塑料土工格柵在路基工程的應用

1、塑料土工格柵在路基工程的應用（福建農林大學交通學院，福州353000） 摘要 介紹土工格柵在路基加固中的作用機理、性能特點、材料要求、施工工藝及其在路基工程的應用及施工注意事項。關鍵詞 塑料土工格柵 作用機理 性能特點 施工工藝 塑料土工格柵是一種以高分子聚合物為主要原料，經過拉伸形成的具有方形成矩形的聚合物網材。一般分為單向拉伸土工格柵（TGDG系列）和雙向拉伸土工格柵（TGSG系列），主要用于公路路基加固、滑坡、塌方的修復及治理水土流失等工程。浦南高速公路浦城段A1標段K0+000K1+180、K1+430+ K2+600兩段陡坡路堤路基施工即采用了土工格柵加固，本文就該兩段的施

2、工心得作初步探討。2作用機理 土工格柵埋設在土壤、瀝青、泥沙等介質時，土工格柵各節(jié)點及肋條為荷載的傳遞提供了一系列的承載點和錨固點。當土工格柵受到介質的作用時，土工格柵通過微小位移即可獲得足夠大的應力而不僅僅只依靠土工格柵表面與介質間的摩擦作用，而且還通過網格與介質之間的互相嚙合及互鎖作用來獲得更大的應力。由此構成一個高效應力傳遞與反應機制，從而發(fā)揮了土工格柵最大的加筋效果，同時也將錨定長度減至最小。3性能特點 土工格柵主要具有以下性能特點：（1）整體結構性強，節(jié)點強度高。（2）高抗拉彈性模量確保土工格柵在低應變時即可發(fā)揮高抗拉強度。（3）長時間持續(xù)荷載作用下不變形，耐蠕變性能好。（4）摩擦系

3、數大（大多在0.8左右），和石塊、泥沙、混凝土等作用力強，有利于防止滑脫。（5）化學性質穩(wěn)定，耐酸、堿、鹽溶液，或汽油、柴油等有機溶劑的侵蝕，不能被水分解，抗環(huán)境應力碎裂和微生物的侵害；（6）質輕，便于運輸，施工簡捷方便，維護費用低；耐老化，承受荷載使用壽命可達120年以上；（7）用途廣泛，可用于路基、擋墻堤壩、建筑物地基、飛行跑道等。4 規(guī)格及技術指標 （1）單向拉伸土工格柵。單向拉伸土工格柵是由高分子聚合物加入一定的防紫外線、抗老化助劑后，經擠出壓成薄板，打上精密而規(guī)則的網孔，然后緩慢加熱、拉伸而成。土工格柵經高度拉伸取向，拉伸強度可達到100200MPa，屈服伸長率只有410，接近低碳鋼

4、的水平，是比較理想的土木工程加固、加筋增強體合成材料。各種規(guī)格單向土工格柵技術指標見表1。 表1 單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵 規(guī)格技技術指標TGDG25TGDG35TGDG50TGDG80TGDG110每延米拉伸屈服力（kN/m）25355080100屈服伸長率（%）122伸長率時的拉伸力（kN/m）691023305伸長率時的拉伸力（kN/m）1218254460雙向拉伸土工格柵是一種在制造過程中對分子結構沿縱、橫向重新排列的高強度結構材料，其縱橫向均具備相當大的拉伸強度。主要用于加強、加固軟弱及復雜土層之上的粒性基層、面層和鐵道道床。各種規(guī)格雙向土工格柵技術指標見下表：表2雙向拉伸高密度

5、聚丙烯土工格柵 TGSG15-15TGSG20-20TGSG30-30TGSG40-40TGSG45-45每延米縱向拉伸屈服力（kN/m）1520304045每延米橫向拉伸屈服力（kN/m）1520304045縱向屈服伸長率（%）13橫向屈服伸長率（%）16縱向2伸長率時的拉伸力（kN/m）58111316橫向2伸長率時的拉伸力（kN/m）710131520縱向5伸長率時的拉伸力（kN/m）810151625橫向5伸長率時的拉伸力（kN/m）10131520225 土工格柵在路基加固中的應用5.1土工格柵在軟土地基施工中的應用浦南高速公路浦城段A1合同段K0+000+ K1+180處，路基填筑

