開封土工格柵 本項目將結(jié)合實體工程，主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、施工工藝、檢測方法等方面的問題。為路面改建工程中合理應(yīng)用土工格柵提供科學(xué)依據(jù)。1）土工格柵材料選擇土工合成材料的質(zhì)量性能差異較大，具有不同的力學(xué)指標。根據(jù)工程使用的情況不同，應(yīng)該選擇不同的土工合成材料。在工程設(shè)計與施工中，應(yīng)根據(jù)原路面的具體情況和工程特點要求，選擇符合力學(xué)性能的格柵材料。2）土工格柵改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析分析土工格柵位于基層下、基層上、面層下等位置時，在汽車荷載作用下，路面的彎沉、各層層底彎拉應(yīng)力的變化情況，路面裂縫處理情況和舊路加寬部位的路面結(jié)構(gòu)進行了理論分析，確定土工格柵的合理層位及所起作用。3）施工工藝研究在工程實施過程中，如何施工才能使土工格柵在改建路面結(jié)構(gòu)中取得良好的加筋效果，可通過試驗路的鋪筑，總結(jié)施工工藝，尋求可行的檢測手段提出檢測方法。4．研究方法采用理論分析與室內(nèi)室內(nèi)外相結(jié)合的方法。技術(shù)路線如下：1）收集國內(nèi)外關(guān)于土工格柵在瀝青路面研究中的成果及經(jīng)驗。2）土工格柵的物理力學(xué)性能試驗，為理論計算提供科學(xué)的依據(jù)。3）制作加格柵與未加格柵的半剛性水泥穩(wěn)定碎石材料試件，通過室內(nèi)梁的拉彎拉試驗、疲勞試驗對比分析格柵對提高基層的抗彎拉強度及疲勞特性所起的作用。4）理論計算及分析。5）通過改建前后的常規(guī)彎沉測試方法及運營過程中的落錘式彎沉儀（FWD）現(xiàn)場彎沉測試，評定格柵對路面承載能力起到的作用。6）結(jié)論與建議。5．研究結(jié)論1）結(jié)合河南省洛界公路襄城茨溝至舞陽界段二級瀝青公路路面改建工程，提出在交通量較大，超重車具有單方向性的路幅舊路面上，即補強基層底面加鋪土工格柵的設(shè)計方案，提高改建路面的抗反射裂縫能力。2）對土工格柵材料性能進行研究，提出適用的土工格柵類型、性能指標和力學(xué)參數(shù)。正六邊形的土工格柵受力均勻、穩(wěn)定。建議選用對稱性好的材料，能使受拉時應(yīng)力傳遞均勻，風(fēng)格變形性好；土工格柵可以瘃減緩反射裂縫的發(fā)生；引用復(fù)合材料力學(xué)得出泊松比，可以為理論計算提供依據(jù)。3）對土工格柵加筋半剛性基層材料進行彎拉、疲勞試驗，結(jié)果表明，在半剛性基層下加鋪土工格柵，可延緩半剛性基層的裂縫，增加疲勞壽命。4）應(yīng)用彈性層狀體系理論和有限元法，對土工格柵鋪設(shè)在改建路面不同層位、原有路面裂縫處理和舊路加寬部位時的路面結(jié)論進行了理論分析并得出了類似的結(jié)論。在新建或改建路面基層底面加鋪土工格柵會：改變基層地面的層底拉應(yīng)力和路表彎沉；對路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的改善為理想；可以減薄半剛性基層厚度，減小的厚度與土工格柵模量成正比等。5）聯(lián)合應(yīng)用貝克曼梁和落錘式彎沉儀對試驗路段路面進行承載性能測試，表明加鋪土工格柵對路面整體強度和剛度均有提高作用，落錘式彎沉儀精度較高，可作為評價路面剛度的有交往檢測手段。6）提出了土工格柵改建路面工程應(yīng)用中的技術(shù)要點并進行了經(jīng)濟效益分析。