土工格栅在高速公路路基施工中的应用

侯德宝

（河北交投路桥建设开发有限公司，石家庄 050011）

1 引言

在高速公路建设项目中，路基工程尤为重要，路基的结构强度、 承载能力以及稳定性直接决定着高速公路的运营安全和经济效益，因此，在高速公路路基的施工和使用期间，均需要进行必要的质量控制[1]。 高速公路地基中常分布有软土，若不处理就进行施工容易产生不同程度的沉降变形， 进而导致公路病害的产生，影响公路行车的舒适性和安全性。 目前，处理软土地基的施工技术较多， 常见的有强夯法、 水泥搅拌桩法、换填法、使用土工格栅等。 土工格栅为一种新式的土工合成材料， 过热熔挤压再拉伸后形成高分子土工聚合物加筋材料[2]，可有效用于高速公路软土路基加固。 将土工格栅应用于软土路基加固施工，可提高路基的整体承载力。 本文对土工格栅的工程特性及其施工技术进行研究。

2 工程概况

某高速公路建设项目全线南北走向，桥隧比约61.7%，公路设计荷载等级为-Ⅰ，属于高等级公路。 由前期的地质勘探结果可知，该高速公路第三土建分部所在路线处存在软土，采样后发现土质主要为淤泥质亚黏土，埋深最大达到15.2 m，且软黏土居多，存在严重的沉降变形隐患。 为解决软土地基承载力低的问题，达到良好的加固效果，拟采用土工格栅进行软基整体加固处理。 建设单位需提前组织监理单位、设计单位、施工单位进行技术交底， 制订专项的土工格栅软土路基处理施工方案。

3 土工格栅技术工程特性分析

研究表明，土工格栅为一种新式的土工合成材料，可有效用于公路软土路基加固。以CE131 型土工格栅为例，主要是通过热熔挤压再拉伸后形成了高分子土工聚合物加筋材料，将土工格栅应用于软土地基加固施工中， 使地基的整体承载力大幅提高[3]。 另外，土工格栅和地基土体结合后具有足够的抗张拉应力来承受土体的水平竖向应力作用， 避免因土体应力集中而产生坍塌变形， 有效地将软土地基内部的荷载和应力进行分散，预防不均匀沉降问题，同时，减小土体侧向变形和挤压。

在高速公路软土地基加固应用中，采用的土工格栅主要可分为两种：双向土工格栅Ⅰ、双向玻纤土工格栅Ⅱ，两者的单位面积质量不同，分别为300 g/m2以上、450 g/m2以上，因此，每卷土工格栅的幅宽和长度也不一致，材料的拉伸屈服力和伸长率也不同。 本项目主要选用双向土工格栅Ⅰ进行施工。

4 土工格栅施工技术要点分析

4.1 复合土工布铺设

正式铺设土工布之前， 现场技术人员首先应对土工布的最佳铺设区域面积进行规划，采用白灰或竹桩进行标注，再结合实际情况确定出复合土工布的具体尺寸并适当裁剪。 接着进行试铺工作，各方面无误后，技术人员选用人工滚铺的方式平铺整个下承层，下承层的平整度和整洁度需严格控制，不得存在任何杂物、垃圾，以免破坏土工布，影响路基的加固效果[4]。本项目采用自然搭接的方式进行土工布施工作业， 控制土工布的搭接宽度在30～60 cm 为宜。 铺设完土工布后立即进行质量检查，若存在不平或破损问题，应及时选用同类型土工布进行焊补，并将土工布补丁部分外延30 cm 距离。 铺设并检测合格后的土工布不得长时间暴晒，需在48 h 之内进行上部分的加铺。

4.2 土工格栅铺设及级配砂砾垫层压实

准确标识出土工格栅铺设区域范围， 对弈已铺土工布的下承层进行全宽摊铺施工， 在路基范围内确保与两侧宽度保持一致。 值得注意的是，铺设土工格栅的过程中保持连续性和平整性，进行全过程监控，不得存在任何的重叠或扭曲现象，必要时需及时采取人工拉紧的方式处理， 加大下承层和土工格栅之间的紧密程度[5]。 各土工格栅相邻处采用高强聚丙烯进行焊接加固，搭接宽度为5 cm，土工格栅上端级配砂砾采用人工摊铺的方式进行施作， 选用的级配砂砾最大粒径不得高于10 cm。

