土工格柵的主要性能及其在路基工程中的應(yīng)用

褚雙義

（山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

1 土工格柵的主要性能

土工格柵的主要性能包括物理性能：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量、網(wǎng)孔尺寸、肋寬；力學(xué)性能：拉伸性能、剪切性能、拉拔性能；耐久性：蠕變特性、老化性能、耐腐蝕性等。

1.1 物理性能

可直觀觀測(cè)和量測(cè)的性質(zhì)稱(chēng)為物理性質(zhì)，就土工格柵而言，物理性質(zhì)有單位面積質(zhì)量，肋條數(shù)量，節(jié)點(diǎn)厚度、節(jié)點(diǎn)數(shù)量，網(wǎng)孔尺寸等[1]。土工格柵雖肋條較粗但輕質(zhì),它的網(wǎng)孔大小均勻，肋條厚度較節(jié)點(diǎn)厚度小。

1.2 力學(xué)性能

土工格柵的力學(xué)性能主要包括抗拉強(qiáng)度[1]、拉拔性能和抗剪強(qiáng)度。土工格柵的抗拉強(qiáng)度是通過(guò)肋條抗拉強(qiáng)度、格柵寬幅抗拉強(qiáng)度以及節(jié)點(diǎn)抗拉強(qiáng)度三方面的內(nèi)容進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的。肋條抗拉強(qiáng)度是指單個(gè)肋條受拉破壞時(shí)的強(qiáng)度；格柵寬幅抗拉強(qiáng)度指對(duì)具有一定寬度和長(zhǎng)度的土工格柵進(jìn)行拉伸試驗(yàn)破壞時(shí)的強(qiáng)度；節(jié)點(diǎn)抗拉強(qiáng)度指將夾具直接夾住某個(gè)節(jié)點(diǎn)的橫向肋條和縱向肋條進(jìn)行拉伸破壞后的強(qiáng)度。單向土工格柵，縱向的抗拉強(qiáng)度、拉伸模量都很高。雙向土工格柵，在縱、橫向上抗拉強(qiáng)度都很大。三向土工格柵不僅在縱、橫向有很大的抗拉強(qiáng)度，在與縱向呈60°方向上也有很高的抗拉性能[2]。

土工格柵的剪切強(qiáng)度指在直接剪切試驗(yàn)中測(cè)得的最大剪應(yīng)力，通過(guò)直接剪切試驗(yàn)還可以獲得土工格柵的粘聚力以及內(nèi)摩擦角。

土工格柵的拉拔強(qiáng)度是指在拉拔試驗(yàn)中所能達(dá)到的最大應(yīng)力，由土工格柵橫向肋條前的主動(dòng)阻力，橫向肋條和縱向肋條上下面的剪切強(qiáng)度三部分組成。

1.3 耐久性

土工格柵的耐久性包括耐堿性、耐酸性，耐腐蝕性，蠕變特性以及老化性能等。

應(yīng)力不變，應(yīng)變隨時(shí)間變化的現(xiàn)象稱(chēng)為蠕變[3]。使用土工格柵作為加筋材料的過(guò)程中，蠕變的發(fā)生不可避免，但是在建筑的使用期限內(nèi)，其蠕變應(yīng)該有一定的限值，不可超過(guò)此值，因此在工程實(shí)踐中需要對(duì)設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行折減。

老化是指在土工格柵的使用過(guò)程中，因?yàn)槭艿焦?、熱、氧等因素的作用，?dǎo)致它的化學(xué)成分和分子排列結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而造成土工格柵的強(qiáng)度變低的現(xiàn)象。格柵的老化不僅會(huì)增加工程建設(shè)的成本，也會(huì)造成一些工程事故，因此在土工格柵的使用過(guò)程中，需要注意避免陽(yáng)光直射。

