1、土工格栅在新改建道路项目中的应用摘要：本文从土工格栅的工程物理特性出发，结合北京市公路建设实例，介绍了土工格栅材料在公路工程建设中的广泛运用。 关键词：土工格栅、反射裂缝、不均匀沉降、加固路基、软土路基 中图分类号： U213.1 文献标识码： A 土工格栅包括塑料格栅、钢塑格栅、玻璃纤维格栅和玻纤聚酯格栅，是以高强度聚内烯或高密度聚乙烯等高分子聚合物为原料的片材，在一定温度下经过挤板、冲孔、定向拉伸、冷却定型后形成的片网状结构物，具有延伸率低、抗拉强度高、耐腐蚀、抗老化、无蠕变，与土颗粒之间的摩擦系数大，连锁作用强的特点。广泛应用于工程中以防止反射裂缝、预防新老路基结合处不均匀沉降、增强路面
2、结构、加固路基土及软土路基。 1.防止反射裂缝： （1)工作原理 反射裂缝是底部水泥混凝土板的接缝或者裂缝，在车辆荷载和温度、湿度变化的反复作用下，在上部加铺层对应位置上产生裂缝。车辆荷载作用下使加铺层底部产生剪切竖向位移，温度、湿度的变化使加铺层底部产生水平位移，上述位移使缝隙处产生拉应力，当拉应力超过加铺层的抗拉强度时形成反射裂缝。加厚加铺层结构可抵制反射裂缝的产生，但过厚的加铺层会显著增加道路工程造价，且在高温季节易产生蠕变造成车辙。或在加铺层中设置土工格栅，通过其加筋作用、桥联增韧效应、嵌锁挤作用，能够有效地防治反射裂缝1。 2）工程应用 货场路位于北京市延庆县西南部康庄镇，道路北起延
3、康路，南至铁路路口东侧，路线总长约 2.8 公里。其中 K1+130K1+237 路段现况水泥砼路面角隅破坏及纵横向开裂严重。 经现场调查水泥板块整体性尚好，为了贯彻绿色环保、节约建设的设计理念，对现况水泥砼面板病害处理采用整体沥青砼罩面的大修结构，为了避免反射裂缝的产生，在水泥砼面板和沥青砼加铺层中设置土工格栅。在裂缝处扩缝、清缝、填缝后，在破坏的角隅进行切割、更换后，彻底清除水泥砼板表面的杂质，如油漆、水渍、污物等，保持板表面清洁干燥后洒布粘层油，待破乳后铺设格栅，格栅幅宽不小于 4 米（本项目路面宽 7 米，全断面铺设土工格栅并要求有一定的交叠宽度，保障足够的横截面充分消散应力） ，材料
4、性能符合下表的规定。 表 1 玻纤土工格栅材料技术要求 产品规格 EGA1X1（30-30） EGA1X1（50-50） EGA1X1（60-60） EGA1X1（80-80） EGA1X1（100-100） EGA1X1（120-120） EGA1X1（150-150） 纵/横向断裂强力（KN/m） 30 50 60 80 100 120 150 断裂伸长率（%） 4 网孔中心距（mm） 25.43.8 纵向网眼尺寸（mm） 19 19 19 19 19 17 17 横向网眼尺寸（mm） 19 19 19 19 19 17 17 2. 预防路基结合处的不均匀沉降 1）工作原理 由于交通量的快
5、速增长或者已到设计年限，大量的旧路需进行加宽改建。由于旧路路基沉降多年，变形基本稳定，而新建路基时间短、固结变形大，或新基土压实不足、沉降变形较大，产生新旧路基沉降差异。沉降差引起路面结构中的拉应力增长到一定程度后会在路表产生纵向裂缝，对行车质量产生巨大的影响，甚至会危及行车安全。 土工格栅对不均匀沉降的预防机理：（1）土工格栅刚度大，可使作用在其上的荷载得以扩散，提高路基的承载能力，使新旧路基变形均匀。（2）土工格栅抗拉强度大，加强土基的横向连接，减少土基的纵向开裂，增强路基的稳定性。 （3）由于土工格栅网眼限制路基土中颗粒的横向移动，形成良好的嵌锁作用，使得路基土具备比较好的整体抗剪能力2
6、。 2）工程应用 延下路西起延庆县西屯村，东至康张路，现况路基宽 8.5 米，路面宽 7 米，在康张路以东 140 处与现况财政果园路平交。为了快速疏导交叉口车辆行驶、满足交叉口车道数的匹配，在该平交路口对延下路加宽一条车道，宽 3.5 米。现况交叉口处延下路填方较高（不小于 2 米） ，为了保障新旧路搭接处的沉降均匀一致，进行挖台阶处理并铺设玻纤土工格栅，以错台处为对称中线，向两端各搭接 1 米宽度，其材料技术要求如下表： 表 2 玻纤土工格栅材料技术要求 指标内容 指标要求 测试温度（） 抗拉强度（KN/m） 50 202 最大负荷延伸率（%） 3 202 网孔尺寸（mmXmm） 12X1
