1　土工格柵的概念

(1)土工格柵的分類

結(jié)合土工格柵使用原材料的不同,可以將土工格柵分為以下幾種：聚乙烯土工格柵、玻璃纖維土工格柵以及鋼塑復(fù)合土工格柵。

(2)土工格柵的作用機(jī)理

分散應(yīng)力。土工格柵利用其高強(qiáng)的韌性,可以使土工格柵與土質(zhì)結(jié)合成一個良好的整體。同時,土工格柵可以實現(xiàn)對土基側(cè)向變形的控制,可實現(xiàn)分散荷載的作用,實現(xiàn)板體分效應(yīng)的能力,從而可以有效地實現(xiàn)填土路基的不均勻沉降。

加筋補(bǔ)強(qiáng)。土工格柵具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度,同時土工格柵的網(wǎng)眼可以實現(xiàn)土體橫向變形的有效約束,從而形成較好的加固效果,再加上土工格柵與土體顆粒之間的相互摩擦,使得土工格柵與土體形成相互結(jié)合的復(fù)核地基,從而增強(qiáng)土體的抗剪能力,實現(xiàn)了抵抗疲勞破壞和大變形的作用。

(3)土工格柵的應(yīng)用

土工格柵受結(jié)構(gòu)特性的影響,可以適應(yīng)于多種環(huán)境中,并可以起到較好的作用。不僅可以應(yīng)用于公路路基施工建設(shè)中,且可以應(yīng)用于水利工程建設(shè)中,均可以起到重要的作用。研究發(fā)現(xiàn),土工格柵多用于瀝青混凝土層的下部結(jié)構(gòu),利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu)的反射裂縫,實現(xiàn)對車轍的有效控制,從而提高路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及抗疲勞性,一定程度上提高了路基結(jié)構(gòu)使用年限和使用的穩(wěn)定性。此外,土工格柵也可以應(yīng)用于土方軟土路基加固改良施工中,其主要可以提高軟土路基的承載能力,實現(xiàn)路基結(jié)構(gòu)層壓力的均勻分散,從而可以提高路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2　土工格柵在高填方路基施工中的應(yīng)用

景德鎮(zhèn)至尋烏段是濟(jì)廣國家高速公路江西境內(nèi)路段,全長630km,也是江西省規(guī)劃的“三縱四橫”高速公路主骨架中的“第一縱”。下面對土工格柵在鷹瑞高速高填方路基施工中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

(1)施工準(zhǔn)備

根據(jù)路基施工特點及結(jié)構(gòu)特性選擇合適的土工格柵,并根據(jù)規(guī)范中對土工格柵性能的試驗方法開展性能檢測,待檢驗合格后,方可進(jìn)行施工。

(2)地表清理

在填筑路基施工前,需要對路基表面進(jìn)行清理,對路基表面的雜草、腐殖土、雜物、松軟土等雜質(zhì)進(jìn)行有效地清理,待清理完畢之后,對整個鋪筑場地進(jìn)行平整施工。再根據(jù)路基施工的基本原則,對路基進(jìn)行振動壓實,從而確保路基的承載能力符合要求。

(3)開挖臺階

如果原地面的坡度較陡,坡度大于1∶5時,需要對坡面進(jìn)行挖臺階處理,臺階的寬度控制在2m以上,且需要設(shè)置2%～4%內(nèi)傾斜橫坡,同時需要對臺階用小型夯實機(jī)械進(jìn)行夯實。

(4)鋪設(shè)土工格柵

在鋪設(shè)土工格柵施工前,需要確保鋪設(shè)基面的平整度符合要求,一般平整度控制在小于15cm以內(nèi),鋪設(shè)基面嚴(yán)禁有碎石、大粒徑的塊石等。在平整好的下承層上進(jìn)行全斷面鋪設(shè)土工格柵,并用木樁標(biāo)注出土工格柵的鋪設(shè)范圍。并且,在土工格柵攤鋪時需要做到拉直,格柵表面平整,且需要緊貼下承層。相鄰兩幅土工格柵搭接的長度控制在合理范圍內(nèi),一般搭接寬度控制在300～600mm內(nèi),雙層土工格柵上、下層搭接寬度需要錯開一定的距離,一般上下層錯開間距應(yīng)不小于50cm,且需要用U型釘進(jìn)行錨固。U型釘布置按照梅花形進(jìn)行布置,間距應(yīng)不大于1m。同時,土工格柵兩側(cè)距離路堤邊緣的距離保持在1.5m,且為了格柵與土體之間的整體性,需要將格柵回折在已經(jīng)壓實的填筑層面上,折回外露的土工格柵需要用土進(jìn)行覆蓋。此外,在施工中土工合成材料出現(xiàn)破損現(xiàn)象時,需要對土工格柵破損部位進(jìn)行及時的更換處理。

