改進加強型鋼塑格柵創新研究

王子安

摘 要：對于改進加強型鋼塑格柵的創新性技術研究，鋼塑帶在交接處分別將橫肋帶和縱肋帶凸起，成為上凸下凹的咬合方式，將原來的凸結點改為平層疊合。改進加強型鋼塑格柵具有高抗拉強度，交接點連接強度高，不易分離的特點，極大地增加了格柵與巖土體結合的緊密性和整體穩定性。該格柵具有良好的工程應用價值與經濟效益，尤其適用于錨網支護，邊坡和擋土墻防護工程。

關鍵詞：加強型；應用價值；經濟效益；穩定

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A

隨著經濟的快速發展，土建工程行業成為我國重要的經濟增長行業，土工復合材料作為土木工程施工中一種常見的施工材料，也取得了迅速的發展，對我國土建工程的發展起著至關重要的作用，被廣泛應用于各項土木工程施工中，受到了建筑業的一致好評。據中國產業調研網發布的中國土工復合材料行業現狀分析與發展前景研究報告（2015年版）顯示，現階段，我國玻璃鋼、土工復合材料行業面臨一個新的大發展時期，如城市化進程中大規模的市政建設、新能源的利用和大規模開發、環境保護政策的出臺、汽車工業的發展、大規模的鐵路建設、大飛機項目等。在巨大的市場需求牽引下，土工復合材料產業的發展將有很廣闊的發展空間。

鋼塑格柵作為土工復合材料的一種，已經在現代高科技的發展起到無可比擬的作用，它的研究深度和應用廣度及其生產發展的速度和規模，已成為衡量一個國家科學技術先進水平的重要標志之一。

傳統鋼塑格柵存在生產工藝過于復雜，成本較高等問題，很難大規模地運用于實際工程中。而且傳統鋼塑格柵已不能完全滿足工程建設的需要，其缺點對工程安全造成了極大的隱患：傳統鋼塑格柵在經緯向交接點處剝離力小（僅30N），焊點容易開裂，造成施工困難，防側移位的作用減小等問題；傳統鋼塑格柵采用橫向肋條在上、縱向肋條在下的鋪設方式，使得格柵在豎直放置時縱橫向貼合巖土面不在一個平面，從而導致巖土層和混凝土層水平方向的移動所造成的單向網邊剝落；在實際狀況下，鋼塑格柵受到的拉力極有可能是來自不同于縱橫方向的斜拉力方向，導致格柵肋節點處的高分子聚乙烯層斷裂，使得鋼絲受支護體內部水分的腐蝕而斷裂，這也是傳統鋼塑格柵普遍存在的問題。

而改進加強型鋼塑格柵運用了創新設計，對傳統鋼塑格柵存在的一些問題做出了多方面的改進，使其在原有的傳統性能基礎上進一步優化，在經濟、安全和社會效益方面有突破性進展，既有利于生產線的批量生產，更便于施工實施。而且改進加強型鋼塑格柵，只是在傳統鋼塑格柵的生產線上稍微做了一些變化，比如增加對鋼絲的壓載模具，以便對新型鋼塑格柵進行上下咬合，在材料使用方面，其Φ0.7×12新型鋼塑格柵單條復合肋帶鋼絲用量增加約144mm/m，成本與傳統鋼塑格柵相差無幾。

通過抗拉強度實驗和撓度實驗，分析研究的數據可以得到如下結論：在抗拉強度方面，改進加強型鋼塑格柵的抗拉強度比同一規格穿透鋼塑格柵的抗拉強度大；在撓度變形方面，改進加強型鋼塑格柵撓度大于傳統鋼塑格柵，變形性能好。所以對于比較破碎的和表面凹凸不平的巷道圍巖和巖體（土體）支護來說，改進加強型鋼塑格柵的這種高抗拉強度和大撓度具有很好的固定圍巖和順應圍巖變形的能力。因此，在巷道圍巖支護和巖體（土體）支護領域，改進加強型鋼塑格柵代替傳統鋼塑格柵具有可行性。

由此，在經緯向交界處上下咬合方面對傳統鋼塑格柵進行創新性改進，使其性能在原有的傳統方式基礎上進一步優化，在經濟、安全方面有突破性進展，有利于生產工藝改進和批量生產。具體創新方式如下：經緯帶交接點處咬合方式：改進加強型鋼塑格柵在經緯向的交接點處分別將橫肋帶和縱肋帶凸起，使之成為上凸下凹的咬合方式，如圖1所示。將原來的凸結點改為平層疊合，使得其拉力在節點處無法傳遞，從而改變受力結構。同時在結點4個方向折痕處用加強膠粘劑，補平折痕，必要時可用具有防潮隔水功能的氯化聚氯乙烯涂層封閉彎折處，或在施工時在彎折處適當噴涂聚氨酯密封膏或硅酮密封膏，避免彎折處受力拉伸后壓膠層開裂滲水銹蝕。這樣既可以使交接處平整、光滑，提高表觀質量，又可以降低交接點處結合層厚度，使得鋼塑格柵的敷設要求低，與巖土層和混凝土層結合更緊密，從而鋼塑格柵的特性發揮到最大。

