土工格栅技术在高速公路软基处理中的应用|软基处理设计 土工格栅规格要求

　　摘要软土路基强度较低,承载力和稳定性差,因此在公路施工中必须对软土进行加固处理。土工格栅处理软土路基具有质量可靠、施工便捷、工效高、工程成本低等特点,得到了广泛应用。结合工程实例,介绍土工格栅在软土地基处理中的作用、施工要点,为类似工程提供借鉴。
　　关键词土工格栅;高速公路;软土路基
　　中图分类号TE834 文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0132-01
　　
　　1工程概况
　　某高速公路项目,该处湖塘众多,洪水泛滥,此地被冲积成平原区,有大量软土,以沉积淤泥质亚黏土为主。在含有大量黏土、粉砂土的饱水细粒土或大孔隙有机质土、泥炭土、松砂等软土地段,可使用土工格栅处理软土地基。在土的含水量大、压缩性高、承载力低、抗剪强度弱等情况下,可采用土工格栅和其他软基处理措施相结合方式。
　　2土工格栅作用原理
　　土工格栅质量轻、整体连续好,具有很高的抗拉强度、柔性、延展性和抗疲劳性能,并具有耐土中化学成分腐蚀,耐霉性好等特点,常应用在软基处理中。土工格栅在处理软基时作用如下:
　　1)土工格栅具有较高抗拉强度和张拉模量,能将荷载、应力均匀扩散到较大面积范围上,减少软基上荷载压应力,提高路基承载力,稳定路基。2)由于格栅约束层网孔具有同一形状,使土颗粒夹挤在其网格间隙内,并且通过行车机械咬合作用产生相互有效应力传递,可阻止荷载压实引起局部位移变形,而且依靠格栅刚度、抗拉强度、网孔嵌锁三者相互作用,可使路基具有整体性,并使上下层之间土颗粒抗剪能力增强。3)当非均匀局部荷载作用于格栅时,栅网发生相应变形,土工格栅约束作用就会显示出来,使非均匀荷载均匀传递,防止不均匀沉降。4)凭借栅网面高摩阻力产生高抗拉强度,从而增大路基土剪切强度和整体性,减少侧向挤压和变形。5)阻止原软基与填方材料或填方材料之间相互掺杂及渗漏。土工格栅网状结构可使孔隙水压力消散,渗滤疏干软基中多余水分,排并出路基加快软基稳定。
　　3软基处理设计
　　3.1设计要求
　　针对表层为软弱土一般控制段,采用砂垫层+土工格栅+超载预压处理方式;针对下部软弱土体含水量较高的一般控制段,采用砂垫层+土工格栅+塑料排水板+超载预压处理方式;针对桩基础两侧及箱形基础下部及两侧沉降的主控制段及次控制段,采用土工格栅+深层水泥土搅拌桩处理方式。
　　3.2材料的性能和要求
　　材料应采用含泥量不得大于5%的洁净中、粗砂形成的60cm厚砂垫层,并且将其中植物、杂质除尽。也可采用天然级配砂砾料,但其最大粒径不应大于5cm。摊铺后适当洒水,分层压实,压实厚度宜为15-20cm。由于土工格栅具有整体连续性好、抗拉强度高、耐腐蚀和抗微生物好、施工方便等优点,根据出厂单位提供的幅宽、质量、厚度、抗拉强度、顶破强度和渗透系数等测试数据,选用满足设计要求的土工格栅:①双向玻纤土工格栅GG2540Ⅰ,单位面积质量大于300g/m2,幅宽4m,每卷长50m,纵、横向拉伸屈服力30-50kN/m,纵向屈服伸长率小于4%;②双向玻纤土工格栅GG2540Ⅱ,单位面积质量大于450g/m2,幅宽4m,每卷长50m,纵、横向拉伸屈服力60-100kN/m,纵(横)向屈服伸长率小于4%。玻纤格栅铺设的层数根据稳定性计算结果设置1-2层。
　　4工程应用
　　4.1材料
　　1)土工格栅性能和排水能力必须符合设计规定。2)砂垫层使用材料为中砂、粗砂或砂砾,砂砾中小于0.075mm颗粒的含量不得超过5%,且不含草根、垃圾等有机杂物。
