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土工格栅
路基中的土工格栅垫层 (1)方案的确定。该段经设计单位、业主、监理三方共同研究决定采用换填,土工格栅垫层等措施进行软基处理,并同时布设纵、横向排水渗沟。(2)土工格栅垫屋综合处理地基的原理。土工格栅层处理地基(软土地基)的机理表现在下面几个方面:①土工格栅有一定的刚度,从而使上面的负荷得到扩散,提高了地基的承载能力。②由于土工格栅的抗拉强度大,它的存在可增加路堤的稳定性。③土工格栅与砂垫层或填土层(0.5m厚)共同作为一层,这一层具有同路基及地基或软土地基不同的刚度,它既是路堤的柔性筏基,又是地基及软土的排水通道。所以在地基变形显得均匀,差异沉降较小。④由于格栅网眼的存在制约了颗粒材料的横向移动,形成了良好的嵌锁作用。通过这种机械咬合作用使土体具有较好的整体抗剪能力。(3)材料的性能及要求。砂垫层要求用洁净的中粗砂,含泥量应小于5％,以利形成排水通道。土工格栅是一种新型的聚合物材料,经双向定向拉伸后,它的纵、横向抗拉强度均匀,且具有良好延性、高抗疲劳性和耐腐蚀性。其重量较轻,方便施工。本次地基处理所用的土工格栅是QLGSG50-50型,延伸率为5％,其纵、横向抗拉强度均为50kN/m双向土工格栅,网孔尺寸为15mm×15mm,幅宽为4m,幅长为50m。(4)土工格栅垫层处理地基的施工程序及要点。①先平整场地,清表土并排干地表水。②在地基上铺一层10cm的砂垫层,然后铺上一层SS-20型土工格栅(采用横铺),土工格栅沿横断面铺设,格栅的强度高的方向(纵向)应垂直于路基的中线,应尽量避免沿这个方向的接缝,各层土工格栅的两端需进行回包,回包长度分别不小于1.5m、2m,平台错台处的回包长度增长至3.5m。回包段应折覆盖在压实的填料面上,平整顺适,外侧用土覆盖,格栅的铺设应平顺,保持一定的松紧度,表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物,局部起伏差不得大于5cm,格栅的纵向搭接重叠宽度不小于30 cm,搭接缝采用塑料带绑扎,间距为50cm,对铺设好的格栅每隔1.5m用勾头钉固定于地面,以保证格栅以下承面密贴,铺设好的格栅应及时回填,防止日晒老化,筋材暴露时间不宜超过24 h,上下层土工格栅的搭接缝错开设置,错开长度不应小于50cm,并用下层土工格栅回包,与上层格栅形成一整体,两层格栅间的填土厚度为50cm。③路基土应分层填筑并满足相应规范要求,另外应避免运料车在已摊铺好并张紧定位的格栅上直接碾压。④施工中应控制路堤的填土速率并加强沉降和侧向位移的观测,防止路堤失稳。四、土工格栅的使用效果 1.增加了路堤的稳定性,有效防止滑移、塌方、沉陷等现象的发生。另一方面,使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。也就是说,当软土地基在上覆荷载作用下可能产生剪砌破坏时,土工格栅将阻止破坏面的出现,从而提高地基的承载力。当土工格栅受到集中应力作用时,高弹性模量的土工格栅受力后将产生垂直分力,分散和抵消部分荷载,有效提高地基承载力,这一效果能有效提高路基加载速率,缩短工期。 2.有效提高地基承载力,由于重型机械在软基路段容易沉陷,路基填土压实难于开展,但砂垫层结合土工格栅处理后,压路机等机械便可在其上开展作业。通常在未经处理的软土路基上填筑路堤,在一定的填筑高度内,都会出现不同程度的“弹簧”状态,填土难于压实,平整度差。经铺设土工格栅后,由于其约束作用,填料易于压实,表面平整。 3.土工格栅在提高地基承载力和增加地基稳定的同时,对不均匀的沉降有调节作用,能较快的减少路基的沉降差异。土工格栅和砂砾层共同构成比软土刚度大得多的复合垫层,对上部施加的荷载起到重新分布的作用,其渗透排水作用又使地基受力趋于均衡,使软基加快排水固结,促成路堤均匀沉降,使路堤平顺。 4.在一边软一边硬的地基上填筑路堤,使用土工格栅能更有效地保证路堤填筑时的安全,并能加快此类路堤的沉降均衡稳定。在此种地基上填上,由于沉降的差异,会造成路基断裂,甚至失稳。由于土工格栅具有均布力特性,可使整个断面平衡。 五、几点体会 (1)原设计对h＞20m的软基采用清淤换填并加土工格栅加筋,我认为是可行的。(2)路堤填土的厚度及密实度要求,在土工格栅上的 层甚至两层适当放松。实际施工中经过各方面技术研究,密实度要求达到85％,可略低于90％。该部分可作为沉降后低于地面线的原状土处理。(3)路堤横断面方向的弧形沉降对土工格栅的抗拉强度有较高要求,特别是沉降差异较大时,对土工格栅的横向搭接长度及搭接方式应给予关注,土工格栅的纵向搭接也有类似问题。
