土工格柵在高速公路路基施工中的應用

侯德寶

（河北交投路橋建設開發有限公司，石家莊 050011）

1 引言

在高速公路建設項目中，路基工程尤為重要，路基的結構強度、 承載能力以及穩定性直接決定著高速公路的運營安全和經濟效益，因此，在高速公路路基的施工和使用期間，均需要進行必要的質量控制[1]。 高速公路地基中常分布有軟土，若不處理就進行施工容易產生不同程度的沉降變形， 進而導致公路病害的產生，影響公路行車的舒適性和安全性。 目前，處理軟土地基的施工技術較多， 常見的有強夯法、 水泥攪拌樁法、換填法、使用土工格柵等。 土工格柵為一種新式的土工合成材料， 過熱熔擠壓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軟土路基加固。 將土工格柵應用于軟土路基加固施工，可提高路基的整體承載力。 本文對土工格柵的工程特性及其施工技術進行研究。

2 工程概況

某高速公路建設項目全線南北走向，橋隧比約61.7%，公路設計荷載等級為-Ⅰ，屬于高等級公路。 由前期的地質勘探結果可知，該高速公路第三土建分部所在路線處存在軟土，采樣后發現土質主要為淤泥質亞黏土，埋深最大達到15.2 m，且軟黏土居多，存在嚴重的沉降變形隱患。 為解決軟土地基承載力低的問題，達到良好的加固效果，擬采用土工格柵進行軟基整體加固處理。 建設單位需提前組織監理單位、設計單位、施工單位進行技術交底， 制訂專項的土工格柵軟土路基處理施工方案。

3 土工格柵技術工程特性分析

研究表明，土工格柵為一種新式的土工合成材料，可有效用于公路軟土路基加固。以CE131 型土工格柵為例，主要是通過熱熔擠壓再拉伸后形成了高分子土工聚合物加筋材料，將土工格柵應用于軟土地基加固施工中， 使地基的整體承載力大幅提高[3]。 另外，土工格柵和地基土體結合后具有足夠的抗張拉應力來承受土體的水平豎向應力作用， 避免因土體應力集中而產生坍塌變形， 有效地將軟土地基內部的荷載和應力進行分散，預防不均勻沉降問題，同時，減小土體側向變形和擠壓。

在高速公路軟土地基加固應用中，采用的土工格柵主要可分為兩種：雙向土工格柵Ⅰ、雙向玻纖土工格柵Ⅱ，兩者的單位面積質量不同，分別為300 g/m2以上、450 g/m2以上，因此，每卷土工格柵的幅寬和長度也不一致，材料的拉伸屈服力和伸長率也不同。 本項目主要選用雙向土工格柵Ⅰ進行施工。

4 土工格柵施工技術要點分析

4.1 復合土工布鋪設

正式鋪設土工布之前， 現場技術人員首先應對土工布的最佳鋪設區域面積進行規劃，采用白灰或竹樁進行標注，再結合實際情況確定出復合土工布的具體尺寸并適當裁剪。 接著進行試鋪工作，各方面無誤后，技術人員選用人工滾鋪的方式平鋪整個下承層，下承層的平整度和整潔度需嚴格控制，不得存在任何雜物、垃圾，以免破壞土工布，影響路基的加固效果[4]。本項目采用自然搭接的方式進行土工布施工作業， 控制土工布的搭接寬度在30～60 cm 為宜。 鋪設完土工布后立即進行質量檢查，若存在不平或破損問題，應及時選用同類型土工布進行焊補，并將土工布補丁部分外延30 cm 距離。 鋪設并檢測合格后的土工布不得長時間暴曬，需在48 h 之內進行上部分的加鋪。

4.2 土工格柵鋪設及級配砂礫墊層壓實

準確標識出土工格柵鋪設區域范圍， 對弈已鋪土工布的下承層進行全寬攤鋪施工， 在路基范圍內確保與兩側寬度保持一致。 值得注意的是，鋪設土工格柵的過程中保持連續性和平整性，進行全過程監控，不得存在任何的重疊或扭曲現象，必要時需及時采取人工拉緊的方式處理， 加大下承層和土工格柵之間的緊密程度[5]。 各土工格柵相鄰處采用高強聚丙烯進行焊接加固，搭接寬度為5 cm，土工格柵上端級配砂礫采用人工攤鋪的方式進行施作， 選用的級配砂礫最大粒徑不得高于10 cm。