　　4.2土工格栅施工工艺
　　1)整平场地,清除尖石、杂物等,把路基中水引至排水沟,保持基底干硬,并且土工格栅上下面填料不得有能刺破土工格栅的碎、块石等坚硬凸出物。2)铺设第一层土工格栅:土工格栅应在平整下承层上全断面铺设,铺网时从处理地段一端开始,垂直路线铺设。铺设时必须紧绷,拉挺平顺,紧贴下承层,不得有褶皱、扭曲或坑洼。在斜坡上铺设时应保持一定松紧度。铺设土工格栅时应在路堤两边各留足够锚固长度,回折覆裹在压实填料面上,平整顺适,外侧用土覆盖,以免人为破坏。回折锚固长度为2m以保证土工格栅整体性。采用搭接法连接时,搭接长度为30-90cm;采用缝接法时缝接宽度不小于5cm;采用黏接法时黏接宽度不小于5cm,黏接强度不应低于合成材料的抗拉强度。3)在土工格栅上摊铺第一层填料:填料应分层摊铺、分层碾压,所选填料及其压实度应符合设计或规范相关要求。填筑时从两边向中间施工,碾压时应自中间向两边施工。土工格栅上第一层填料摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机,当填筑压实填料厚度大于60cm时采用重型压实机械压实。4)继续铺设土工格栅:双层土工格栅的上、下层接缝应交替错开,错开长度不小于50cm。5)对于要求做沉降观测路段,施工时注意地表沉降仪的埋设,控制路堤填料速率并加强沉降和侧向位移观测,防止路堤失稳。
　　4.3施工注意事项
　　土工格栅摊铺以后要及时填筑填料,避免受阳光长时间直接暴晒,致使性能劣化。一般情况下间隔时间不应超过48h。必须延长间歇时表面必须覆土保护,厚度不小于20cm;禁止一切施工车辆和施工机械直接行驶或堆放在已铺好的土工格栅上;施工期间发现土工格栅有破损时必须立即修补好或更换以保证工程质量。
　　5沉降与稳定观测以及观测结果
　　5.1稳定性观测
　　稳定性观测结果是通过观测地表位移边桩,水平位移和地表隆起量而获知的。一般路段沿纵向每隔100-200m设置1个观测断面;桥头路段应设置2个观测断面;桥头纵向坡脚、沿河等特殊路段均应酌情增设观测点。位移观测边桩的制作、埋设,工作基点桩、校准基点桩的设置以及测量仪器、测量方法均应满足软土路堤施工规范的要求。
　　5.2沉降观测
　　施工期间地表沉降观测的方法是在原地面埋设沉降板进行高程观测。沉降板的埋设、基桩的观测、校准基点桩的设置以及测量仪器、测量方法均应满足软土路堤施工规范的要求。
　　5.3观测结果分析
　　根据中国科学院武汉岩土力学研究所检测的数据可以看出最大沉降速率为1.19mm/d,最小沉降速率为0mm/d。根据填土―沉降―时间的关系来看,随着填土高度的增加,沉降不再增加,断面沉降趋势平缓;路中和路肩差异沉降总体较小,处于稳定状态,未发现路堤失稳的迹象。采取处理措施的软基地段,路基沉降速率与一般路基没有明显差异,并且被控制在指标值内。
　　6结语
　　软土加固的目的是保证路基不发生局部和整体剪切破坏,满足强度和稳定性要求,并且沉降控制在规范允许范围内,保证路面结构性能和使用性能。通过运用土工格栅技术,可增加填方土料的抗剪强度和中期的整体性,防止不均匀沉降现象的发生。土工格栅埋设在土中,横向挡条或肋条为荷载传递提供了一系列的承载点和锚固点,因此土体应力不仅靠表面摩擦,而且还通过网孔之间咬合和互锁作用而传递给格栅,由此构成了一个高效的应力传递机制。
　　参考文献
　　[1]李瑞.路基软土地基处理施工技术[J].山西建筑,2007,33(13):118-119.
　　[2]胡长顺等.土工织物在PCC-AC结构中应用的理论与实践.公路,2000.