提高，承载能力显著提高。(3)可以适用于软土地基处理和加筋土挡墙墙及加筋土边坡工程。(4)能均匀荷载分布，具有较高的双向拉伸模量和抗拉强度以及较高的抗施工破坏能力。(5)能有效使纵向受力改变成横向受力，具有较强的过载能力。

2.3 PET双向焊接格栅

PET带焊接格栅具有较好的抗蠕变性能，应用于长期承载环境中。其特点是采用振动摩擦焊接模式，具有焊点强度高、无需更换模具、节能环保的优点。

3 我国高速公路加筋土结构的应用及存在问题

3.1 高速公路加筋土结构的应用

加筋土技术应用于工程结构中形成加筋土结构，目前在工程中应用较多的是加筋土地基(软基处理)加筋土路堤边坡、加筋土挡墙。

(1)高速公路加筋土地基应用

加筋地基用于边坡基底，可以起到提高承载力和减小变形的作用(土工格栅或土工格室);用于浅层换填后的基底，可以起到提高稳定性、减小不均匀沉降变形作用(土工格栅或土工格室)。

(2)高速公路加筋土路堤应用

公路部门试验研究表明，使用加筋土路堤结构来处理桥台跳车有两大作用:一是能大大减小桥背路堤的沉降，二是能将桥背路堤与桥台交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降。因此，通过调整加筋材料的布置间距和位置，可方便地达到路桥间线路平顺过渡的目的。

(3)高速公路加筋土挡墙应用

加筋土挡土墙指的是由填土、拉带和镶面砌块组成的加筋土承受土体侧压力的挡土墙。加筋土挡土墙是在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程特性，从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。

加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形，填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其他结构物小，地基的处理也较简便;它是一种很好的抗震结构物;节约占地，造型美观;造价比较低，具有良好的经济效益。河北省保(定)沧(州)高速公路土工格栅加筋土挡墙工程位于河北省保定市清苑县境内，里程为K14+530.57～K15+629，该段落穿越路南侧村庄，线路北侧为河道，设置了预制块式土工格栅加筋土挡土墙，墙高3.8～8.9 m，既减少征地拆迁同时又不压缩河道的断面。

3.2 高速公路加筋土路基在应用中存在的问题

(1)行业规范不完善问题

路基对于地基处理桩网垫层结构中有关变形和受力计算方法、加筋土陡坡和加筋土挡墙的有关抗震性能、变形和受力计算方法、加筋长度、材料选择、性能指标要求的计算分析还缺乏统一、明确的规定。

(2)材料问题

土工合成材料在产品的多样化和多元化方面取得了长足进步，但种类繁多、竞争无序、良莠不齐，加筋材料选择和性能指标要求还缺乏统一、明确的规定。使得设计趋于谨慎，缺乏一定力度的行业监管管理。

(3)施工问题

①个别施工单位追求利润最大化，材料招标过程中只以低价中标为标准，导致所采购的材料的质量和标准很难达到设计要求，给路基运营的安全性留下隐患。

②对于材料的检验和核查，部分监理单位监管不到位，施工不按设计要求进行铺设或者用低强度格栅代替高强度格栅，监管不到位，造成实际采购量远少于设计量。

③施工工艺相对复杂，精细化、标准化管理程度高，而加筋土结构工程施工队伍技术、管理水平偏低。

4 解决思路

(1)加强产学研联合科研攻关，结合工程项目开展有关设计理论、工作机理、材料耐久性等方面的课题研究，强化理论支撑，为结构设计提供支持。

(2)编制规范或土工合成材料加筋土结构设计与施工指南，完善设计方法、提高可操作性，为推广应用奠定基础。

(3)建议制定详细的产品标准，制定生产、合格商认证程序，规范竞争机制，建立市场准入制度。

5 结语

加筋土结构解决了许多土木工程中的技术难题，取得了良好的社会和经济效益，但实际操作过程中还存在一定的问题，随着研究和实践的进一步深入，该技术必将得以蓬勃发展。

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［3］刘丰.公路软土地基处理综合方法及应用［J］.物流工程与管理，2010，(5):66.

［4］ 马玉静.加筋土挡墙的应用与发展［J］.山西建筑，2009，(1):54－55.

U416.1

C

1008－3383(2014)04－0042－01

2013－11－08

刘阳(1985－)，女，助理工程师，研究方向:公路养护。