4.3 格賓網的鋪設及填人頭石

選用格賓網在作業面進行平整、緊密的鋪設施工，再將石料以面對面、背對背的方式進行擺放，確保石料可完美填充，且蓋板可巧妙絞合。 相鄰格賓網邊緣處選用鍍鋅鐵絲進行綁扎牢固，格賓網內填充的石料選用人頭石，粒徑需高于10 cm，整個投料的過程需分批展開，保證連續、均勻，人工效率不高時可選用機械投放的方式進行施作[6]。 要求所用的人頭石表明應光滑，粗糙度不高，按照干砌片石的標準進行擺放處理，投放一次后進行均勻的振搗攪拌，增大密實度和填充度。 人頭石擺放完畢后再加鋪一層碎石墊層， 將填石內部的空隙再次填滿，高度在格賓網高程以上8 cm 為準，最后進行均勻連續的夯實碾壓，確保密實度高于95%。土工格柵軟土路基處理應用中格賓網為主要的核心結構層，因此， 需嚴格控制整個土工格柵的施工質量，嚴禁出現缺工趕工現象，同時不得進行任何的偷工減料問題。 土工格柵攤鋪現場如圖1 所示。

圖1 土工格柵攤鋪

4.4 施工注意事項分析

1）本項目采用土工格柵進行軟土地基加固處理后，對路基兩側的坡腳位置設置排水構造物時， 需要對施工完畢的砂礫墊層和土工格柵則進行妥善保護， 避免排水構造物施工過程中對墊層和土工格柵的結構強度和穩定性造成影響，同時，防止土工格柵受到不必要的破壞， 降低軟土地基加固處治質量效果。

2）土工格柵加鋪施工完畢后，接下來的砂礫墊層攤鋪施工環節中，嚴禁任何車輛、行人于土工格柵上直接通行，以免在作用力影響下，鋪設完成的土工格柵產生推移，影響其加固效果，同時防止土工格柵受到摩擦作用后變形、皺褶[7]。因此，土工格柵加鋪完畢后， 在砂礫墊層攤鋪前需告知相關施工車輛人員，必要時還應在特殊位置加設指示牌，派專人監管交通。

3）本項目對于填方路段的邊坡處理應用，可優先采用分層鋪筑的方式進行土工格柵鋪設施工， 這樣可更好地提高路基邊坡的整體穩定性和結構安全。

4）結合本項目中軟土的特性，以及其具體的破壞機理，通過地質勘探以及數值模擬分析可知， 該軟土路基的縱向失穩程度和概率要低于橫向失穩，所以，本項目要因地制宜地選擇土工格柵。

4.5 施工質量檢測

為更好地評價土工格柵加鋪后軟土地基的沉降變化情況，施工之前預先在適當位置預埋沉降板，通過高程觀測變化情況評價質量效果。 該工序需在土工格柵施工之前完成，結合公路路基施工規范要求分別進行沉降板埋設、 基點樁設置以及樁基觀測。 在土工格柵的鋪設過程中，每一層鋪設完畢后進行一次沉降觀測，確保每3 d 完成1 次，預壓期間則是每3 d觀察1 次，再每7 d 進行1 次觀察，最后再每15 d 進行1 次觀察，直到土工格柵全部鋪設完畢。 本項目以第三土建分部內的K35+500～K35+700 段為質量檢測路段， 軟基沉降觀測結果見表1。

表1 沉降觀測結果

檢測結果表明，整體過程中無明顯失穩現象，總體沉降差異較小，基本趨于穩定狀態，表明采用土工格柵技術施工后軟基處理良好。

5 結語

現階段處理高速公路軟土路基的施工技術較多， 常見的有強夯法、水泥攪拌樁法、換填法、土工格柵技術等。 本文結合實際高速公路路基工程，圍繞土工格柵技術工程特性、施工技術要點等進行展開，通過預先預埋沉降板，結合高程觀測變化情況來評價質量效果，研究結果表明，采用土工格柵技術可以有效改善軟土路基不均勻沉降變形問題， 提高路基的結構強度和承載能力，進而延長公路使用壽命。