以上結(jié)論中的第2）、3）和4）條的技術(shù)內(nèi)容在國內(nèi)外文獻中未見報道，該成果的部分技術(shù)在國際上具有一定的創(chuàng)造性，因此該成果在國內(nèi)外具有一定的先進性。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，道路交通量不斷增加，國省干線公路交通趨于飽和，特別是近年來超限、超載、超重車輛的增多，致使路面嚴重超負荷，在設(shè)計年限內(nèi)，過早的出現(xiàn)路面病害，嚴重制約了公路的運輸條件及道路的通行能力，未能充分發(fā)揮國省干道的作用。

土工格柵墊層處理軟土地基表現(xiàn)在以下幾個方面。 1、土工格柵有一定的剛度從而使上面的負荷得到擴散提高了地基的承載力。 2、由于土工格柵和土工布的抗拉強度大它的存在可增加路堤的穩(wěn)定性。 3、由于格柵能適應(yīng)地基變形礫石又能與格柵網(wǎng)孔互相鎖合在一起形成穩(wěn)固的平面防止礫石下陷增加地基的抗剪強度從而防止軟弱地基產(chǎn)生過大或不均勻沉降以至側(cè)向變形。 4、砂礫墊層及盲溝的的作用。 砂礫墊層可保證路堤排水良好有軟土地基時砂礫墊層及盲溝形成一個綜合排水通道通過上部的路堤荷載作用可加速軟土地基的排水固結(jié)并在施工階段完成大部分沉降。 2.3材料的性能與要求 砂礫墊層要求用潔凈的砂礫石粒徑為3～6cm含泥量小于5％以利形成排水通道。 土地格柵采用CE131型土工網(wǎng)該材料系高密度聚乙烯(HDPE)配以抗老化劑經(jīng)擠壓旋轉(zhuǎn)模塑成型。具有強度高、耐腐蝕和使用壽命長等特點。其重量較輕方便施工。CE131土工格柵其縱、橫向抗拉強度≥5.8N/m；網(wǎng)孔尺寸為27mm×27mm；幅長30m；幅寬2.5m；材料標準重660g/m2。 土工布采用SWC50-4型裂膜絲機織土工布其經(jīng)向斷裂強度≥2500N/m；緯向斷裂強度≥200N/m；斷裂伸長率≤25％；經(jīng)向撕破強度≥1200；單位面積質(zhì)量240g/m2幅度4m。 2.4土工格柵墊層處理地基的程序 1、先平整場地表土并排干地表水。 2、在地基上鋪設(shè)層格柵鋪網(wǎng)從處理地段的一端開始垂直路線鋪設(shè)并沿線路走向一幅接一幅向前攤鋪。橫向鋪網(wǎng)與路堤兩邊縱向盲溝相接相鄰幅土工格柵搭接長度為20cm搭接邊用U型釘固定。另外格柵靠路堤處應(yīng)回拆2.5以利格柵穩(wěn)固然后在格柵上攤鋪厚40cm粒徑3～6cm的礫石。平整后用輕型壓路機振碾3～5遍接著在礫石層鋪土工布開始分層填土碾壓。 3、路基土應(yīng)分層填筑并滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。另外應(yīng)避免運料車在已攤鋪好并張緊定位的格柵上直接碾壓。 4、施工中應(yīng)控制路堤的填土速率并加強沉降和側(cè)向位移的觀測防止路堤失穩(wěn)。

隨著加筋技術(shù)的發(fā)展和土工合成材料加筋理論的不斷完善，新型的土工加筋材料不斷涌現(xiàn)。土工格柵的出現(xiàn)，對公路工程的發(fā)展起到了重要的推動作用。但由于不同的土工產(chǎn)品的作用不同，正確選擇合適的材料對公路工程的質(zhì)量保證起到了關(guān)鍵作用。 土工格柵是聚合物材料經(jīng)過定向拉伸形成的具有開口網(wǎng)格、較高強度的平面網(wǎng)狀材料。常用的聚合物有聚丙烯、高密度聚乙烯、玻璃纖維、滌綸、合成纖維等。