土工格柵在高填方路基填筑施工中的應用

摘要：隨著我國道路交通事業的快速發展，高填深挖路基形式越來越多見。高填方路基在質量方面要求相對較高，施工難度大，施工質量不易控制，經常會出現路基不均勻沉降的問題。作者就土工格柵在高填方路基中的應用做了相關分析。

關鍵字：土工格柵 高填方路基 填筑施工

前言

路基是道路工程的主體和基礎，它和路面共同作用承受行車荷載在和自然因素的作用。道路的結構形式和強度直接影響道路的使用品質。而路基病害的類型多種多樣，產生原因也是錯綜復雜的，但是歸根結底都是由于路基整體穩定性和強度不足造成的。因此，路基工程中的中心問題是路基的整體穩定性和路基的抗變形能力，前者是保證行車的首要條件，后者直接影響路面使用性能和壽命。路基是按照路線的平面和縱斷面要求和一定技術要求開挖或是填筑的土質或石質帶狀構造物，是道路的主要工程結構物。它即時線路的主體有時路面的基礎，它的質量的好壞，直接影響道路的使用品質。路基是設置在地表，暴露在大自然中，一般都要綿延百公里，甚至上千公里，道路沿線地質、水文、地貌及氣候條件多變。路基建設過程中，大量的土石方工程改變了沿線的自然狀態，對道路通過區域生態平衡造成一定影響，因此要在施工中給予重視。

1.土工格柵的性能特點

土工格柵（geogrid）是一種土工合成材料，它的原材料是聚丙烯、高密度聚氯乙烯、高分子聚合物等，在這些原材料當中再加入些許添加劑之后，經過熱塑、熱熔之后對其進行模壓、拉伸之后而成的。土工格柵最后的形式在于對聚合物的拉伸、擠壓，拉伸、擠壓過后可以形成二維開孔網格狀格柵結構；也可以形成具有長、寬、高的三維立體開孔網格屏柵。之所以叫做土工格柵就是因為這種聚合材料被使用在土木工程施工當中。土工格柵的特點如下：

1）強度大，變形小；蠕變性小。這使得土工格柵能夠應用到多種土壤環境中去，并且還能夠滿足高大擋土墻、橋臺、陡坡的性能要求。

2）具有耐酸、堿性，耐腐蝕性，老化速度慢壽命長。對于塑料土工格柵來說，它具有良好的耐腐蝕性，能夠抵抗酸性、堿性物質的腐蝕；耐高溫，耐低溫的性能也非常優越，并且耐老化。而玻璃格柵具有熔點高的特性，并且整體性非常好，壽命在50-70年之間。

3）土工格柵的力學性能非常高。雖然土工格柵重量很輕，但它具有非常高的承載能力；而且它的剛度和抗拉強度都很出色；在網孔與網孔之間存在嵌鎖作用、咬合作用保證它有良好的穩定性，能夠產生較大的摩擦力起到約束土壤側向移動的作用。

4）土工格柵不論是應用在道路工程還是鐵路工程中，它的施工過程非常方便，操作簡單，這就大大的縮短了工期，降低了費用成本。從土工格柵的鋪設到搭接再到定位、平整不需耗費大量的人力物力就能夠輕松完成。

2.土工格柵在高填方路基施工中的應用

2.1 土工格柵的作用機理

1）能夠分散應力。土工格柵在使用中，能夠通過其優異的抗拉性能，將路基組合形成一個整體，并將受到的應力均勻的擴散。它的作用就如同鋼筋在鋼筋混凝土中的作用一樣，當局部有受力情況時，土工格柵產生的拉應力能夠使得整個網片一起受力，形成整體效應，就不會有不均勻受力的情況出現，從而有效的避免了不均勻沉降現象的發生。土工格柵的作用不只如此，它還能夠進一步增加土體的抗剪能力來防止土體局部產生彎沉現象的出現；土工格柵網片的整個效應還能夠保證邊坡具有更好的穩定性，不宜產生過大變形的問題。

2）加筋功能。土工格柵具有良好的抗拉強度，能夠對軟弱地基進行加固補強處理，減少作用在軟弱地基上的荷載壓力；土工格柵的網片結構還能夠憑借與土體的摩擦力來限制土壤的各向位移，提高土體抗拉能力和抗剪強度，進而提高地基的整體強度和穩定性。