7、216X16 202 网孔形状 矩形 202 图 1 新旧路基搭接及土工格栅铺设 3.加固路基土及软土地基 1）工作原理 山区公路经常出现高填方路段，若路肩及填方边坡不压实，雨水侵入将会降低土体的抗剪强度并增加坡体的下滑力，在路面车辆动载的反复作用下易形成圆弧滑动面或者冲切式沉降面，造成路基边坡的滑坡、失稳甚至崩塌。采用土工格栅埋设于路基边坡内，当土体产生微小的位移时格栅内产生高应力，通过网格与路基土颗粒之间的啮合和互锁作用，该应力可被进一步放大并产生对土体变形的约束力，因此有效地防治边坡滑动或坍塌。 在古河道或滨海处修建公路，常会遇到软土地基的工况，可采用换土或铺设砾石或碎石压实软土。然而在
8、软土层较厚的情况下，换土造价高、工期长，且挤入软土地基的粒料是有限，路基强度的增长不高。而采用土工格栅加强软土路基，不仅能增强其路基稳定性，而且能有效地降低施工及通车后的不均匀沉降，且格栅隔离软土地基土与粒料基层，通过嵌挤作用增强基层中的粒料咬合，从而提高了基层的抗拉强度。 2）工程应用 鲁坨路位于北京市的西南部山区，北起潭拓寺镇区与京原公路旧路相接，路线向东南至丰台区大灰厂路，全长约 10.6 公里。其中 K2+350-K2+570 路段位于较陡的山体坡面上，右侧紧邻山谷泄洪沟，为了满足泄洪要求，本路段道路设计标高较高，右侧边坡填方高达 820 米。为了减少高填方边坡占用泄洪沟，减少高填方后
9、期沉降量，避免路基在陡坡上的整体性滑坡与坍塌，采用土工格栅模块挡墙与砌石路堤挡墙组合的形式加固边坡，如下图所示。 图 2 土工格栅加筋及模块挡墙断面图 采用高密度聚乙烯单向土工格栅（HDPE） ，设计取格栅蠕变强度并综合考虑各项折减系数。格栅炭黑含量不小于 2%，能有效抗老化。 表 3 单向土工格栅技术指标表 项目 单位 技术指标值 格栅类型 UXB 型格栅 UXC 型格栅 UXD 型格栅 （1）聚合物原料 HDPE HDPE HDPE （2）质控拉伸强度 KN/m 70 114 144 （3）20 度下长期蠕变强度 KN/m 27.1 44.2 55.8 （4）最小炭黑含量 % 2 2 2
10、（5）格栅网孔长度 cm 35 为创建和谐社会、改善村民行车条件，北京加紧新农村公路建设。在顺义区木林镇兴业庄村农村公路改建工程中，2 号路道路东西两侧紧邻鱼塘。由于该路需进行加宽改建，因此进行地质勘察。沿纵向每 50 米取路中一个土样，共取得 4 个土样，结果表明路基土面层为 25 米厚的粉土，室内试验得到各项指标如下表： 表 4 土样物理指标 土样 含水量（w） 液限(WL) 塑限(WP) 塑性指数（Ip） 孔隙比（e） 1 52.4 51.3 28.7 22.6 1.37 2 53.1 52.7 29.3 23.4 1.35 3 52.9 52.3 29.5 22.8 1.33 4 52
11、.7 51.6 29.1 22.5 1.36 根据公路桥涵地基与基础设计规范3.1.18 条，天然含水量大于液限，孔隙比小于 1.5、大于 1.0，上述粉土土样为淤泥质土，是不良筑路材料，应予以处理。考虑到本项目范围内淤泥质土范围大、厚度深，采用换填的方法造价高、工期长，因此采用土工格栅处理。 本项目采用聚乙烯的土工格栅，幅度 2 米，孔格为正六边形，对角线长 30 毫米，工程特性见下表。 表 5 路基土加固土工格栅工程特性指标表 原料 网孔尺寸（mm2） 网厚（mm） 单位面积质量（g/cm2) 断裂抗拉强度（KN/m) 断裂时伸长率（%） 10%伸长率时抗拉强度（KN/m) 聚乙烯 30X
12、30 52 66 8.6(纵向） 52（横向） 60.7（纵向）80.7（横向） 5.4（纵向） 施工按以下流程进行：清除表面耕植土及淤泥 120150 厘米，上铺20 厘米厚调平砂砾层，然后上铺第一层土工格栅并张拉锚固，继续填压60 厘米砂砾并采用轻型碾压压实，再平铺第二层土工格栅并张拉锚固，最后填筑路基土然后按照常规路基填方施工。 4.结束语 由于土工格栅具备强度高、韧性强、抗腐蚀、抗老化、环保、施工便捷、造价经济的特点，对路基土加固、防止路面反射裂缝、预防不均匀沉降等有自身独特的优势，相信在今后的工程建设中能够得到更为广泛的运用。 参考文献： 1 郝金东. 旧水泥混凝土路面加铺沥青层反射裂缝的成因与防治措施D四川：重庆交通大学，2010 2 杨果. 都新公路改扩建工程新旧路基不均匀沉降控制技术的研究D贵州：贵州大学，2007