土工格柵分為塑料土工格柵、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。 一、塑料土工格柵 塑料土工格柵是經(jīng)過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網(wǎng)材，按其制造時拉伸方向的不同可為單向拉伸和雙向拉伸兩種。它是在經(jīng)擠壓制出的聚合物板材（原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯）上沖孔，然后在加熱條件下施行定向拉伸。單向拉伸格柵只沿板材長度方向拉伸制成，而雙向拉伸格柵則是繼續(xù)將單向拉伸的格柵再在與其長度垂直的方向拉伸制成。 （一）塑料土工格柵的基本特性 1、力學(xué)性能：由于在制造過程中，經(jīng)過了定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向定向排列，加強了分子鏈間的聯(lián)結(jié)力，大大提高了其抗拉強度，甚至比軟鋼強度還大，延伸率卻很小。土石料在網(wǎng)格內(nèi)互鎖力增高，它們之間的磨擦系數(shù)也顯著增大。 2、抗溫度性能：由于拉伸作用，使其抗高溫性能也提高。 3、耐久性能：由于土工格柵中加入炭黑等老化材料，使它具備較好的耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗老化等耐久性。 4、施工性能：土工格柵重量輕，與土或碎石咬合力強；抗酸堿、耐腐蝕、耐老化；柔性、質(zhì)輕易施工。塑料土工格柵是有一定柔性的塑料平面網(wǎng)材，易于現(xiàn)場裁剪和連接（可用聚乙烯繩或連接棒連接），也可重疊搭接，便于現(xiàn)場組裝成所需形狀，且在施工過程中折曲影響小，施工簡單，不需要特殊的施工機械和專業(yè)技術(shù)人員。 （二）塑料格柵視單、雙向應(yīng)用場合分別如下： 單向土工格柵適用于公路及鐵路路基、路堤、邊坡加筋、各類擋墻加筋、江河海壩的加筋及堆場加筋、橋臺加筋、較淺層基礎(chǔ)的加筋。廣泛應(yīng)用于各類加筋擋土墻。雙向格柵適用于公路及鐵路路基、路堤加筋、淺層基礎(chǔ)加筋、大型廣場、車場、碼頭貨場、堆場等 性承載的地基增強，河道路基加筋，防治瀝青混凝土路面反射裂縫等。廣泛應(yīng)用于路基、路堤加筋和淺層基礎(chǔ)加筋。

開封土工格柵 路基中的土工格柵墊層 (1)方案的確定。該段經(jīng)設(shè)計單位、業(yè)主、監(jiān)理三方共同研究決定采用換填土工格柵墊層等措施進行軟基處理并同時布設(shè)縱、橫向排水滲溝。(2)土工格柵墊屋綜合處理地基的原理。土工格柵層處理地基(軟土地基)的機理表現(xiàn)在下面幾個方面:①土工格柵有一定的剛度從而使上面的負荷得到擴散提高了地基的承載能力。②由于土工格柵的抗拉強度大它的存在可增加路堤的穩(wěn)定性。③土工格柵與砂墊層或填土層(0.5m厚)共同作為一層這一層具有同路基及地基或軟土地基不同的剛度它既是路堤的柔性筏基又是地基及軟土的排水通道。所以在地基變形顯得均勻差異沉降較小。④由于格柵網(wǎng)眼的存在制約了顆粒材料的橫向移動形成了良好的嵌鎖作用。通過這種機械咬合作用使土體具有較好的整體抗剪能力。(3)材料的性能及要求。砂墊層要求用潔凈的中粗砂含泥量應(yīng)小于5％以利形成排水通道。土工格柵是一種新型的聚合物材料經(jīng)雙向定向拉伸后它的縱、橫向抗拉強度均勻且具有良好延性、高抗疲勞性和耐腐蝕性。其重量較輕方便施工。