土工格栅在潍九路拓宽改建施工中的应用

  近年来,土工格栅在公路施工中得到广泛的的应用,尤其在旧路拓宽改建时,由于新旧路基施工时间不同,加之作业面狭窄,压实困难,从而导致路基产生不均匀沉降,路面出现纵向裂缝,严重影响着工程质量,给公路后期运营和养护带来了很大困难。而通过铺设土工格栅,利用其加筋功能,可以分散路基土体内的应力,提高地基承载力,防止或延缓路面反射裂缝,提高路面结构的整体性。本文结合潍九路潍坊至临朐段改建工程施工,介绍了钢塑土工格栅的铺设方案、施工方法及注意事项。

  1、工程概况

  潍九路位于山东省潍坊境内,是潍坊通往临朐的干线公路,路线全长41.4公里,原路基宽18米,路面宽16米,按一级公路标准进行改建,改建后路基宽24.5米,路面宽23米。施工时对大路分路段进行了全翻处理,但昌乐潍城界至徐将军村段(K17+950~K20+000),由于老路路况较好,路面测量弯沉值较小,为节约工程投资,决定对该路段老路进行利用,路基两侧加宽,对旧路面进行挖补处理后,全幅做2*18cm二灰稳定碎石基层及(6+4)cm沥青混凝土面层。

  2、土工格栅的特性、工作机理及其作用

  土工格栅是一种高强度的土工合成材料,可分为塑料土工格栅、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,其中钢塑土工格栅是以高强钢丝,经特殊处理,与聚乙烯或聚丙烯,并添加其他辅助剂,通过挤压形成高强抗拉条带后,经纵、横按一定间距编制或夹合排列,采用特殊强化粘接的熔焊技术焊接其交接点后形成的加筋土工格栅。

  (1)钢塑土工格栅的特性:

  ①钢塑复合格栅的拉力由经纬编织的高强钢丝承担,在低应变能力下产生极高的抗拉模量,纵横向肋条协同作用,能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强地基的承载力、有效的约束土体的侧向位移,增强地基稳固性能。

  ②钢塑复合格栅的纵横向肋条的钢丝经纬编织成网,外包裹层一次成型,钢丝与外包裹层能协调作用,破坏伸长率很低(不大于3%)。钢塑复合土工格栅的主要受力单元为钢丝,蠕变量极低。

  ③通过生产过程中塑料表面的处理,压制有粗糙的花纹,可以增强格栅表面的粗糙程度,提高钢塑复合土工格栅与土体的摩擦系数。

  ④钢塑复合格栅的孔眼均匀,强度高,承载力强,能够实现高效、经济的加筋效果。

  ⑤钢塑复合格栅采用的高密度聚乙烯可以确保在常温下不受侵蚀;同时,聚乙烯的高分子性能也足以抵抗紫外线辐射所造成的老化,被广泛应用于公路软土地基加固、挡墙和路面抗裂工程领域。

  (2)土工格栅的工作机理及其作用:

  土工格栅加固路基的机理在于格栅与土的相互作用,这种相互作用主要表现为土粒与格栅之间的摩擦作用、嵌锁作用和被动阻抗作用,这三种作用能充分约束土颗粒的侧向位移,从而大大增加路基整体稳定性。在旧路拓宽过程中采用土工格栅,可以减少新旧路基的沉降差和不均匀沉降,从而减小后期路面纵向裂缝,其作用主要有以下方面:

  ①提高地基的承载力。通过土工格栅将其上部填料的垂直变形向水平方向扩散,使其上部填料的抗剪切变形能力得到充分的发挥,地基的承载力大大提高。

  ②增加路基的稳定性。由于土工格栅的抗拉强度高,不容易断裂,格栅节点及肋条形态结构合理,它的存在可以明显增加路基的整体稳定性。

  ③减少路基的不均匀沉降。当土工格栅受到上部路堤荷载作用时,土与格栅间要发生相对位移,并在界面上产生摩擦力,从而增加了对土横向变形的限制,土所受到的剪应力也必然减小,因此提高了整个土体的抗剪强度,减少了由土体侧向变形引起的瞬时沉降,同时也减少了整个路基的不均匀沉降。

  3、土工格栅的铺设方案

  研究试验证明,新拓宽段路基相比老路基有较大的沉降量,从而导致路面纵向裂缝,同时,由于结合部位处理不好,强度不足,也是导致纵缝的重要原因。为加强顶部新老路基的结合程度,减小和延缓路面开裂,可以在路基顶部铺设土工格栅。潍九路工程采用在路床顶部铺设两层钢塑土工格栅的方案,第一层设在12%石灰土底基层底部,第二层设在12%石灰土顶部。每层宽度为1米,以新旧路基结合部位为中心线,沿路线方向两侧对称铺设,具体铺设方案如下图所示:

  4、土工格栅的施工方法及注意事项

  (1)施工准备

  将原路基边坡清除30cm表土后,从老路边缘按1:1坡度进行削坡,然后开挖台阶。第一级台阶从旧路沥青路面边缘开始开挖,以后每级台阶伸入削坡后路基边坡80cm,每级台阶高80cm,台阶底面做成向路中心鮙倾斜3%的横坡。

  (2)路基处治

  路基施工时逐层回填压实,在回填至6%石灰土补强层底部时,对路基进行强夯处理,夯实标准以平均沉降量在5厘米之内为止。夯实完毕,对路基进行整平、压实。然后对路槽顶部60cm分别采用6%、8%、10%三层石灰土进行补强处理。

  (3)土工格栅铺设

  路槽形成后,经验收质量合格,开始进行路面施工。施工前,先对旧路进行切边处理,切除原沥青路面外侧50cm范围内上基层及沥青面层,保留底基层,然后备土进行石灰土底基层施工。在灰土路拌完成后,将内侧1.5米范围内灰土翻到外侧,清理干净底部后进行第一层土工格栅铺筑。然后把外侧翻拌均匀的灰土回填、整平、压实、洒水养生,再进行第二层土工格栅的铺设和新路面结构基层、面层铺筑。

  (4)注意事项

  土工格栅的铺设面应较为平整,格栅铺设时应人工拉紧,不允许出现褶皱和扭曲。土工格栅的搭接宽度应不小于20cm,搭接部分采用聚乙烯塑料绳呈“之”字形绑扎,用U形钉把土工格栅锚固紧。施工车辆、机械应避免行驶或停放在已铺好的土工格栅上,以免产生推移和破坏,影响施工质量。

  旧沥青路面外侧切边时要求切缝顺直,以利于压路机碾压,用小挖掘机挖除切割后的旧路面结构,人工配合风镐将切面修理整齐。灰土回填时应注意控制含水量,防止翻拌施工时水分流失过大,及时补充洒水。

  5、结语

  潍九路于2011年5月份完成,经过近一年来的通车运营,效果良好。说明在旧路改建过程中,使用土工格栅可以提高路基路面承载力、防止路面裂缝、延长路面使用寿命,保证道路交通安全,可以大大降低工程造价及今后的维护费用,其作用和意义是重大的,相信在未来的公路建设中,土工格栅将得到更加广泛的应用。

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