基于土工格柵加筋碎石技術(shù)的公路工程研究

何麗

摘要 為保證公路工程的施工質(zhì)量以及公路的安全性，文章以某地區(qū)的擴(kuò)建公路為例，研究土工格柵加筋碎石技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用效果。結(jié)合工程實(shí)際情況，選擇加筋鋼塑復(fù)合雙向土木柵格以及填筑填料，并按照各個工序的施工標(biāo)準(zhǔn)，完成土工格柵加筋碎石施工，對施工質(zhì)量驗(yàn)收合格后，測試該技術(shù)的施工性能。結(jié)果顯示：該技術(shù)能夠提升路基的穩(wěn)定性，最大沉降為?8.5 cm，滿足工程標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 土工格柵；加筋碎石技術(shù)；公路工程；填筑填料

中圖分類號 TU47文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）08-0104-03

0 引言

城市的不斷建設(shè)以及交通量需求的逐漸增加，早期建設(shè)的公路已經(jīng)無法滿足如今的交通需求，早期公路車道數(shù)量較少，并且經(jīng)過多年車輛荷載作用后，已經(jīng)開始發(fā)生不均勻沉降[1]。因此，為提升公路的交通服務(wù)能力，滿足交通需求，需對原有公路進(jìn)行擴(kuò)寬處理。在公路拓寬工程中，新老路基時間的施工質(zhì)量尤為重要，兩者之間會容易形成差異性沉降，該沉降還會導(dǎo)致路面發(fā)生縱向裂縫，影響公路出行安全[2]。因此，公路擴(kuò)建工程中，如何保證新老路基之間的施工質(zhì)量成為重點(diǎn)研究內(nèi)容。土工格柵屬于一種合成的柔性材料，其能夠承受較大的拉應(yīng)力；有效處理土體中的拉應(yīng)力傳遞情況，對于提升結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性具有較好的應(yīng)用效果。因此，該技術(shù)在路基加寬工程中被大量應(yīng)用[3]。

土工格柵加筋碎石技術(shù)是在土工格柵的基礎(chǔ)上，通過加筋作用增強(qiáng)加筋碎石土復(fù)合體的黏聚力，提高其承載能力和穩(wěn)定性，減少沉降和變形。土工格柵對碎石的加筋作用包含兩種：一是通過柵格提升其網(wǎng)孔內(nèi)的碎石阻力，二是通過柵格實(shí)現(xiàn)其截面兩側(cè)碎石土之間的連鎖摩擦力。為研究土工格柵加筋碎石技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用效果[4]，文中以某地區(qū)的公路擴(kuò)建工程為例，展開相關(guān)研究。

1 土工格柵加筋碎石技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

1.1 工程概況

為研究土工格柵加筋碎石技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用效果，文中以某地區(qū)的擴(kuò)建公路為例，該公路交通流量需求較大，建設(shè)于2015年，為雙向四車道，目前已經(jīng)無法滿足該地區(qū)的交通流量需求，導(dǎo)致發(fā)生顯著交通擁堵現(xiàn)象，因此需對其進(jìn)行擴(kuò)建，擴(kuò)建路段長度為9.5 km，擴(kuò)建為雙向8車道，原有路基寬度為26 m，擴(kuò)建寬度為42 m。

為保證擴(kuò)建工程的施工質(zhì)量，查看該地區(qū)的地質(zhì)勘查情況，分析土層結(jié)構(gòu)，詳細(xì)情況如表1所示。

該工程的擴(kuò)建時，設(shè)計(jì)路基填筑高度為5 m，邊坡斜率為1∶15，擴(kuò)寬后新老路基之間的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 土工格柵加筋碎石技術(shù)施工

結(jié)合該公路擴(kuò)寬情況以及土層詳情，為保證新老路基結(jié)合處的施工質(zhì)量，避免發(fā)生差異性沉降[5]，文中選擇土工格柵加筋碎石技術(shù)施工進(jìn)行加固處理。該技術(shù)用于公路擴(kuò)寬工程中的加固詳細(xì)步驟如下：

