土工格柵在濰九路拓寬改建施工中的應(yīng)用
2012-09-24
引言
近年來(lái)，土工格柵在公路施工中得到廣泛的的應(yīng)用，尤其在舊路拓寬改建時(shí)，由于新舊路基施工時(shí)間不同，加之作業(yè)面狹窄，壓實(shí)困難，從而導(dǎo)致路基產(chǎn)生不均勻沉降，路面出現(xiàn)縱向裂縫，嚴(yán)重影響著工程質(zhì)量，給公路后期運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)帶來(lái)了很大困難。而通過(guò)鋪設(shè)土工格柵，利用其加筋功能，可以分散路基土體內(nèi)的應(yīng)力，提高地基承載力，防止或延緩路面反射裂縫，提高路面結(jié)構(gòu)的整體性。本文結(jié)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(shè)方案、施工方法及注意事項(xiàng)。
1、工程概況
濰九路位于山東省濰坊境內(nèi)，是濰坊通往臨朐的干線公路，路線全長(zhǎng)41.4公里，原路基寬18米，路面寬16米，按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建，改建后路基寬24.5米，路面寬23米。施工時(shí)對(duì)大路分路段進(jìn)行了全翻處理，但昌樂(lè)濰城界至徐將軍村段（K17+950～K20+000），由于老路路況較好，路面測(cè)量彎沉值較小，為節(jié)約工程投資，決定對(duì)該路段老路進(jìn)行利用，路基兩側(cè)加寬，對(duì)舊路面進(jìn)行挖補(bǔ)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(jī)理及其作用
土工格柵是一種高強(qiáng)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(lèi)，其中鋼塑土工格柵是以高強(qiáng)鋼絲，經(jīng)特殊處理，與聚乙烯或聚丙烯，并添加其他輔助劑，通過(guò)擠壓形成高強(qiáng)抗拉條帶后，經(jīng)縱、橫按一定間距編制或夾合排列，采用特殊強(qiáng)化粘接的熔焊技術(shù)焊接其交接點(diǎn)后形成的加筋土工格柵。
（1）鋼塑土工格柵的特性：
?、黉撍軓?fù)合格柵的拉力由經(jīng)緯編織的高強(qiáng)鋼絲承擔(dān)，在低應(yīng)變能力下產(chǎn)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(qiáng)地基的承載力、有效的約束土體的側(cè)向位移，增強(qiáng)地基穩(wěn)固性能。
?、阡撍軓?fù)合格柵的縱橫向肋條的鋼絲經(jīng)緯編織成網(wǎng)，外包裹層一次成型，鋼絲與外包裹層能協(xié)調(diào)作用，破壞伸長(zhǎng)率很低（不大于3%）。鋼塑復(fù)合土工格柵的主要受力單元為鋼絲，蠕變量極低。
?、弁ㄟ^(guò)生產(chǎn)過(guò)程中塑料表面的處理，壓制有粗糙的花紋，可以增強(qiáng)格柵表面的粗糙程度，提高鋼塑復(fù)合土工格柵與土體的摩擦系數(shù)。
?、茕撍軓?fù)合格柵的孔眼均勻，強(qiáng)度高，承載力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)的加筋效果。
⑤鋼塑復(fù)合格柵采用的高密度聚乙烯可以確保在常溫下不受侵蝕；同時(shí)，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(yīng)用于公路軟土地基加固、擋墻和路面抗裂工程領(lǐng)域。
?。?）土工格柵的工作機(jī)理及其作用：
土工格柵加固路基的機(jī)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(dòng)阻抗作用，這三種作用能充分約束土顆粒的側(cè)向位移，從而大大增加路基整體穩(wěn)定性。在舊路拓寬過(guò)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(guò)土工格柵將其上部填料的垂直變形向水平方向擴(kuò)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(qiáng)度高，不容易斷裂，格柵節(jié)點(diǎn)及肋條形態(tài)結(jié)構(gòu)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(dāng)土工格柵受到上部路堤荷載作用時(shí)，土與格柵間要發(fā)生相對(duì)位移，并在界面上產(chǎn)生摩擦力，從而增加了對(duì)土橫向變形的限制，土所受到的剪應(yīng)力也必然減小，因此提高了整個(gè)土體的抗剪強(qiáng)度，減少了由土體側(cè)向變形引起的瞬時(shí)沉降，同時(shí)也減少了整個(gè)路基的不均勻沉降。
