土工格栅复合碎石垫层在高速公路软基处理中的应用

赵英涛

（邢台路桥建设集团有限公司，河北 邢台 054001）

1 工程概况

某高速公路工程项目的全长22.459km，起讫桩号为K58+331—K80+890。该项目中包含了一段长度为628m（起讫桩号为K62+285—K62+913）的软土路基，其上层结构为褐红色亚黏土（具有可塑性），实际厚度2～12m；下层结构是软塑状含有机质黏土，表现为深灰色，厚度为0～11m。经研究后决定以水泥搅拌桩方式对软基深层实施加固处理，同时需要在桩顶位置铺筑碎石垫层以及布设土工格栅，由此就会形成土工格栅复合碎石垫层。此项目中确定的碎石垫层厚50cm，采用的是分层施工方式，碎石粒径控制为20～50mm，保证含泥量不超过5%。此外，土工格栅的单向、双向抗拉强度均不低于100kN/m。

2 土工格栅复合碎石垫层加固基本原理

碎石垫层在碎石嵌挤摩擦后会形成较大的强度，通过土工格栅进行加筋补强，能够进一步强化垫层联锁和咬合摩擦力。与此同时，碎石垫层中铺设土工格栅可以形成复合加固带，增加土工格栅复合碎石垫层结构强度。此外，土工格栅复合碎石结构的透水性能较好，可使软土路基中的水经由碎石垫层孔隙有效排出，提升软土路基固结效果。

3 土工格栅复合碎石垫层施工技术

该项目中软基处理采用的土工格栅复合碎石垫层施工技术流程见图1。

图1 土工格栅复合碎石垫层施工技术流程

3.1 施工准备

（1）机械准备。结合项目施工具体要求确定机械类型、数量与组合模式，同时认真、全面检查设备参数与性能，以确保各项机械设备能够有效使用。

（2）人员准备。现场施工需要合理配备技术人员、测量人员、安全人员以及试验人员等，同时做好施工技术交底工作。

（3）搭建施工便道。通常选择原有道路，根据实际需要进行修整。若不具备修整条件，则必须重新搭建临时施工便道，但是必须综合分析周边建筑物、高压线以及电缆线等情况。

（4）原料检测。此项目中采用的碎石粒径、针片状颗粒含量以及含泥量等都必须实施严格检测，以确保其符合施工规定基本要求[1]。此外，需要按照要求对土工格栅具有的抗拉强度进行严格检测，以确保符合施工规定基本要求。

（5）下承层准备。此高速公路工程项目路基下承层为水泥搅拌桩，摊铺施工前必须对水泥搅拌桩进行全面检测，从而为碎石垫层摊铺作业创造有利条件。

3.2 测量放样

选择钢轮式压路机（重量级别≥12t）提前对下承层的表面实施碾压处理，同时碾压遍数≥2遍，使下承层的平整度指标达到施工规定基本要求，同时下承层表面无松散土。然后组织测量技术人员实施测量放样，精准恢复道路中线，设置中桩与边桩，以撒白灰线的方式确定道路宽度。

3.3 第一层碎石垫层摊铺

此项目中碎石垫层摊铺采用的是分层施工方式，主要包含了2层，第一层摊铺选择的是下承层表面，紧接着就要实施土工格栅铺设，进行上层碎石垫层的摊铺作业。在摊铺碎石垫层之前必须严格检验各项原材料的性能及质量，其中碎石粒径范围应保证处于20～50mm，且针片状颗粒含量≤15%，确定的摊铺施工厚度为25cm[2]。具体施工中选择自卸汽车进行摊铺作业，同时配置2台推土机进行辅助施工，摊铺顺序是从两侧至路中心。选择推土机实施碎石垫层的粗平处理，提升表面平整度，使路拱的横坡度符合施工要求。此高速公路工程中碎石垫层的松铺系数确定为1.13，同时厚度不低于28cm。选择静力碾压方式进行碎石垫层碾压，共配置2台压路机协同作业。在具体碾压阶段需要根据试验确定的碾压遍数、重叠宽度以及行驶速度进行，碾压基本原则是“由边至中、由慢到快”。

3.4 土工格栅铺设

保证首层碎石垫层质量合格后，才能开始土工格栅铺设。而在具体施工阶段以人工方式把格栅拉紧，同时与道路方向相垂直进行铺设，以U形钉固定处理，呈现梅花形布设，确定的间隔距离是1.0m[3]。搭接宽度应≥30cm，而接头需要错开至少2m。

3.5 第二层碎石垫层摊铺

考虑到土工格栅长期暴晒后会影响其性能，所以需要立即实施碎石垫层摊铺。当土工格栅铺设且检查合格后，应立即开始第二层碎石垫层摊铺，而且施工时间不超过48h。通常选择土工格栅和碎石垫层摊铺同步作业模式，首先土工格栅铺设30～50m，并按照规定要求检验确保其合格后，紧接着实施碎石垫层摊铺。选择在路基两侧卸料，确保土工格栅达到张紧状态，同时碎石料应分类堆放，其高度必须不超过1m，防止路基局部段发生沉陷问题。

3.6 土工格栅包边

在第二层碎石垫层碾压结束之后，需根据规定要求检测其宽度、厚度以及密实度等指标。同时安排专业人员负责土工格栅质量检查，并实施包边处理，采用U形钉以梅花形固定处理，确定的间隔距离是1.0m，以免土工格栅的两侧出现风化现象。

4 施工要点及质量控制

4.1 基础工程

对开挖线进行确定，同时要对其进行准确标注。开挖施工过程中，要对槽底的平面尺寸进行有效管理和控制，与基础外缘相比，通常会多出300mm。在整个开挖施工中，一般在纵向高度方面，其高度差相对比较大，需要沿着纵向基槽底的方向，合理设置阶梯，继续进行开挖处理。

