土工格栅在路基工程中的应用及效果分析

王敏强 肖全 杨雨 李国军

(中国建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

土工格栅在路基工程中的应用及效果分析

王敏强 肖全 杨雨 李国军

(中国建筑第六工程局有限公司,天津 300000)

土工格栅应用于公路工程中,能充分提高了路基的抗剪强度。本文从其加固土机理出发,结合土工格栅在高填方、挖填交界路基中的实践应用,阐述土工格栅在路基工程中的施工方法及受力分析,为同类工程施工提供借鉴。

土工格栅 抗剪强度 加固 高填方 挖填交界

1 引言

土工格栅具有抗拉强度高、变形模量大、耐腐蚀、抗老化、与土颗粒之间的摩擦系数大的特点，将其设置于土体之中，可改善土体的整体受力条件，提高路基整体稳定性，改善地基承载能力，延长路基的使用寿命，在公路路基施工中得到了广泛的应用。

2 项目概况

河南省三门峡至淅川高速公路卢氏至西坪段工程LXTJ-7标，起讫桩号K30+880～K36+950，全长6.079Km，设计时速80km/h，为双向4车道高速公路。其中分离式路基1485m、整体式路基1956m。本项目处于山区地带，地形复杂，坡度较陡，最大填方高度39m，最大挖方深度67m，总填挖方量达600万m。

3 土工格栅分类及作用机理

土工格栅是一种土工合成材料，按合成原材料不同，可分为塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和玻纤聚酯土工格栅四大类。

在路基施工中，路基填挖交界处埋设土工格栅，可增强过渡段的整体性，提高路基整体稳定。土工格栅作用机理可归纳为以下三种受情形。

3.1 分散压力

土工格栅为柔性材料，能承受较大的拉应力，利用其抗拉性能，将其布置在土体的拉伸变形区，就相当于钢筋混凝土中的钢筋，在局部受力后它能产生一种拉应力，极大地提高了路基土承受剪切应力的能力，一定程度上改善了路堤横断面上的沉降状况，防止路面出现纵、横向裂缝。

3.2 加筋补强

由于土工格栅的抗拉强度大、格栅呈网片状，土体能够良好的嵌入网格内，土体充分包裹格栅，限制了土体各向位移，再加上土体与格栅表面摩擦和对格栅肋条及节点的被动阻抗作用，使多层网片与土体形成多层复合地基。

3.3 隔层沥水

土工格栅在土体中分层埋置，格栅网片与土体作为不同的介质，能够在一定程度上隔断土体毛细孔，减少毛细现象引起的渗透吸水现象。防止地下水对路基土体的浸蚀，对路基翻浆冒泥有一定的预防作用。

图1

图2 路基沉降观测折线图

4 土工格栅施工流程

4.1 施工准备

按照设计要求选购优质格栅，并按规范要求进行试验检测，严格控制进场材料的质量。

4.2 地表清理

路基填筑前对其表面进行清理，清理路基填筑范围内的杂草、树根、杂物、腐殖土、松软土等杂质，清理完毕之后对整个场地进行平整，并按照路基施工原则利用振动压路机或是夯实机进行碾压夯实，保证基层碾压密实度在93%以上。

4.3 开挖台阶

当原地面坡度陡于1：5时，应对坡面开挖台阶处理，台阶宽度不小于2米，并设置2%～4%内倾斜横坡，台阶根部采用小型夯实机进行夯实。

4.4 铺设土工格栅

铺设土工格栅前，应保证铺设面平整度≤15mm，表面严禁有碎石、块石等坚硬凸出物。在平整好的下承层上全断面铺设土工格栅，用木桩标示出土工格栅铺设的范围。格栅摊铺时应拉直、平顺，紧贴下承层。相邻两幅土工格栅搭接长度宜为300～600mm，双层土工格栅上、下层接缝应错开，错开长度应＞50cm，并用U型钉锚固。U型钉呈梅花形布置，间距≤1米。另外格栅靠路堤边缘每边各留1.5m，回折覆裹在已压实的填筑层面上，折回外露部分应用土覆盖。施工中应采取措施防止土工合成材料受损，出现破损时应及时修补或更换。

4.5 填料的摊铺和压实

土工格栅铺设完成后，应在48小时内填土碾压密实，避免土工格栅在阳光下直接暴晒。在路基边线每20m设置一根标杆，并标定出每层松铺厚度，以便控制施工时的填土厚度。为了避免运输车辆的重复碾压，采用倒车卸料并配合小马力推土机摊平。路基碾压按照路基施工原则利用振动压路机或是重型轮胎压路机进行碾压夯实，要避免漏压。按照碾压原则“先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快、轮迹重叠”的原则保证碾压质量合格。

4.6 质量验收

严格按照公路工程施工质量检验评定标准对施工完成的段落进行验收，不满足施工规范要求时，严禁进入下道工序施工。

5 土工格栅应用效果分析

结合我标段项目特点，土工格栅主要用于高填方路基和填挖交接施工中，主要就以上两方面介绍土工格栅的应用效果。

5.1 土工格栅在填挖交界路基中的应用

在路基填挖交界处，一侧为填方路基，一侧为挖方路基，承载力和地基沉降存在差异，必然会产生一定的沉降差异，特别是填方路基沉降量较大，而挖方路基沉降量较小，这样不可避免地在路基填挖交界处产生一个沉降差值突变点，成为道路产生裂缝的主要原因。土工格栅作为柔性材料，能承受较大的拉应力。其抗拉强度≥50KN／m，拉断时应变≤3%。将其布置在填挖交界处，使其材成为抗拉构件与土体间咬合镶嵌的摩擦阻力制约了土体的侧向变形，一定程度上改善了正常路堤横断面上的沉降状况，使得横断面上的沉降趋于均匀，因此能减小填挖交界处的差异沉降，防止填挖交界处路面出现纵、横向裂缝。(如图1）

5.2 作用效果分析

路基回填前埋置水准沉降点，通过沉降观测，可以及时掌握路基沉降的变化情况。前30天的实测数据统计整理如下，由图可见：30天后的沉降量为0.5mm，区域稳定，极大的减少了高填方路基不均匀沉降和填挖交界的纵横向裂缝。土工格栅运用在路基施工中，其方便快捷、周期短、成本低：钢塑土工格栅铺设、搭接、定位容易、平整，避免了重叠交叉，可有效的缩短工程周期，节约工程造价的10%～50%。（如图2）

6 结语

以上工程实践表明，土工格栅应用于公路工程，在一定程度上，土工格栅能够有效抑制旧路裂缝的扩展、延长公路的使用寿命，效果明显。且施工工艺容易掌握，对于公路建设具有很高的推广价值。我们相信，随着土工格栅的不断开发及工程实践的积累，其应用范围将更加广泛，从而提高工程的实用性及耐久性。

[1]《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006).

[2]《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004).

[3]李云杰.土工格栅在长深高速公路中的应用[J].公路交通科技,2011,(3)：67-68.

[4]余巍伟,刘优平.土工格栅在竹城公路施工中的应用研究[J].铁道建筑,2009,(2)：77-79.

[5]高红军.土工格栅在公路工程施工中的应用[J].科技资讯,2008,(7)：36-37.