(5)填料的攤鋪和壓實

在土工格柵攤鋪施工完成以后,需要在48h內(nèi)進(jìn)行填土壓實,從而有效地避免土工格柵直接暴露在陽光下。在填土施工時,需要在路基邊線每20m布置一根標(biāo)桿,并標(biāo)定出每層填土攤鋪的厚度,從而可以有效地控制填土的厚度。此外,為了避免運輸車輛對路基進(jìn)行重復(fù)輾壓,需要利用倒車卸料,并配合使用小馬力推土機(jī)進(jìn)行攤平。

在路基進(jìn)行輾壓施工時,需要按照一定的輾壓原則,一般按照“先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快、輪跡重疊”,利用重型輪胎壓路機(jī)或者振動壓路機(jī)進(jìn)行輾壓夯實,并避免漏壓,從而確保路基的密實度,具有良好的承載能力。

(6)質(zhì)量驗收

在土工格柵施工完畢后,需要嚴(yán)格按照公路工程施工質(zhì)量檢驗評定的標(biāo)準(zhǔn)對路基進(jìn)行質(zhì)量驗收,對不符合規(guī)范要求的部位,需要及時進(jìn)行返工處理,不滿足要求,嚴(yán)禁進(jìn)入下一道工序施工。

3　土工格柵處治填挖交界路基現(xiàn)場試驗

3.1　試驗路概況

某工程中的高填路基工程位于北亞熱帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候,該地區(qū)有明顯的山區(qū)立體氣候特征,且該區(qū)域多年平均氣溫為15℃,相對濕度為70%,平均降水量為848.6mm,年最大降水量為1 251．1mm,歷年最大的凍土厚度約10cm,歷年最大積雪厚度為27cm,在該施工段的B4標(biāo)有較多的大量填挖結(jié)合部分,填方最高可達(dá)8m以上。特別是在K25+600～K25+750段,填挖部分較為明顯,將該區(qū)段作為土工格柵鋪設(shè)的試驗段。

3.2　試驗路分段

為了比選出鋪設(shè)土工格柵后路基承載特性的改良情況,將試驗路每段50 m均分為A、B、C段,具體情況見表1所示。

表1　試驗段分段情況

試驗段樁號試驗方案備注A段K25+600～K25+65020cm4%水泥穩(wěn)定土改良土路床頂面，不進(jìn)行鋪設(shè)土工格柵作為鋪設(shè)土工格柵區(qū)段的對比B段K25+650～K25+70020cm4%水泥穩(wěn)定土改良土路床頂面，進(jìn)行鋪設(shè)一層土工格柵(鋪設(shè)在96區(qū)底鋪設(shè))95區(qū)厚度為80cmC段K25+700～K25+75020cm4%水泥穩(wěn)定土改良土路床頂面，進(jìn)行鋪設(shè)兩層土工格柵(鋪設(shè)在94、96區(qū)底鋪設(shè))94區(qū)厚度為70cm

注：94區(qū)為路基壓實度為94%

3.3　土工格柵布設(shè)方案

(1)試驗路B段土工格柵鋪設(shè)方法

在試驗B段的96區(qū)進(jìn)行鋪設(shè)一層土工格柵,鋪設(shè)土工格柵距離頂面的距離為80cm,沿著縱向進(jìn)行全鋪,橫向長度為12m。在該路段挖方長度L1為5m,填方段L2長度為7m。其中L1為挖方段土工格柵錨固段鋪設(shè)的長度,L2為填方段土工格柵錨固段鋪設(shè)的長度,土工格柵詳細(xì)的鋪設(shè)如圖1所示。