4.2 土工格栅铺设

对填料以及加筋材料等相关参数进行准确检查，保证现有诸多材料无论是在质量或者在性能方面都可以满足目前在项目建设时的一系列要求。确定检查内容，其中包括孔隙的尺寸、延伸率以及耐久性等，科学铺设土工格栅，以搭接的方式进行有效操作，对土工格栅的整个搭接宽度进行有效控制，将其控制在0.25cm左右即可。有效管理和控制土工格栅下料过程，通常要保证下料的长度比设计长度多300～500mm。在铺设施工时，土工格栅以及坡面相互之间应当尽量保持垂直状态，在平整压实的填料基础上进行有针对性的敷设处理。在整个敷设施工过程中，要禁止出现弯折或重叠的情况。上一层铺设完成之后，要进行土工格栅尾部的绑扎等，促使其具有非常良好的固定效果，能够尽量避免下一段填料在敷设或者碾压施工时对格栅造成不良影响。

4.3 摊铺及碾压

结合目前填料处理的一系列要求，选择符合要求的填石采集厂。对填料最佳含水量以及最大干密度等相关参数进行确定。结合各项参数指标，对后续压实标准进行确定，将填料直接装入到网眼袋中。在填料内部散入草籽，将装有填料的网眼袋码砌在对应的坡面位置中，卸料中对机具以及坡面相互之间距离进行有效控制。禁止设备或者人员在填料中随意走动，否则会导致下层格栅受到严重扰动影响。

在填料摊铺施工处理时，要保证一定平整性和均匀性，同时需要合理设置横坡坡度。以机械设备推进摊铺施工，保证机械的整个行驶方向与坡面平行，如果机械和坡面距离不超过1.5m，那么可以人工方式进行摊铺施工处理。

完成填料摊铺施工处理之后，对振动压路机进行碾压施工，遵循先轻压后重压原则。有针对性地进行碾压施工处理，如果碾压机械以及坡面相互之间距离不足1m，那么要用小型机械设备来进行持续性碾压。对坡面进行轻压之后，对路线中间位置进行碾压处理。在整个碾压施工过程中，应避免对坡面造成影响。

4.4 质量控制

4.4.1 土工格栅铺设施工质量控制

对土工格栅进行铺设施工之前，需要做好下承层的平整工作。将碎石作为主要填料，对碎石的质量进行检测，保证下层具有一定的平滑性。格栅与下承层之间建立密切的联系，一旦遇到特殊情况时，在土工格栅以及碎石之间可以铺设厚度为5cm的中粗砂保护层，以尽可能避免土工格栅受到严重的损坏。土工材料在经过合成处理之后，禁止长时间放置，同时还要对其展开填筑施工处理。在碾压施工过程中，要保证碾压设备能够以低速前进，禁止使用高频振动的方式，否则会影响填料碾压效果，同时还有可能导致土工格栅受到严重的破坏。

4.4.2 软土路基施工质量控制

为了最大限度保证软土路基处理效果，在土工格栅铺设施工完成之后，要对其施工质量进行验收。在检查中，对于横向的搭接宽度而言，允许的偏差值控制在+5.2cm，通常会抽查2%。纵向的搭接宽度允许偏差不超过15cm，抽查2%。在平整度方面，则要满足目前在设计施工中的要求，一般每200m需要抽查4处。对于搭接缝错开距离，要保证可以达到目前设计施工要求，抽查2%。

如果土工格栅以及填料之间有砂砾垫层，那么尽可能选择粒径在20～50mm的砂砾材料。对没有经过风化的干净砂砾石含泥量进行检查，保证含泥量控制在10%以下。施工中，要根据实际情况，禁止各种不同类型的机械设备直接在土工格栅上停留或者行走，避免对土工格栅造成严重的破坏。

4.4.3 路堤加固加筋抗拉强度质量控制

在公路施工中，还需要针对路堤加固中的加筋抗拉强度进行有效控制。路基施工中，对其中涉及到土工格栅碎石桩进行施工处理时，必须保证土工格栅每延米抗拉强度达到120kN以上。施工过程中，一旦涉及土工格栅的碎石桩施工，在施工前要严格按照规范的要求，对其进行成桩试验，对成孔的时间、深度等相关参数进行确定。

5 软土路基处治效果检测

5.1 沉降板设置

结合项目实际情况采用适宜的沉降观测设备，有效观测与精准判断软基处治质量。此项目中确定的沉降设备为沉降观测板（其规格为50cm×50cm，厚度是1cm），从路基中线与边线位置布设，确定的间隔距离是50m[4]。此外，施工过程中必须重视沉降板的保护，以免出现碰撞破坏。

5.2 沉降观测

此项目中沉降观测选择的是精密水准仪设备，严格贯彻二等水准测量规定要求，做好施工过程观测与预压期观测并记录。

（1）施工阶段沉降观测。待一层填筑施工完成后要进行1次观测，软基沉降速度不超过10mm/d[5]。

（2）预压期观测。为了能够有效检测软土路基处治效果，需要进行预压堆载，保证持续时间是6个月，具体观测结果见表1。

表1 断面沉降观测结果

根据表1可知，后期软土路基沉降整体上趋于稳定，表明软土路基处治达到了预期效果。

6 结语

本文选取高速公路工程为研究对象，简要分析了土工格栅复合碎石垫层的基本原理，然后综合分析了土工格栅复合碎石垫层在软基处理中的应用，同时进行了软基处治效果检测。实践表明，通过采用土工格栅复合碎石垫层进行软基处理，有效提升了高速公路路基结构的稳定性与承载力，确保了高速公路工程施工质量，也为后续类似项目中土工格栅复合碎石垫层的应用提供了参考。