1.2.1 施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行公路擴(kuò)寬工程加固時，需進(jìn)行施工前準(zhǔn)備，確定施工材料，文中結(jié)合工程情況選擇加筋鋼塑復(fù)合雙向土木柵格。碎石填料選擇時，需以滲水性較好的碎石為主，并且碎石中不可存在生活垃圾；對于填料的粒徑也需進(jìn)行篩選，不可超過填料壓實(shí)厚度的75%，并且不可存在尖銳顆粒。主要選擇粒徑在30～50 mm、50～70 mm之間的碎石，兩者配比為0.7∶0.3。土木格柵的相關(guān)參數(shù)如表2所示。

1.2.2 加筋鋼塑復(fù)合雙向土木柵格鋪設(shè)

完成施工材料選擇后，則進(jìn)行加筋鋼塑復(fù)合雙向土木柵格鋪設(shè)，該格柵中加筋網(wǎng)孔尺寸為30 mm×40 mm，加筋肋條截面為矩形，主要采用人工進(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)時需控制施工參數(shù)，如表3所示。

路基加寬施工時，以既有線幫寬路段的坡腳處為起點(diǎn)，鋪設(shè)一層塑料土木柵格，一直鋪設(shè)至基床表層，在鋪設(shè)過程中，需保證格柵之間存在一定距離[6]，文中設(shè)定距離為0.6 m，該層格柵的抗拉強(qiáng)度為30 kN/m。新建公路路基填筑高度超過4 m上的魯?shù)?，同樣從坡腳處為起點(diǎn)，鋪設(shè)加筋土木柵格，一直鋪設(shè)至基床表層，在鋪設(shè)過程中，需保證格柵之間存在一定距離，文中設(shè)定距離為1.2 m，該層格柵的抗拉強(qiáng)度同樣為30 kN/m。

在鋪設(shè)過程中，需結(jié)合路基橫向加寬情況設(shè)計(jì)格柵長度，以路基臺階內(nèi)部為起點(diǎn)，進(jìn)行加筋土木格柵鋪設(shè)，一直鋪設(shè)至路基加寬邊坡方向，保證該格柵長度滿足路基擴(kuò)寬需求，鋪設(shè)時不可發(fā)生格柵扭曲、重疊現(xiàn)象[7]。

鋪設(shè)過程中，對于不存在沖刷的坡腳處或者平坦開闊路段，直接在路基表層鋪設(shè)墊層，并保證其和下承層之間緊密連接；再依據(jù)路基擴(kuò)寬方向，采用橫向的方式進(jìn)行加筋土木格柵鋪設(shè)。鋪設(shè)時，結(jié)合工程實(shí)際情況選擇搭接或者縫接兩種工藝完成，并且嚴(yán)格控制格柵的平順效果，保證其滿足施工需求。

1.2.3 填土和壓實(shí)施工

完成上述步驟的鋪設(shè)后，則進(jìn)行填料填筑施工，文中結(jié)合工程施工需求，采用分層填筑方式完成，每層的填筑厚度控制在30 cm左右。并且每填筑完一層后均需進(jìn)行反復(fù)碾壓施工，以此保證填料的壓實(shí)度，提升路基的穩(wěn)定性。在碾壓施工時，需避免碾壓設(shè)備損壞已經(jīng)鋪設(shè)的格柵。因此，在該施工過程中，需采用人工和機(jī)械結(jié)合的方式完成填料填筑和攤鋪，并且保證填料攤鋪后的平整性、均勻性。同時，一旦大于3%，在超過位置設(shè)置橫坡。通過機(jī)器進(jìn)行填料攤鋪時，機(jī)器的前進(jìn)方向需和坡面之間呈現(xiàn)平行狀態(tài)，當(dāng)兩者之間的距離小于1.5 m時，則更換為人工攤鋪，同樣保證填料的攤鋪均勻性。