改進加強型鋼塑格柵的拉力由經緯編織的高強鋼絲承擔，在低應變能力下產生極高的抗拉模量，縱橫向肋條協同作用，充分發揮改進加強型鋼塑格柵對土體的嵌鎖作用。其縱橫向肋條的鋼絲經緯編織成網，外包裹層一次成型，鋼絲與外包裹層能協調作用，破壞伸長率很低（不大于3%）。改進加強型鋼塑格柵的主要受力單元為鋼絲，蠕變量極低。格柵的幅寬可達6m，從而實現高效、經濟的加筋效果。其采用的高密度聚乙烯可以確保在常溫下不會受到酸堿及鹽溶液，或油類的侵蝕；不會受到水溶解或微生物的侵害。同時，聚乙烯的高分子性能也足以抵抗紫外線輻射所造成的老化。格柵受力后縱橫肋條協同作用，不會產生結點的拉裂或破損。而實際工程中，在填料的壓實后，因此未受到紫外線光和氧的侵蝕，因此完全可以滿足永久性工程建設的要求。改進加強型鋼塑格柵與傳統格柵相比更具有強度大、承載力強、抗腐蝕、防老化、摩擦系數大、孔眼均勻、施工方便、使用壽命長等特點。更適應于深海作業、堤岸加固，從根本上解決了其他材料做石籠因長期受海水沖蝕而造成的強度低、耐腐蝕性能差、使用壽命短等技術難題。改進加強型鋼塑格柵能有效地避免在施工過程中被機具碾壓、破壞而造成的施工損傷。

除此之外，其經濟和社會效益較為突出，具體體現在以下方面：

（1）格柵結點改進設計：增強了結點連接強度，確保結點在正常受力條件下不脫離、不破斷。改進的連接方式對原格柵條本身不造成傷害，彎折式設計由支護剛性抵抗變為柔性抵抗，體現了支護體受力的彈性變形，迎合了支護體的初期變形要求，避免了剛性破壞，提高了材料耐久性。彎折處加注硅酮膠，避免了格柵條彈性拉伸時包裹層破壞，導致鋼絲外露而引起銹蝕斷裂，從而提高了支護結構效果和壽命。

（2）斜式單向和雙向拉環布置便于施工和布置格柵。一方面，增加了格柵布設與巖體（土體）的結合緊密性，便于噴層或澆筑，避免了噴層或混凝土的浪費，使得支護結構均勻一致；另一方面，由于可用短鋼筋進行固定，減少了支護土釘或錨桿用量，降低勞動強度，提高作業效率，改善支護效果。

（3）十字交叉式結點加強設計，有效地解決了巖體（土體）不規則導致格柵不規則受力和偏向受力時結點拉裂和格柵條護層破裂等問題，提高了使用效果和支護體的壽命。

改進加強型鋼塑格柵作為新型土工材料在調整巷道圍巖應力，協調圍巖變形方面相對于傳統金屬網支護具有較強的適用性，特別是鋼塑格柵節點處的注塑連接方式，更是保證了鋼塑格柵整體支護穩定性。因此改進加強型鋼塑格柵具有良好的發展前景，是近年來發展最快最具代表性的土工材料，不管是在國內還是在國外它的產品性能及應用受到一致的好評。對比而言，用了鋼塑土工格柵的路面要比沒用鋼塑土工格柵的路面壽命要長十幾年，如此的效果被廣泛地應用，鋼塑格柵將廣泛應用于地上及地下的支護工程。改進加強型鋼塑格柵具有價格低廉，使用壽命長，地基改善良好等優點，全方面地解決了現如今傳統土工格柵的不足。我國建筑業快速發展的現在，急需這種改進加強型鋼塑格柵來彌補傳統土工格柵的不足。因此，改進加強型鋼塑格柵具備良好的市場前景與發展空間，全國的房地產開發商，大型國有建筑公司都是改進加強型鋼塑格柵的潛在客戶。

參考文獻

[1]楊海濤.懸臂式鋼筋混凝土擋土墻加設鋼塑土工格柵加筋帶的探討[J].水利建設與管理，2014，14（5）：26-36.

指導教師：賈宏俊