4.3 格宾网的铺设及填人头石

选用格宾网在作业面进行平整、紧密的铺设施工，再将石料以面对面、背对背的方式进行摆放，确保石料可完美填充，且盖板可巧妙绞合。 相邻格宾网边缘处选用镀锌铁丝进行绑扎牢固，格宾网内填充的石料选用人头石，粒径需高于10 cm，整个投料的过程需分批展开，保证连续、均匀，人工效率不高时可选用机械投放的方式进行施作[6]。 要求所用的人头石表明应光滑，粗糙度不高，按照干砌片石的标准进行摆放处理，投放一次后进行均匀的振捣搅拌，增大密实度和填充度。 人头石摆放完毕后再加铺一层碎石垫层， 将填石内部的空隙再次填满，高度在格宾网高程以上8 cm 为准，最后进行均匀连续的夯实碾压，确保密实度高于95%。土工格栅软土路基处理应用中格宾网为主要的核心结构层，因此， 需严格控制整个土工格栅的施工质量，严禁出现缺工赶工现象，同时不得进行任何的偷工减料问题。 土工格栅摊铺现场如图1 所示。

图1 土工格栅摊铺

4.4 施工注意事项分析

1）本项目采用土工格栅进行软土地基加固处理后，对路基两侧的坡脚位置设置排水构造物时， 需要对施工完毕的砂砾垫层和土工格栅则进行妥善保护， 避免排水构造物施工过程中对垫层和土工格栅的结构强度和稳定性造成影响，同时，防止土工格栅受到不必要的破坏， 降低软土地基加固处治质量效果。

2）土工格栅加铺施工完毕后，接下来的砂砾垫层摊铺施工环节中，严禁任何车辆、行人于土工格栅上直接通行，以免在作用力影响下，铺设完成的土工格栅产生推移，影响其加固效果，同时防止土工格栅受到摩擦作用后变形、皱褶[7]。因此，土工格栅加铺完毕后， 在砂砾垫层摊铺前需告知相关施工车辆人员，必要时还应在特殊位置加设指示牌，派专人监管交通。

3）本项目对于填方路段的边坡处理应用，可优先采用分层铺筑的方式进行土工格栅铺设施工， 这样可更好地提高路基边坡的整体稳定性和结构安全。

4）结合本项目中软土的特性，以及其具体的破坏机理，通过地质勘探以及数值模拟分析可知， 该软土路基的纵向失稳程度和概率要低于横向失稳，所以，本项目要因地制宜地选择土工格栅。

4.5 施工质量检测

为更好地评价土工格栅加铺后软土地基的沉降变化情况，施工之前预先在适当位置预埋沉降板，通过高程观测变化情况评价质量效果。 该工序需在土工格栅施工之前完成，结合公路路基施工规范要求分别进行沉降板埋设、 基点桩设置以及桩基观测。 在土工格栅的铺设过程中，每一层铺设完毕后进行一次沉降观测，确保每3 d 完成1 次，预压期间则是每3 d观察1 次，再每7 d 进行1 次观察，最后再每15 d 进行1 次观察，直到土工格栅全部铺设完毕。 本项目以第三土建分部内的K35+500～K35+700 段为质量检测路段， 软基沉降观测结果见表1。

表1 沉降观测结果

检测结果表明，整体过程中无明显失稳现象，总体沉降差异较小，基本趋于稳定状态，表明采用土工格栅技术施工后软基处理良好。

5 结语

现阶段处理高速公路软土路基的施工技术较多， 常见的有强夯法、水泥搅拌桩法、换填法、土工格栅技术等。 本文结合实际高速公路路基工程，围绕土工格栅技术工程特性、施工技术要点等进行展开，通过预先预埋沉降板，结合高程观测变化情况来评价质量效果，研究结果表明，采用土工格栅技术可以有效改善软土路基不均匀沉降变形问题， 提高路基的结构强度和承载能力，进而延长公路使用寿命。