6、高度23m，屬軟土地基上高填方、高陡坡路堤，淤泥沉積厚度56m，為了提高地基承載力和減少工后沉降，在填筑厚度8m、16m、20m處即采用基床式（如圖1）土工格柵（單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵TGDG110）處理，以確保路基的穩(wěn)定性。圖1 一般基床式土工格鋪設示意圖（1）填料要求。透水性要較好的填料，且內摩擦角30。，必要時進行現場土工試驗。圖1 一般基床式土工格柵鋪設示意圖填料中有尖銳棱角等有損塑料土工筋帶的部分不得大于總量的15。填料最大粒徑不得大于100mm。（2）開挖基床。一般基床式施工工藝如圖2所示。 基床開挖應不小于設計要求，同時做好基坑的防水、排水措施。（3）鋪設砂礫墊層。基床開挖

7、平整壓實后鋪設30cm砂礫墊層，砂礫墊層表面鋪設后應及時找平，表面局部允許高度差不大于10cm。（4）鋪設土工格柵。在砂礫墊層上，按設計要求裁剪出底層加筋格柵，按規(guī)定位置鋪設，并在坡面外預留出格柵反包所需的長度。同時注意土工格柵的縱軸向必須與主要受力（即路堤橫斷面方向）一致。土工格柵沿主要受力方向（縱軸向）不宜設置接頭縫。圖2 一般基床式施工工藝框圖 （5）連接固定土工格柵。土工格柵按圖紙上要求的位置、長度及方向鋪設時，順路線方向的搭接寬度不小于10cm，按適當距離，以“U”型釘將土工格柵固定，防止填土時位移；土工格柵沿非主要受力方向（橫軸向）的接縫采用HDPE尼龍繩扎接好，無需搭接，幫扎間距

8、1m。（具體連接見圖3）。（6）回填土料。已鋪設好的土工格柵應及時回填，防止土工格柵日曬老化，回填土料的粒徑不得大于碾壓層距的1/2；填土順序應先填好土工格柵兩端，并形成縱向站臺或交通道，然后依次擴大回填范圍；回填過程中，所有施工機動車輛的不得直接在已鋪設好的土工格柵上行走。圖3 土工格柵縱橫向連接大樣圖（7）回填料找平?；靥盍系谋砻鎽脵C械或人工找平，局部高差不大于5cm。（8）回填料碾壓。碾壓順序應先由兩端向路中心碾壓，嚴禁出現反向順序，壓路機應順路堤縱向行駛，嚴禁橫向行駛碾壓，每個碾壓層都應抽查壓實度，壓實度按路堤一般要求控制。5.2土工格柵在陡坡路堤施工中的應用 由于受場地限制，在陡坡

9、路堤中，可沿堤身在坡體內或整個土堤內成層鋪設土工格柵加筋層，形成加筋土堤或加筋土坡。浦南高速A1合同段K1+430 K2+600段由于受場地限制，填筑高度15m，屬半填半挖高陡坡路堤，為保證路基整體穩(wěn)定性和設計安全要求，該段路基即采用斜坡式（見圖4）土工格柵（單向高密度聚乙烯TGDG50和TGDG80以及雙向高密度聚丙烯TGSG20-20（SS20）處理邊坡。圖4 一般斜坡式土工格柵鋪設示意 一般斜坡式加筋陡坡路堤施工工藝：（見施工工藝框圖圖5）要求如下：（1）填料要求。填料粒徑不得大于100mm，且透水性要求較高，內摩擦角度應大于30。,必要時進行現場土工試驗，若不滿足設計要求，應

10、及時反饋設計部門處理。 （2）開挖臺階。地面縱橫向坡度陡于1:5時，開挖臺階，臺階寬度不小于米，而且臺階挖成向內傾斜24的橫坡?；餐谥猎O計標高后，將基床平整壓實，同時檢驗地基承載力（若小于200kPa，應于設計部門反饋，及時處理）。（3）鋪設砂礫墊層。臺階開挖平整壓實后鋪設30cm砂礫墊層，砂礫墊層表面鋪設后應及時找平，表面局部允許高度差不大于10cm。圖5 一般斜坡式土工格柵施工工藝框圖 （4） 鋪放第一層土工格柵。在已鋪設好的砂礫墊層上，按要求裁剪出底層土工格柵，按規(guī)定位置鋪設，并在坡面外預留出格柵反包所需的長度。同時注意土工格柵的縱軸向必須與主要受力（即路堤橫斷面方向）一致。