為保證填料填筑后的壓實(shí)度，需確定最佳的碾壓次數(shù)和速度，以此保證填料在最佳含水量狀態(tài)的施工質(zhì)量。因此，文中在進(jìn)行正式碾壓施工前，選擇一個部分路段進(jìn)行碾壓測試，測試在不同碾壓次數(shù)和速度下的壓實(shí)度結(jié)果，以此確定最佳的碾壓技術(shù)參數(shù)。文中碾壓時使用的壓路機(jī)為6～10 t，可實(shí)現(xiàn)大面積碾壓，通過測試確定碾壓總次數(shù)為5次，分別為雙鋼輪壓路機(jī)的初壓（2次）、膠輪壓路機(jī)復(fù)壓（1次）、鋼輪壓路機(jī)復(fù)壓（1次）、膠輪壓路機(jī)終壓（1次），碾壓速度在1.5～4.5 km/h之間。碾壓完成后進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測，檢測結(jié)果和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

1.2.4 施工質(zhì)量驗(yàn)收

完成施工后需進(jìn)行施工質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收，以此判斷加筋鋼塑復(fù)合雙向土木柵格的施工質(zhì)量，文中對格柵施工的搭接寬度、平整度以及黏結(jié)力等進(jìn)行檢驗(yàn)，質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及檢驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

2 差異沉降分析

完成施工后，需進(jìn)行該技術(shù)施工效果分析，以此掌握土工格柵加筋碎石技術(shù)在公路擴(kuò)寬工程中的應(yīng)用情況。新路基施工后，主要是采用附加應(yīng)力的方式作用在地基以及舊路基上。因此，擴(kuò)建后的路基呈近似于平行四邊形，可實(shí)現(xiàn)路面荷載的傳遞。依據(jù)布辛尼斯克法，可計(jì)算出路基的附加應(yīng)力以及附加應(yīng)力系數(shù)，以此得出路基孔隙比－法向力之間的擬合曲線，依據(jù)該曲線計(jì)算土層的沉降量。

文中以擴(kuò)建后新路基的中心和舊路基中心位置作為計(jì)算點(diǎn)，兩者的差即為最大差異沉降Si，其計(jì)算公式為：

（1）

式中，Si——第i處路基位置的差異沉降結(jié)果；e1、e2——路基土初始孔隙比和最終壓縮孔隙比；hi——第i處路基位置的高度。

依據(jù)上述計(jì)算方法，分析文中土工格柵加筋碎石技術(shù)施工后的路基性能，該性能主要通過兩個方面呈現(xiàn)，分別為柵格在時間變化下的應(yīng)變程度以及路面的差異沉降結(jié)果。因此，隨機(jī)對施工后路段中2處不同位置進(jìn)行試驗(yàn)，獲取施工3個月內(nèi)，格柵的應(yīng)變情況如表6所示；計(jì)算施工后路段中10處不同位置的沉降結(jié)果，并將其和工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)沉降進(jìn)行對比，測試結(jié)果如圖2所示。

依據(jù)表6和圖2測試結(jié)果可知：施工完成后，隨著時間的逐漸增加，格柵施工后應(yīng)變程度也發(fā)生不同程度的變化，應(yīng)變在時間的變化下逐漸穩(wěn)定，最終穩(wěn)定在0.59%左右，表明文中技術(shù)施工后，能夠提升路基的穩(wěn)定性。施工完成后，距離老路基不同距離下，10處位置的沉降值均低于標(biāo)準(zhǔn)值，最大沉降為?8.5 cm。因此，土木格柵加筋碎石技術(shù)具備較好的路基加固效果，能夠極大程度降低新老路基之間的差異沉降，保證路基的加固效果。

3 結(jié)論

公路工程的施工穩(wěn)定性直接影響公路的通行安全，因此，為保證公路工程的施工質(zhì)量，僅以公路擴(kuò)寬工程為例，研究土木格柵加筋碎石技術(shù)在該工程中對于路基的加固效果。結(jié)合工程的加寬需求以及地質(zhì)條件，選擇土木格柵加筋碎石技術(shù)的視功能材料，確定路基的加固施工步驟，完成路基加固施工，并且對該技術(shù)的施工效果進(jìn)行相關(guān)分析，確定該技術(shù)能夠提升路基穩(wěn)定性。

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