3、土工格柵的鋪設(shè)方案
研究試驗(yàn)證明，新拓寬段路基相比老路基有較大的沉降量，從而導(dǎo)致路面縱向裂縫，同時(shí)，由于結(jié)合部位處理不好，強(qiáng)度不足，也是導(dǎo)致縱縫的重要原因。為加強(qiáng)頂部新老路基的結(jié)合程度，減小和延緩路面開(kāi)裂，可以在路基頂部鋪設(shè)土工格柵。濰九路工程采用在路床頂部鋪設(shè)兩層鋼塑土工格柵的方案，第一層設(shè)在12%石灰土底基層底部，第二層設(shè)在12%石灰土頂部。每層寬度為1米，以新舊路基結(jié)合部位為中心線，沿路線方向兩側(cè)對(duì)稱(chēng)鋪設(shè)，具體鋪設(shè)方案如下圖所示：
4、土工格柵的施工方法及注意事項(xiàng)
（1）施工準(zhǔn)備
將原路基邊坡清除30cm表土后，從老路邊緣按1：1坡度進(jìn)行削坡，然后開(kāi)挖臺(tái)階。第一級(jí)臺(tái)階從舊路瀝青路面邊緣開(kāi)始開(kāi)挖，以后每級(jí)臺(tái)階伸入削坡后路基邊坡80cm，每級(jí)臺(tái)階高80cm，臺(tái)階底面做成向路中心鮙傾斜3%的橫坡。
（2）路基處治
路基施工時(shí)逐層回填壓實(shí)，在回填至6%石灰土補(bǔ)強(qiáng)層底部時(shí)，對(duì)路基進(jìn)行強(qiáng)夯處理，夯實(shí)標(biāo)準(zhǔn)以平均沉降量在5厘米之內(nèi)為止。夯實(shí)完畢，對(duì)路基進(jìn)行整平、壓實(shí)。然后對(duì)路槽頂部60cm分別采用6%、8%、10%三層石灰土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。
?。?）土工格柵鋪設(shè)
路槽形成后，經(jīng)驗(yàn)收質(zhì)量合格，開(kāi)始進(jìn)行路面施工。施工前，先對(duì)舊路進(jìn)行切邊處理，切除原瀝青路面外側(cè)50cm范圍內(nèi)上基層及瀝青面層，保留底基層，然后備土進(jìn)行石灰土底基層施工。在灰土路拌完成后，將內(nèi)側(cè)1.5米范圍內(nèi)灰土翻到外側(cè)，清理干凈底部后進(jìn)行第一層土工格柵鋪筑。然后把外側(cè)翻拌均勻的灰土回填、整平、壓實(shí)、灑水養(yǎng)生，再進(jìn)行第二層土工格柵的鋪設(shè)和新路面結(jié)構(gòu)基層、面層鋪筑。
?。?）注意事項(xiàng)
土工格柵的鋪設(shè)面應(yīng)較為平整，格柵鋪設(shè)時(shí)應(yīng)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(yīng)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(chē)輛、機(jī)械應(yīng)避免行駛或停放在已鋪好的土工格柵上，以免產(chǎn)生推移和破壞，影響施工質(zhì)量。
舊瀝青路面外側(cè)切邊時(shí)要求切縫順直，以利于壓路機(jī)碾壓，用小挖掘機(jī)挖除切割后的舊路面結(jié)構(gòu)，人工配合風(fēng)鎬將切面修理整齊?；彝粱靥顣r(shí)應(yīng)注意控制含水量，防止翻拌施工時(shí)水分流失過(guò)大，及時(shí)補(bǔ)充灑水。
5、結(jié)語(yǔ)
濰九路于2011年5月份完成，經(jīng)過(guò)近一年來(lái)的通車(chē)運(yùn)營(yíng)，效果良好。說(shuō)明在舊路改建過(guò)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(zhǎng)路面使用壽命，保證道路交通安全，可以大大降低工程造價(jià)及今后的維護(hù)費(fèi)用，其作用和意義是重大的，相信在未來(lái)的公路建設(shè)中，土工格柵將得到更加廣泛的應(yīng)用。