(2)試驗路C段土工格柵鋪設(shè)方法

在試驗C段的94區(qū)底和96區(qū)底進(jìn)行鋪設(shè)一層土工格柵,且在94區(qū)底沿著縱向進(jìn)行全面鋪設(shè),在橫向鋪設(shè)長度為10m,其中挖方段鋪設(shè)長度為2m,在填方段鋪設(shè)長度為8m。在96區(qū)底沿著縱向進(jìn)行全面鋪設(shè),在橫向鋪設(shè)長度為12m,其中挖方段鋪設(shè)長度為5m,在填方段鋪設(shè)長度為7m,土工格柵詳細(xì)的鋪設(shè)如圖2所示。

圖1　B段土工格柵鋪設(shè)(單位：cm)

圖2　C段土工格柵鋪設(shè)(單位：cm)

3.4　沉降板的埋設(shè)

為了避免路基壓實施工對沉降板產(chǎn)生一定的影響,需將沉降板埋設(shè)施工放在路基壓實施工完成以后,且埋設(shè)在路基表面以下20cm。在埋設(shè)沉降板時,需要將壓實的路基重新挖開,并保持沉降板水平放置,在板底部鋪設(shè)一層細(xì)砂,在沉降板放置完成以后用力壓實。同時,為了避免沉降板出現(xiàn)丟失,需要采用標(biāo)號較低的水泥混凝土鋪設(shè)在沉降板上面,再用土進(jìn)行填埋。如果在埋設(shè)沉降板的位置有土工格柵,需要在土工格柵上面挖出一個洞,然后再埋設(shè)沉降板。

在試驗段A、B、C各設(shè)一個沉降觀測斷面,樁號分別為K25+640、K25+680、K25+750,并在每個斷面設(shè)置4個沉降板,共12塊沉降板。具體沉降板設(shè)置如圖3所示。

圖3　沉降板和位移樁埋設(shè)(單位：cm)

沉降板1放置在距離挖方路段路肩50cm,與路基頂面的距離為20cm。沉降板2埋設(shè)在路基的中間部位,處于中央分隔帶部位,為了避免后續(xù)埋設(shè)管線和排水系統(tǒng)影響沉降板,沉降板2埋設(shè)位置向挖方段移動1.5m,與路基頂面的距離為20cm。沉降板3埋設(shè)在距離填方段土路肩50cm,與路基頂面距離為20cm。而沉降板4埋設(shè)位置距離在坡角100cm部位,與原地面距離45cm,具體見圖3。

3.5　觀測頻率及結(jié)果

在埋設(shè)沉降板之后第1個月,間隔10d觀測一次沉降板的位置,而第2、第3個月間隔半月觀測一次,之后每月進(jìn)行觀測一次。如果觀測路基沉降已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,且路基未進(jìn)行施工,應(yīng)2個月觀測一次。而對于超等載預(yù)壓填土區(qū)段,待觀測路基沉降穩(wěn)定后,在卸載荷載前后分別進(jìn)行一次觀測,在觀測后,取出沉降板的管桿,觀測結(jié)果如表2所示。

表2　沉降觀測結(jié)果

試驗段沉降板1沉降板2沉降板3沉降板4平均A-2．0-3．0-5．0-6．0-4．0B-2．0-2．0-3．0-5．0-3．0C-2．0-2．0-2．0-4．0-2．5平均-2．0-2．3-3．3-5．0-3．2

由表2觀測數(shù)據(jù)可知,A、B、C斷面沉降最小測點為沉降板1,主要是由于挖方路基段為密實的地基,路基受壓的變形較小。而沉降板4沉降最大,主要是由于處于坡腳部位,路基土壓實無法滿足設(shè)計要求。同時,從沉降板1、2、3、4沉降量依次增大,主要表明在填挖結(jié)合部位出現(xiàn)不均勻沉降。此外,試驗段A與試驗段B,沉降板的沉降值逐漸減小,主要是鋪設(shè)土工格柵提高了路基的穩(wěn)定性,降低路基沉降。

4　結(jié)論

綜上所述,在高填路基施工中,鋪設(shè)土工格柵可以有效的減小填挖結(jié)合部的不均勻沉降量,提高路基的穩(wěn)定性、承載能力,避免路基在后期使用過程中出現(xiàn)較明顯的沉降,從而確保了上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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