随着加筋技术的发展和土工合成材料加筋理论的不断完善，新型的土工加筋材料不断涌现。土工格栅的出现，对公路工程的发展起到了重要的推动作用。但由于不同的土工产品的作用不同，正确选择合适的材料对公路工程的质量保证起到了关键作用。 土工格栅是聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开口网格、较高强度的平面网状材料。常用的聚合物有聚丙烯、高密度聚乙烯、玻璃纤维、涤纶、合成纤维等。土工格栅分为塑料土工格栅、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。 一、塑料土工格栅 塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材，按其制造时拉伸方向的不同可为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材（原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯）上冲孔，然后在加热条件下施行定向拉伸。单向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成，而双向拉伸格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。 （一）塑料土工格栅的基本特性 1、力学性能：由于在制造过程中，经过了定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向定向排列，加强了分子链间的联结力，大大提高了其抗拉强度，甚至比软钢强度还大，延伸率却很小。土石料在网格内互锁力增高，它们之间的磨擦系数也显著增大。 2、抗温度性能：由于拉伸作用，使其抗高温性能也提高。 3、耐久性能：由于土工格栅中加入炭黑等老化材料，使它具备较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗老化等耐久性。 4、施工性能：土工格栅重量轻，与土或碎石咬合力强；抗酸碱、耐腐蚀、耐老化；柔性、质轻易施工。塑料土工格栅是有一定柔性的塑料平面网材，易于现场裁剪和连接（可用聚乙烯绳或连接棒连接），也可重叠搭接，便于现场组装成所需形状，且在施工过程中折曲影响小，施工简单，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。 （二）塑料格栅视单、双向应用场合分别如下： 单向土工格栅适用于公路及铁路路基、路堤、边坡加筋、各类挡墙加筋、江河海坝的加筋及堆场加筋、桥台加筋、较浅层基础的加筋。广泛应用于各类加筋挡土墙。双向格栅适用于公路及铁路路基、路堤加筋、浅层基础加筋、大型广场、车场、码头货场、堆场等 性承载的地基增强，河道路基加筋，防治沥青混凝土路面反射裂缝等。广泛应用于路基、路堤加筋和浅层基础加筋。
玻璃纤维土工格栅概述玻璃纤维土工格栅在国外尤其是欧美、日本的应用极广,已有几十年的历史了,它广泛涉及到道路建设、铁路施工、水库水坝、地下工程建设等诸多领域。但由于观念所限在我国尤其是在道路建设方面的应用还很窄,基本上是一个空白,这种新型复合材料不仅质优价低,而且突出的优点是降低了道路养护费用,延长了道路使用寿命,降低了路面病害的产生。道路专用玻璃纤维土工格栅是一种增强道路路面的新型优良基材,该产品采用纤维长丝双面涂覆而成,具有很高的纵横向抗拉强度,低延伸率,耐高温性。经表面处理之后,抗碱性较高,可应用于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工。同传统结构的路面相比能降低工程造价和工程的维护费用,延长道路的使用寿命。