本次地基處理所用的土工格柵是QLGSG50-50型延伸率為5％其縱、橫向抗拉強度均為50kN/m雙向土工格柵網(wǎng)孔尺寸為15mm×15mm幅寬為4m幅長為50m。(4)土工格柵墊層處理地基的施工程序及要點。①先平整場地清表土并排干地表水。②在地基上鋪一層10cm的砂墊層然后鋪上一層SS-20型土工格柵(采用橫鋪)土工格柵沿橫斷面鋪設(shè)格柵的強度高的方向(縱向)應(yīng)垂直于路基的中線應(yīng)盡量避免沿這個方向的接縫各層土工格柵的兩端需進行回包回包長度分別不小于1.5m、2m平臺錯臺處的回包長度增長至3.5m?；匕螒?yīng)折覆蓋在壓實的填料面上平整順適外側(cè)用土覆蓋格柵的鋪設(shè)應(yīng)平順保持一定的松緊度表面嚴禁有碎、塊石等堅硬凸出物局部起伏差不得大于5cm格柵的縱向搭接重疊寬度不小于30 cm搭接縫采用塑料帶綁扎間距為50cm對鋪設(shè)好的格柵每隔1.5m用勾頭釘固定于地面以保證格柵以下承面密貼鋪設(shè)好的格柵應(yīng)及時回填防止日曬老化筋材暴露時間不宜超過24 h上下層土工格柵的搭接縫錯開設(shè)置錯開長度不應(yīng)小于50cm并用下層土工格柵回包與上層格柵形成一整體兩層格柵間的填土厚度為50cm。③路基土應(yīng)分層填筑并滿足相應(yīng)規(guī)范要求另外應(yīng)避免運料車在已攤鋪好并張緊定位的格柵上直接碾壓。④施工中應(yīng)控制路堤的填土速率并加強沉降和側(cè)向位移的觀測防止路堤失穩(wěn)。四、土工格柵的使用效果 1.增加了路堤的穩(wěn)定性有效防止滑移、塌方、沉陷等現(xiàn)象的發(fā)生。另一方面使其上部施加的荷載能均勻分布在地層中。也就是說當軟土地基在上覆荷載作用下可能產(chǎn)生剪砌破壞時土工格柵將阻止破壞面的出現(xiàn)從而提高地基的承載力。當土工格柵受到集中應(yīng)力作用時高彈性模量的土工格柵受力后將產(chǎn)生垂直分力分散和抵消部分荷載有效提高地基承載力這一效果能有效提高路基加載速率縮短工期。 2.有效提高地基承載力由于重型機械在軟基路段容易沉陷路基填土壓實難于開展但砂墊層結(jié)合土工格柵處理后壓路機等機械便可在其上開展作業(yè)。通常在未經(jīng)處理的軟土路基上填筑路堤在一定的填筑高度內(nèi)都會出現(xiàn)不同程度的“彈簧”狀態(tài)填土難于壓實平整度差。經(jīng)鋪設(shè)土工格柵后由于其約束作用填料易于壓實表面平整。 3.土工格柵在提高地基承載力和增加地基穩(wěn)定的同時對不均勻的沉降有調(diào)節(jié)作用能較快的減少路基的沉降差異。土工格柵和砂礫層共同構(gòu)成比軟土剛度大得多的復(fù)合墊層對上部施加的荷載起到重新分布的作用其滲透排水作用又使地基受力趨于均衡使軟基加快排水固結(jié)促成路堤均勻沉降使路堤平順。 4.在一邊軟一邊硬的地基上填筑路堤使用土工格柵能更有效地保證路堤填筑時的并能加快此類路堤的沉降均衡穩(wěn)定。在此種地基上填上由于沉降的差異會造成路基斷裂甚至失穩(wěn)。由于土工格柵具有均布力特性可使整個斷面平衡。 五、幾點體會 (1)原設(shè)計對h＞20m的軟基采用清淤換填并加土工格柵加筋我認為是可行的。(2)路堤填土的厚度及密實度要求在土工格柵上的 層甚至兩層適當放松。實際施工中經(jīng)過各方面技術(shù)研究密實度要求達到85％可略低于90％。該部分可作為沉降后低于地面線的原狀土處理。(3)路堤橫斷面方向的弧形沉降對土工格柵的抗拉強度有較高要求特別是沉降差異較大時對土工格柵的橫向搭接長度及搭接方式應(yīng)給予關(guān)注土工格柵的縱向搭接也有類似問題。