土工格栅在潍九路拓宽改建施工中的应用
2012-09-24
引言
近年来，土工格栅在公路施工中得到广泛的的应用，尤其在旧路拓宽改建时，由于新旧路基施工时间不同，加之作业面狭窄，压实困难，从而导致路基产生不均匀沉降，路面出现纵向裂缝，严重影响着工程质量，给公路后期运营和养护带来了很大困难。而通过铺设土工格栅，利用其加筋功能，可以分散路基土体内的应力，提高地基承载力，防止或延缓路面反射裂缝，提高路面结构的整体性。本文结合潍九路潍坊至临朐段改建工程施工，介绍了钢塑土工格栅的铺设方案、施工方法及注意事项。
1、工程概况
潍九路位于山东省潍坊境内，是潍坊通往临朐的干线公路，路线全长41.4公里，原路基宽18米，路面宽16米，按一级公路标准进行改建，改建后路基宽24.5米，路面宽23米。施工时对大路分路段进行了全翻处理，但昌乐潍城界至徐将军村段（K17+950～K20+000），由于老路路况较好，路面测量弯沉值较小，为节约工程投资，决定对该路段老路进行利用，路基两侧加宽，对旧路面进行挖补处理后，全幅做2*18cm二灰稳定碎石基层及（6+4）cm沥青混凝土面层。
2、土工格栅的特性、工作机理及其作用
土工格栅是一种高强度的土工合成材料，可分为塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和玻纤聚酯土工格栅四大类，其中钢塑土工格栅是以高强钢丝，经特殊处理，与聚乙烯或聚丙烯，并添加其他辅助剂，通过挤压形成高强抗拉条带后，经纵、横按一定间距编制或夹合排列，采用特殊强化粘接的熔焊技术焊接其交接点后形成的加筋土工格栅。
（1）钢塑土工格栅的特性：
①钢塑复合格栅的拉力由经纬编织的高强钢丝承担，在低应变能力下产生极高的抗拉模量，纵横向肋条协同作用，能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强地基的承载力、有效的约束土体的侧向位移，增强地基稳固性能。
②钢塑复合格栅的纵横向肋条的钢丝经纬编织成网，外包裹层一次成型，钢丝与外包裹层能协调作用，破坏伸长率很低（不大于3%）。钢塑复合土工格栅的主要受力单元为钢丝，蠕变量极低。
③通过生产过程中塑料表面的处理，压制有粗糙的花纹，可以增强格栅表面的粗糙程度，提高钢塑复合土工格栅与土体的摩擦系数。
④钢塑复合格栅的孔眼均匀，强度高，承载力强，能够实现高效、经济的加筋效果。
⑤钢塑复合格栅采用的高密度聚乙烯可以确保在常温下不受侵蚀；同时，聚乙烯的高分子性能也足以抵抗紫外线辐射所造成的老化，被广泛应用于公路软土地基加固、挡墙和路面抗裂工程领域。
（2）土工格栅的工作机理及其作用：
土工格栅加固路基的机理在于格栅与土的相互作用，这种相互作用主要表现为土粒与格栅之间的摩擦作用、嵌锁作用和被动阻抗作用，这三种作用能充分约束土颗粒的侧向位移，从而大大增加路基整体稳定性。在旧路拓宽过程中采用土工格栅，可以减少新旧路基的沉降差和不均匀沉降，从而减小后期路面纵向裂缝，其作用主要有以下方面：
①提高地基的承载力。通过土工格栅将其上部填料的垂直变形向水平方向扩散，使其上部填料的抗剪切变形能力得到充分的发挥，地基的承载力大大提高。
②增加路基的稳定性。由于土工格栅的抗拉强度高，不容易断裂，格栅节点及肋条形态结构合理，它的存在可以明显增加路基的整体稳定性。
③减少路基的不均匀沉降。当土工格栅受到上部路堤荷载作用时，土与格栅间要发生相对位移，并在界面上产生摩擦力，从而增加了对土横向变形的限制，土所受到的剪应力也必然减小，因此提高了整个土体的抗剪强度，减少了由土体侧向变形引起的瞬时沉降，同时也减少了整个路基的不均匀沉降。
3、土工格栅的铺设方案
研究试验证明，新拓宽段路基相比老路基有较大的沉降量，从而导致路面纵向裂缝，同时，由于结合部位处理不好，强度不足，也是导致纵缝的重要原因。为加强顶部新老路基的结合程度，减小和延缓路面开裂，可以在路基顶部铺设土工格栅。潍九路工程采用在路床顶部铺设两层钢塑土工格栅的方案，第一层设在12%石灰土底基层底部，第二层设在12%石灰土顶部。每层宽度为1米，以新旧路基结合部位为中心线，沿路线方向两侧对称铺设，具体铺设方案如下图所示：
4、土工格栅的施工方法及注意事项
（1）施工准备
将原路基边坡清除30cm表土后，从老路边缘按1：1坡度进行削坡，然后开挖台阶。第一级台阶从旧路沥青路面边缘开始开挖，以后每级台阶伸入削坡后路基边坡80cm，每级台阶高80cm，台阶底面做成向路中心鮙倾斜3%的横坡。
（2）路基处治
路基施工时逐层回填压实，在回填至6%石灰土补强层底部时，对路基进行强夯处理，夯实标准以平均沉降量在5厘米之内为止。夯实完毕，对路基进行整平、压实。然后对路槽顶部60cm分别采用6%、8%、10%三层石灰土进行补强处理。
（3）土工格栅铺设
路槽形成后，经验收质量合格，开始进行路面施工。施工前，先对旧路进行切边处理，切除原沥青路面外侧50cm范围内上基层及沥青面层，保留底基层，然后备土进行石灰土底基层施工。在灰土路拌完成后，将内侧1.5米范围内灰土翻到外侧，清理干净底部后进行第一层土工格栅铺筑。然后把外侧翻拌均匀的灰土回填、整平、压实、洒水养生，再进行第二层土工格栅的铺设和新路面结构基层、面层铺筑。
（4）注意事项
土工格栅的铺设面应较为平整，格栅铺设时应人工拉紧，不允许出现褶皱和扭曲。土工格栅的搭接宽度应不小于20cm，搭接部分采用聚乙烯塑料绳呈“之”字形绑扎，用U形钉把土工格栅锚固紧。施工车辆、机械应避免行驶或停放在已铺好的土工格栅上，以免产生推移和破坏，影响施工质量。
旧沥青路面外侧切边时要求切缝顺直，以利于压路机碾压，用小挖掘机挖除切割后的旧路面结构，人工配合风镐将切面修理整齐。灰土回填时应注意控制含水量，防止翻拌施工时水分流失过大，及时补充洒水。
5、结语
潍九路于2011年5月份完成，经过近一年来的通车运营，效果良好。说明在旧路改建过程中，使用土工格栅可以提高路基路面承载力、防止路面裂缝、延长路面使用寿命，保证道路交通安全，可以大大降低工程造价及今后的维护费用，其作用和意义是重大的，相信在未来的公路建设中，土工格栅将得到更加广泛的应用。