有效地防止了道路反射裂缝、龟裂、网裂等质量通病。2.?1? 玻璃纤维土工格栅的优良特性1)?高抗拉强度玻璃纤维土工格栅的强度/?重量比要比钢材大,在20?℃时其弹性模量与沥青混凝土的弹性模量比高达20∶1?,这说明该复合材料为防止反射裂缝的发生提供了足够的强度保证。2)?低延伸性经过我们的实验研究表明:玻璃纤维土工格栅的应力/?应变图形实际上接近一条垂直线,这说明该材料具有很高的抗变形能力,而且在发生断裂时其延伸率小于2?％。3)?没有长期蠕变性玻璃纤维土工格栅不发生蠕变,从而可以确保该产品的长期使用。4)?和路面混合料具有很好的相溶性玻璃纤维土工格栅是经表面有机涂层处理以后与混合料有机物具有很好的相溶性。特别是沥青材料,并彻底改善了玻璃纤维土工格栅不耐磨、不耐折的缺点。可以发挥其优良的技术性能。5)?高温稳定性玻璃纤维土工格栅的熔点在100℃以上,对160℃热铺沥青混凝上不受任何影响。其它材料的弹性模量均会受到温度的影响,如碳纤维、开夫拉纤维、钢筋、涤纶纤维等在断裂强力之前由于受温度的影响,发生伸长,影响反射裂缝的控制。所以只有玻璃纤维土工格栅能达到之 效果。6)?优良的物理化学稳定性玻璃纤维土工格栅其表面经特殊处理之后,能防止各类物理磨蚀、化学侵蚀。同时也能抵抗生物侵蚀和气候变化,其抗碱性在5?％的NaOH?溶液中浸泡28?天之后,其强度大于原来的50?％。7)?嵌锁和限制作用沥青混凝土混合料穿过玻璃纤维土工格栅结构,形成了一复合嵌锁结构。这种限制区域能够阻碍混合料的活动,沥青混合料可以得到更好的压实,获取更大的承载力,并且能够提高传荷能力,减少变形,增强沥青混凝土路面。将其变为一整体结构,犹如混凝土中加入钢筋一样,具有优良的结构强度,在道路罩面中起到骨架作用。使用玻璃纤维土工格栅可以有效地改善路面结构的应力分布,抵抗和延缓由于路面的基层裂缝所造成的路面病害的发生,从而提高路面的使用寿命。使用该材料和传统路面相比能大幅度地降低工程综合造价,如果用在新建道路施工工程中可以起到加筋骨架的作用,用于道路养护可以防止反射裂缝的再发生。3? 玻璃纤维土工格栅在工程中的应用为了探究复合材料在城市道路施工中的应用,我们在平阳南路道路拓宽工程中,选用了由江苏省如皋市九鼎集团生产的GGAIOII?型道路专用玻璃纤维土工格栅。主要用在新旧道路的衔接段,之所以选在此部位原因有二:1)?作为材料的局部实验段较为典型(处于机动车道且交通量大可以经受实践的检验)?,可以取得一些基本的施工经验和数据以便今后更大面积的推广应用；2)?新旧路结构段是施工技术难点,所暴露的质量问题也较多,同时从设计角度而言也有其不合理的地方,本次施工将从根本上解决这些问题。选用的GGAIOH?型玻璃纤维土工格栅有关技术指标如表1?。3.?1? 工程概况及应用层位平阳南路道路拓宽工程全长2.?2km?,规划红线50m?,属旧路拓宽工程(原旧路15m?宽)?,工程总投资1100?万元。玻璃纤维土工格栅用在快车道东西各7.?5m?的部位。根据设计和多年的施工经验,新旧路结合段的设计存在以下问题:1)?从施工质量而言:结合段直接连接(无连接措施)?,这无疑会使路面在荷载重复作用下短期内出现通长纵缝、龟裂等质量问题。2)?从政治经济而言:短期内出现这些质量问题不仅会造成养护费用上的浪费；社会影响和社会效益差。所以选用玻璃纤维土工格栅可以有效地防止沥青混凝土路面各种裂缝的产生。3.?2? 对原有旧路的要求为了达到良好的施工效果,使玻璃纤维土工格栅的应用起到真正的作用,我们在基层施工中重点做了以下几方面的工作；1)?纵向平整度、横断面路拱的坡度和平顺度,应 符合设计要求和质量标准,全线施工三级检测中,合格率百分之百。2)?对基层压实度的评价,这是关键。若压实度局部达不到要求,新旧路结合部会逐渐下沉开裂,玻璃纤维土工格栅将不起任何作用。为此我们做到工序施工专人专职,施工验收检测率高出规范要求5?倍,全部合格,加大了随机性。3)?不得出现局部坑洞、松散、裂缝,在铺设玻璃纤维土工格栅之前,基层应清洁,并打一层结合油,以保证上下一体3.?3? 玻璃纤维土工格栅的施工工艺1)?目前常用的玻璃纤维土工格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种,本次采用的是不带自粘胶的,故而需用钢钉固定。