浅谈玻璃纤维土工格栅在养护工程中的应用

刘月金

(河北沧州交通运输局质监处)

1 选定路段

经研讨决定在国道307线献县段及省道正港线泊头段进行玻纤格栅的铺设试验段。两条线是我区东西运输和经济发展的重要通道，由于有些运输户受经济利益的驱使使超重、超载车辆增多，此线又是运输砂石料和煤炭的重要渠道，使道路车辙、坑槽、裂缝非常严重，更让我区养护资金的投入大大增加。为缓解这些病害的发生，延长道路的使用寿命和养护维修周期，我们采用在道路基层与面层之间加一层格栅织物，起到缓解和防止这些病害的作用。格栅的选用采用南通东南工程材料有限公司生产的GG2540A型玻璃纤维土工格栅。

2 玻纤土工格栅的特性

(1)高抗拉强度、低延伸率。(2)无长期蠕变。(3)较好的耐高温耐低温性能。(4)与沥青混合料有很好的相容性、具有嵌锁与限制作用。(5)优良的化学稳定性和耐劳化性。

玻璃纤维应用于沥青道路时，可在以下几方面发挥作用。

(1)抗疲劳开裂。沥青路面必须具有一定的承载能力，在规定的时间内不能发生疲劳破坏。沥青路面在直接与车轮接触的下面层受到压力，在轮载边缘以外的区域，面层受到拉力作用，由于两处受力区域所受力性质不同，而又彼此紧靠，因此在两块受力区域的交界处即力的突变处发生破坏，在长期荷载的作用下，发生疲劳开裂。

玻璃纤维土工格栅在沥青面层中，能够将上述的压应力与拉应力分散，在两块受力区域之间形成缓冲带，减少了应力突变对沥青面层的破坏。同时玻璃纤维土工格栅的低延伸率减少了路面的弯沉量，保证了路面不会发生过度变形。

(2)耐高温车辙。沥青混凝土在高温时具有流变性，在车辆荷载作用下，受力区域产生凹陷，车辆荷载撤除后，沥青面层无法完全恢复原状态，即产生了塑性变形，在车辆反复碾压的作用下，塑性变形不断积累，形成车辙。通过沥青面层结构分析可知，高温下的沥青混凝土在受到荷载的碾压作用，形成了微量的波形流变，面层中没有任何可以约束沥青混凝土流变的骨架材料，造成沥青面层流变的累积叠加，这是形成车辙的根本所在。

在沥青面层中使用玻璃纤维土工格栅，其在沥青面层中起到骨架作用，沥青混凝土中集料贯穿于格栅间，形成复合力学嵌锁体系，限制集料运动，增加了沥青面层中的横向约束力，沥青面层中各部分彼此牵制，防止了沥青面层的推移，从而起到抵抗车辙的作用。

(3)抗低温缩裂。严寒时期，沥青混凝土面层的温度近于气温，沥青混凝土遇冷收缩，产生拉应力，在受到荷载反复作用下，拉应力进一步增加，当拉应力超过沥青混凝土拉伸强度时，产生裂纹，在裂纹两端处，拉应力更加集中，裂纹逐步形成裂缝，造成病害。

玻纤土工格栅置于沥青中，使得沥青混凝土的拉伸强度大大提高，足够抵抗住较大的拉应力而不致发生路面破坏，即使因为局部区域产生微小裂纹，裂纹处的应力集中，经玻纤土工格栅的传递而消失，裂纹不会发展成裂缝。

(4)延缓反射裂缝。裂缝产生的反射有两种，一种是面层产生裂缝后，裂缝向下反射，破坏下层结构，降低路面结构强度，在雨水时节，水进入裂缝中，在交通荷载(轮胎压力)的反复抵压，水在裂缝中产生水压，水不断的冲击沥青混合料，导致裂缝扩大。另一种是旧面层原有裂缝，路基层或下层路基层产生的裂缝向上反射，新罩路面无法承受因底层移动而产生的剪切应力和抗伸应力，导致路面面层裂缝。

在沥青罩面层中加铺玻璃纤维土工格栅夹层，抑制应力，释放应变，增强沥青混凝土整体强度，达到防止裂缝向上或向下反射的目的。

根据玻璃纤维土工格栅的优良特性和特殊的表面处理，其作用有3种：(1)在石灰土基层表面铺设玻璃纤维土工格栅，增强基层的整体强度。再喷洒一层重油热沥青(或粘层油)起防水作用，它能有效阻止雨水对石灰土基层面的侵蚀，从而延长石灰土基层的使用寿命。(2)玻璃纤维土工格栅能有效阻止石灰土基层因疲劳开裂、低温收缩开裂等引起的裂缝向上对沥青路面产生反射裂缝。(3)玻璃纤维土工格栅能增强沥青混凝土，其增强作用就象钢筋增强水泥一样，能将路面的荷载应力均匀扩散，防止反射裂缝的产生，从而延长沥青路面的使用寿命。