3）有利于排水，防止路基翻漿。土工格柵的網格結構的鋪設，能夠將不同的兩種材料隔離開來，使得不同材料之間不至于相互混合；土工格柵的存在還能在一定程度上減少毛細現象的發生，降低了地下水對地基的危害。土工格柵的網格結構也有利于孔隙水壓的疏散，這對地基的穩定性非常重要。

2.2 土工格柵在高填方路基施工中的應用

土工格柵應用在高填方路基中首先要確定設置土工格柵的部位，層數等。在設計時主要依據的思路是，先確定設置土工格柵的層面，之后根據土工格柵的力學性能確定設置的層數。例如在沈陽至大連高速公路改擴建工程中，施工地形內河網眾多，水田居多，很不利于路基的穩定。在利用土工格柵施工時，施工方在路基頂面以下20cm處鋪設一層鋼塑復合帶格柵，此時，土工格柵的設計結構和聯合力以每延米縱斷裂荷載為60KN/m、以每延米橫斷裂荷載為20KN/m為控制荷載進行設計。在土工格柵設計時要在保證其具有足夠的強度，還要對材料的頂破強度、刺破強度、握持抗拉強度及其延伸率、撕裂強度等性能進行核算。具體工程中要根據工程結構性質、尺寸大小、使用要求、荷載量、施工條件和土工合成材料本身的特性來確定。

1）認真做好施工前的準備工作，第一樣就是要保證施工放樣的準確無誤。精確的施工放樣有利于之后對路基寬度的控制以及保證合格的松鋪厚度。為了施工放樣的精準，可以利用標桿法沿縱、橫方向每20m設置一根立桿。施工放樣之后要對路基表面進行清理，清理路基范圍內的雜草、雜物、樹根、腐殖土、松軟土等雜質，清理完畢之后對整個場地進行平整。在對基底土清理平整之后還要按照路基施工原則利用振動壓路機或是重型輪胎壓路機進行碾壓夯實，按照碾壓原則“先輕后重，先靜后振，先低后高，先慢后快，輪跡重疊”進行，要防止出現漏壓的現象，并且保證碾壓的質量達到合格。？

2）進行土工格柵的鋪筑。當碾壓效果達到標準后，就能夠進行下一步的土工格柵鋪設了，鋪筑土工格柵時的主要有下列幾步施工工序：首先是進行清理整平，之后進行鋪筑施工，對鋪筑了的土工格柵進行整平并進行固定，最后的工序就是要進行回填攤平的操作，再一次進行壓實處理保證壓實效果符合要求。在鋪設土工格柵時要保證土工格柵平整、連續，不要出現凹凸不平、起皺折疊、扭曲不順的情況。除此之外還要注意鋪設是保證土工格柵的連續性，鋪設時搭接長度要嚴格遵守相關要求和規范中的規定，最少不小于20cm。當填方高度在20m以下時，每40～50cm就要鋪設一層土工格柵；當填方高度20 cm以上時，每80cm就要鋪設一層土工格柵。鋪設好一層土工格柵之后就要及時進行填土碾壓，不要讓土工格柵長期暴露在陽光下或是其他有腐蝕性環境下，這樣會降低其使用性能。

3）對鋪設好的土工格柵進行錨固。可以利用U型釘對鋪設好了的土工格柵進行錨固處理，錨固時先錨固土工格柵的一端，在用橫梁將土工格柵人工拉緊，不讓其出現起皺現象。在斜坡上的土工格柵錨固時要留有一定的松弛度，防止石塊引起土工格柵的變形過大。

3.結論

總之，土工格柵這種土工合成材料已經廣泛應用于公路、鐵路修建中，并取得了一些成果。雖然我國對土工格柵的引進和研究落后于其他國家，但是國內多數高等院校對土工格柵做了進一步的研究，形成了對土工格柵作用機理、影響因素的理論體系。總體上來說土工格柵的各項性能指標、使用效果、經濟性能、施工操作性都有著極為廣泛的應用前景和空間。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國交通部.交通工程土工合成材料（土工格柵）[M]. JT/T 480-2002.

[2] 熊朝輝. 土工格柵處理軟土地基的設計、施工與檢測[J].公路與汽運，2002（5）：94-95.

[3] 李強，周志剛，鄭健龍.土工格柵加筋柔性橋臺筋材設計方法研究[J].長沙交通學院學報，1999，15（2）：70-74.