固定所需之材是:?(a)?50mm?×50mm?×0.?3mm?的固定铁皮,要求不翘角,平整。(b)两英寸的优质水泥钢钉。2)?在用钢钉固定玻璃纤维土工格栅时,将一端用固定铁皮和钉子固定,在洒了结合油的基层上,将材料纵向展开拉紧,每隔10?至15m?钉一个钢钉,通常一卷玻璃纤维上工格栅长100?米,幅宽1～1.?5m?左右。3)?固定所用的钢钉不应置于土工格栅骨架上,否则应重新固定,固定之后 用大吨位的胶轮压路机稳压,以确保和基层结合,使其表面平整。在玻璃纤维土工格栅上应严禁机动车辆刹车或转向,以防破坏基材。4)?沥青黑色碎石和沥青混凝土面层的铺筑依照现行的施工技术规范即可。4? 综合造价和社会效益分析1)?我们于99?年6?月铺筑玻璃纤维土工格栅,于当月完工,使用半年多后。全线道路通行顺畅,路面完好无损,质量和外观明显好于传统结构的路面,取得了较好的社会效益。2)?玻璃纤维土工格栅综合造价15?元/?m2?,该工程共用4400m2?,合计6.?6?万元。在使用该材料以后可以确保沥青混凝土路面在长时期内不需养护(除去材料老化和其它特殊原因)?,节省了大量的养护经费和工、料、机的投入。如果是传统结构的路面,以道路使用寿命十年计,养护周期为两年一次,共需养护经费110?万元(以4400m2?做为一个核算单元)?。其经济效益是显著的。5? 施工体会1)?使用玻璃纤维土工格栅综合造价低,社会效益明显,施工工艺容易掌握。具有很广的应用价值,如果我们能够在新建和养护工程中大面积使用,不但可节省大量的资金,而且可以做到 基础建设的资金合理使用发挥其 的效益。2)?在市政工程建设施工中融进一些技术含量高的先进的工艺、设备、材料是我们今后探究的一个重要课题
为适应城市交通运输的发展需要，在原有道路线型基础上拓宽和在原水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层，可提高城市道路的交通运输能力和水泥路面的使用功能，改善路面的平整度，减少汽车行驶的噪音。但如何防止原有水泥路面以及拓宽路面与原有路面之间接缝的反射型裂缝的发生，是城市道路改造中遇到的一个新课题。一、方案的提出经过改革开发二十多年的发展，柳州市文惠路、广场路的交通流量猛增，路面变得相对狭窄，成了柳江河南、北半岛的交通瓶颈。为改善柳江南北两岸道路交通不畅的状况，提高道路的通行能力，对80年代末在旧沥青路面上相继修建全长605米主车道宽10m的文惠路水泥混凝土路面，及全长为460m主车道宽18m的广场路进行拓宽改造。文惠路车行道由原来的10m拓宽到15.5m，构成4车道；广场路车行道由原来的18m，拓宽到30m，构成8车道。鉴于这两条道路位置及周边环境的特殊性，道路设计保留原有的水泥混凝土路面作为道路基层，且只考虑单边拓宽。但单边拓宽将出现路拱不对称，影响行车安全和拓宽部分的路面与旧水泥路面的衔接问题，以及按原水泥路面进行拓宽后，车速提高产生更大噪音对道路两侧居民造成更大的影响。故为了解决上述问题，采用在水泥路面上加铺改性沥青面层，但将面临如何防止沥青混凝土路面产生反射裂缝的问题。为防止半刚性基层与刚性板之间、以及旧水泥板块之间、新旧水泥混凝土板块之间的接缝出现反射裂缝，采用铺设玻璃纤维土工格栅、加铺改性沥青混凝土面层的方案。二、旧路及拓宽范围的基层处理（一）旧路基层状况。经调查，路面损坏评定状况为中等，水泥混凝土板块损坏较少，故采用液压镐破碎、凿除旧混凝土病害板并清理路槽，用C20混凝土补强基层。（二）拓宽部分基层处理。因拓宽部分就是原来的人行道，原人行道下面布置有通信管线、高压电力电缆、给水管道等地下设施，这些管线无法中断，只能采用混凝土就地进行保护，其余拓宽范围能用压路机碾压的采用级配碎石，宽度不够上不了压路机的采用片石混凝土做底基层，基层采用20cm厚C20早强混凝土。（三）接缝处理。混凝土板路面接缝不但是受力薄弱处，也是雨水进入基层的必经之处，因此必须处理好。在实施中由于没有清缝机，故先用混凝土板切割机先对准接缝切割，割松并剔除填缝后再用压缩空气清除干净缝隙中其它的泥土杂物，然后重新灌注沥青码蹄脂填缝料进行封缝，以防止雨水通过接缝进入基层引起病害。
