土工格柵在濰九路拓寬改建施工中的應用
2012-09-24
引言
近年來，土工格柵在公路施工中得到廣泛的的應用，尤其在舊路拓寬改建時，由于新舊路基施工時間不同，加之作業(yè)面狹窄，壓實困難，從而導致路基產生不均勻沉降，路面出現(xiàn)縱向裂縫，嚴重影響著工程質量，給公路后期運營和養(yǎng)護帶來了很大困難。而通過鋪設土工格柵，利用其加筋功能，可以分散路基土體內的應力，提高地基承載力，防止或延緩路面反射裂縫，提高路面結構的整體性。本文結合濰九路濰坊至臨朐段改建工程施工，介紹了鋼塑土工格柵的鋪設方案、施工方法及注意事項。
1、工程概況
濰九路位于山東省濰坊境內，是濰坊通往臨朐的干線公路，路線全長41.4公里，原路基寬18米，路面寬16米，按一級公路標準進行改建，改建后路基寬24.5米，路面寬23米。施工時對大路分路段進行了全翻處理，但昌樂濰城界至徐將軍村段（K17+950～K20+000），由于老路路況較好，路面測量彎沉值較小，為節(jié)約工程投資，決定對該路段老路進行利用，路基兩側加寬，對舊路面進行挖補處理后，全幅做2*18cm二灰穩(wěn)定碎石基層及（6+4）cm瀝青混凝土面層。
2、土工格柵的特性、工作機理及其作用
土工格柵是一種高強度的土工合成材料，可分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和玻纖聚酯土工格柵四大類，其中鋼塑土工格柵是以高強鋼絲，經特殊處理，與聚乙烯或聚丙烯，并添加其他輔助劑，通過擠壓形成高強抗拉條帶后，經縱、橫按一定間距編制或夾合排列，采用特殊強化粘接的熔焊技術焊接其交接點后形成的加筋土工格柵。
（1）鋼塑土工格柵的特性：
?、黉撍軓秃细駯诺睦τ山浘暰幙椀母邚婁摻z承擔，在低應變能力下產生極高的抗拉模量，縱橫向肋條協(xié)同作用，能有效的提高加筋承載面的嵌鎖、咬合作用、極大程度的增強地基的承載力、有效的約束土體的側向位移，增強地基穩(wěn)固性能。
②鋼塑復合格柵的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(xié)調作用，破壞伸長率很低（不大于3%）。鋼塑復合土工格柵的主要受力單元為鋼絲，蠕變量極低。
?、弁ㄟ^生產過程中塑料表面的處理，壓制有粗糙的花紋，可以增強格柵表面的粗糙程度，提高鋼塑復合土工格柵與土體的摩擦系數(shù)。
?、茕撍軓秃细駯诺目籽劬鶆?，強度高，承載力強，能夠實現(xiàn)高效、經濟的加筋效果。
?、蒌撍軓秃细駯挪捎玫母呙芏染垡蚁┛梢源_保在常溫下不受侵蝕；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，被廣泛應用于公路軟土地基加固、擋墻和路面抗裂工程領域。
?。?）土工格柵的工作機理及其作用：
土工格柵加固路基的機理在于格柵與土的相互作用，這種相互作用主要表現(xiàn)為土粒與格柵之間的摩擦作用、嵌鎖作用和被動阻抗作用，這三種作用能充分約束土顆粒的側向位移，從而大大增加路基整體穩(wěn)定性。在舊路拓寬過程中采用土工格柵，可以減少新舊路基的沉降差和不均勻沉降，從而減小后期路面縱向裂縫，其作用主要有以下方面：
?、偬岣叩鼗某休d力。通過土工格柵將其上部填料的垂直變形向水平方向擴散，使其上部填料的抗剪切變形能力得到充分的發(fā)揮，地基的承載力大大提高。
②增加路基的穩(wěn)定性。由于土工格柵的抗拉強度高，不容易斷裂，格柵節(jié)點及肋條形態(tài)結構合理，它的存在可以明顯增加路基的整體穩(wěn)定性。
③減少路基的不均勻沉降。當土工格柵受到上部路堤荷載作用時，土與格柵間要發(fā)生相對位移，并在界面上產生摩擦力，從而增加了對土橫向變形的限制，土所受到的剪應力也必然減小，因此提高了整個土體的抗剪強度，減少了由土體側向變形引起的瞬時沉降，同時也減少了整個路基的不均勻沉降。
3、土工格柵的鋪設方案
研究試驗證明，新拓寬段路基相比老路基有較大的沉降量，從而導致路面縱向裂縫，同時，由于結合部位處理不好，強度不足，也是導致縱縫的重要原因。為加強頂部新老路基的結合程度，減小和延緩路面開裂，可以在路基頂部鋪設土工格柵。濰九路工程采用在路床頂部鋪設兩層鋼塑土工格柵的方案，第一層設在12%石灰土底基層底部，第二層設在12%石灰土頂部。每層寬度為1米，以新舊路基結合部位為中心線，沿路線方向兩側對稱鋪設，具體鋪設方案如下圖所示：
4、土工格柵的施工方法及注意事項
?。?）施工準備
將原路基邊坡清除30cm表土后，從老路邊緣按1：1坡度進行削坡，然后開挖臺階。第一級臺階從舊路瀝青路面邊緣開始開挖，以后每級臺階伸入削坡后路基邊坡80cm，每級臺階高80cm，臺階底面做成向路中心鮙傾斜3%的橫坡。
?。?）路基處治
路基施工時逐層回填壓實，在回填至6%石灰土補強層底部時，對路基進行強夯處理，夯實標準以平均沉降量在5厘米之內為止。夯實完畢，對路基進行整平、壓實。然后對路槽頂部60cm分別采用6%、8%、10%三層石灰土進行補強處理。
?。?）土工格柵鋪設
路槽形成后，經驗收質量合格，開始進行路面施工。施工前，先對舊路進行切邊處理，切除原瀝青路面外側50cm范圍內上基層及瀝青面層，保留底基層，然后備土進行石灰土底基層施工。在灰土路拌完成后，將內側1.5米范圍內灰土翻到外側，清理干凈底部后進行第一層土工格柵鋪筑。然后把外側翻拌均勻的灰土回填、整平、壓實、灑水養(yǎng)生，再進行第二層土工格柵的鋪設和新路面結構基層、面層鋪筑。
（4）注意事項
土工格柵的鋪設面應較為平整，格柵鋪設時應人工拉緊，不允許出現(xiàn)褶皺和扭曲。土工格柵的搭接寬度應不小于20cm，搭接部分采用聚乙烯塑料繩呈“之”字形綁扎，用U形釘把土工格柵錨固緊。施工車輛、機械應避免行駛或停放在已鋪好的土工格柵上，以免產生推移和破壞，影響施工質量。
舊瀝青路面外側切邊時要求切縫順直，以利于壓路機碾壓，用小挖掘機挖除切割后的舊路面結構，人工配合風鎬將切面修理整齊。灰土回填時應注意控制含水量，防止翻拌施工時水分流失過大，及時補充灑水。
5、結語
濰九路于2011年5月份完成，經過近一年來的通車運營，效果良好。說明在舊路改建過程中，使用土工格柵可以提高路基路面承載力、防止路面裂縫、延長路面使用壽命，保證道路交通安全，可以大大降低工程造價及今后的維護費用，其作用和意義是重大的，相信在未來的公路建設中，土工格柵將得到更加廣泛的應用。