2 土工格柵在路基應(yīng)用的施工流程

2.1 施工準(zhǔn)備

按設(shè)計(jì)要求選購(gòu)?fù)凉じ駯牛匆?guī)范要求對(duì)土工格柵進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。合格后方可用于工程。

2.2 測(cè)量放樣

對(duì)原地面進(jìn)行復(fù)測(cè)，嚴(yán)格按照施工圖放樣, 對(duì)路基用地界、路堤坡腳等具體位置標(biāo)識(shí)清楚。

2.3 下承層處理

原地面表層腐殖土、樹(shù)根等清理完畢后，利用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)地基表層進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)。下承層平整度≤15mm, 壓實(shí)度≥93%, 并剔除表面堅(jiān)硬和樹(shù)狀突起物。

2.4 開(kāi)挖臺(tái)階

當(dāng)原地面坡度陡為1∶5～1∶2.5 時(shí)，原地面應(yīng)挖寬度不小于2 m 的臺(tái)階，并設(shè)置2%～4%內(nèi)傾斜橫坡，臺(tái)階根部宜采用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)[4]。

2.5 鋪設(shè)土工格柵

單層土工格柵鋪設(shè)時(shí)應(yīng)順直，不得出現(xiàn)褶皺、扭曲、重疊等問(wèn)題，且搭接寬度應(yīng)≥50cm。雙層土工格柵鋪設(shè)時(shí)，上、下層接縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，并且縱、橫向搭接長(zhǎng)度應(yīng)≥50cm[5]。鋪設(shè)施工過(guò)程中應(yīng)防止土工格柵受損，且出現(xiàn)破損時(shí)應(yīng)及修補(bǔ)或更換。

2.6 攤鋪和壓實(shí)

在48h 內(nèi)按照路基“先輕后重、先慢后快、縱向進(jìn)退、輪跡重疊”的碾壓原則，利用重型或振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)鋪設(shè)完的土工格柵進(jìn)行碾壓夯實(shí)。宜采用人工振動(dòng)夯實(shí)對(duì)路基邊緣0.5 m 范圍內(nèi)的填料進(jìn)行壓實(shí), 減小對(duì)路基邊緣的擾動(dòng)。

3 土工格柵在路基中的應(yīng)用

3.1 凍土路堤加筋

多年凍土地段，采用土工格柵工藝后,在荷載作用下，利用雙向土工格柵的特性，即在荷載作用下，縱、橫向的嵌鎖咬合力、摩擦力會(huì)增大，增大的摩擦力，再通過(guò)土體的拉應(yīng)力將荷載力全部轉(zhuǎn)移到鋼筋體上，而承受了拉力作用的鋼筋體會(huì)和其間承受壓力的土體產(chǎn)生作用,使黏聚作用和嵌固作用在兩者之間明顯增加,從而增加土體內(nèi)的土質(zhì)密度,使路堤強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性均有提高[6]。

3.2 加筋土擋土墻

加筋土是指在土中加入筋材形成的復(fù)合土，利用加筋材料與土體之間的摩擦力，提高土體的強(qiáng)度、承載力、穩(wěn)定性等性能。加筋原理即將土體中的筋材看作錨固體系，束縛土的變形，利用筋土之間的摩擦力使主動(dòng)區(qū)的土體所受到的土壓力與被固定在穩(wěn)定區(qū)的土體的摩阻力相平衡，從而增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性，即筋土之間的摩擦力防止加筋材料被拉出，從而通過(guò)加筋材料將土壓力傳到穩(wěn)定區(qū)。

4 結(jié)語(yǔ)

土工格柵在路基工程中的應(yīng)用能有效增強(qiáng)路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與使用性能，可有效控制和預(yù)防路基出現(xiàn)的開(kāi)裂、沉降、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題，能延長(zhǎng)路基的使用壽命。相信在未來(lái)的工程中，土工格柵的應(yīng)用將會(huì)發(fā)揮出更加良好作用，為我國(guó)工程建設(shè)與使用安全提供更好保障。