11、土工格柵沿主要受力方向（縱軸向）不宜設置接頭縫。土工格柵沿坡高成層水平鋪設，其水平長度可等長，也可不等長，由設計確定等長一般為210m；格柵層的豎向間距，等長時為0.30.5m，不等長時，視坡高由設計確定，土工格柵在坡面處一般應回折包裹端頭，然后對坡面進行綠化或防護處理。（5） 連接固定土工格柵。 土工格柵按規(guī)定方式連接，其連接方式同圖3。（6） 在坡面一端堆碼草（砂）袋。草（砂）袋堆碼一般采用丁順方式，草（砂）袋堆碼應平穩(wěn)，袋間間隙用土填平，砂袋裝砂率約為70%80%；草（砂）袋坡面堆碼目的主要是擋土和加固坡面作用。草（砂）袋堆碼參見圖6。圖6 草（砂）袋堆碼圖 （7）在筋材上鋪土

12、壓實。先在土工格柵兩端填鋪一定量的土，形成縱向站臺或通道，然后依次擴大回填范圍，按規(guī)定層厚鋪土；當填土高度達到2/3層高時，即可將土工格柵反包住草（砂）袋回折固定，然后繼續(xù)填土，將回折端埋入土中，坡面端土工格柵回折的橫向長度約1.52.0m。裁剪并按要求定位鋪放加筋格柵，用設計要求的土工連接棒將這層主加筋格柵與反包格柵連接在一起。連接示意圖參見圖7。（8）碾壓及檢測壓實度。碾壓設備沿路堤縱向行駛，由兩端向路中心碾壓，嚴禁出現反向順序和橫向行駛碾壓，每個碾壓層都抽檢壓實度，直到合格為止；重復上述步驟，直至完成設計要求的全部填土。（9）坡面防護。根據設計要求對坡面進行綠化或防護措施。6、施工中的注

13、意事項（1）筋材的保管。土工格柵是一種土工合成材料，遇紫外線易老化，故筋材應堆放在通風遮光的室內；筋材堆放的時間累計不超過3個月，否則必須重新檢測；鋪設時應注意縮短太陽光直接照射的時間，施工時暴露的總時間以一個臺班為宜，同時做好防火工作；不同型號的塑料土工格柵應分開堆放，并應在筋材上標上各自不同的明顯標記，以防止混用。（2）筋材的質量管理。 在選擇原材料時，必須嚴格按設計要求采用；進入現場的筋材，必須進行現場檢測，各性能指標均合格后方可施工；一般應選擇有正規(guī)資質的大型土工格柵廠家，同時要求廠家提供筋材長期蠕變斷裂強度指標（包括10、20、30下60年、120年的長期蠕變斷裂強度）、比較具體的抗

14、老化性能指標、最小炭黑含量（不小于2），以及權威機構的合格鑒定。（3）筋材的施工。為避免格柵在施工中受到損傷，機械履帶與土工格柵之間應保持有15cm厚的填土層；在鄰近結構面的2m范圍內，建議用總質量不大于1000kg的壓實機或碾壓機壓實填土；填土過程中應防止筋材移動，必要時用張拉梁通過格柵網孔對筋材施以5kN的預應力，以抵消土體壓縮位移的影響。7 結束語 總之嚴格控制壓實度是保證加筋陡坡路堤成功的關鍵，填筑時應嚴格按設計規(guī)定、公路路基施工技術規(guī)范、公路土工合成材料應用技術規(guī)范施工，保證路基的碾壓遍數，使路基有較好的壓實度，最好用沖擊壓路機沖碾20遍。施工時應根據實地情況采取合理措施確保水能及時順利排出，以防止積水危及路堤穩(wěn)定；加筋陡坡范圍內的排水構造物的出口流水應有專門的急流槽引出路基外，不允許在加筋陡坡路堤坡面形成沖刷或漫流。陡坡路堤與相臨路段路堤之間坡率不一致