3 玻璃纤维土工格栅在路面维修中的应用

按路面结构形式分类，有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面;按路面维修形式分类，有路面开裂等病害的维修和路面拓宽;按路面等级形式分类，有高速公路路面维修，一级公路路面维修，二级公路路面维修，市政路面维修。

沥青混凝土是使用最广泛的一种材料，用来保养或修复损坏的路面以及高等级沥青混凝土路面反射裂缝的预防，即使从结构上看是良好的路面，然而，一个主要的问题是，重新翻修路面后以及新建使用不久后路面常常开裂，这种开裂反映了道路原有结构中的缺陷，降低了路面的使用寿命，道路设计及施工部门已经采取了各种不同的措施来试图减轻消除反射性开裂的问题，但效果都不理想而玻璃纤维土工格栅的高抗拉强度，高弹性模量和低延伸率等特性，为消除反射裂缝提供了可靠的技术保证。对旧沥青混凝土路面维修，可采用锚固法或自粘法，在原路面上铺设玻璃纤维土工格栅。如原路面损坏严重，可在原路面上做30～40mm的细料沥青混合料找平层，再铺设玻璃纤维土工格栅，对旧水泥混凝土路面维修，采用自粘法、铺设玻璃纤维土工格栅。

4 经济效益

(1)面层中使用一层玻璃纤维土工格栅，可减少车辙现象50%，裂缝长度占面积百分比由0．39%减少到0．09%。延长路面使用寿命10～15年。

(2)基础层中使用一层玻璃纤维土工格栅，可节约结合料60%。

(3)路基层中使用一层玻璃纤维土工格栅，能提高路基承载力17%～43%。

(4)相同中面使用寿命使用一层玻璃纤维土工格栅，可节省沥青混合料30%。

(5)在公路工程中应用玻璃纤维土工格栅相当于投入工程造价1% ～2%的资金，可获得40%的经济效益。

5 施工方法

5．1 对原路面的要求

用玻纤土工格栅加筋沥青路面时，加铺格栅层以下的原路面应符合如下要求。

(1)加铺前对路面承载能力、纵向平整度、横向路拱的坡度与平顺性进行评定，若达不到设计标准应在加铺前作处理。

(2)如原有路面及基层有局部松散、坑槽、沉陷及扩散型裂缝，应事先修补，以保持表面状况良好。对车辙、沉陷路面需做30～40mm厚调平层。

(3)在摊铺前24h，进行路面清理清除尘土、松散颗粒及杂物，并进行交通管制严格控制车辆和行人在加铺格栅的作业面上通行。

(4)禁止在潮湿的路面上铺设。

(5)路表温度应在5～60℃，应干燥无尘。

5．2 浇洒粘层沥青

(1)各种粘层沥青用量应根椐工程的具体情况通过试洒决定，一般用量为 0．4 ～0．6kg/m2。

(2)在洒布粘层沥青后，开始进行玻纤土工格栅的铺设。铺设完玻纤土工格栅后，可用轻型胶轮压路机在其上作适度碾压，以确保玻纤土工格栅与原路面有良好的粘接。

(3)如果情况特殊，也可先铺设玻纤土工格栅，再浇洒粘层沥青，然后在土工格栅适量均匀地撒一些细粒石屑，在用轻型胶轮压路机在其上作适度碾压。

5．3 玻纤土工格栅的铺设

(1)铺设玻纤土工格栅时，应保证铺设平顺并使纵横向张紧，然后用钢钉或射钉把格珊固定，固定材料一般用Φ30×0．3mm铁皮和2英寸钢钉或射钉。

(2)铺设格珊的搭接，纵向接头搭接距离不小于15cm，横向接头搭接距离不小于10cm。纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅上。

(3)固定土工格珊时，不能将钉子钉于玻纤上，也不能用锤子直接敲击玻纤。固定后如发现钉子断裂或铁皮松动，则需予以重新固定。

(4)土工格珊铺设完毕后，应严格控制车辆在其上行驶，严禁车辆在其上急转向、急刹车和倾倒混合脚料，以防止对玻纤土工格栅造成损伤或破坏。

5．4 沥青混合料的摊铺

(1)沥青混合料的摊铺必须在确认土工格珊铺设良好并能满足沥青混合料摊铺进度后方可进行。

(2)在土工格珊上铺设混合料时，沥青层最小厚度为4cm。

(3)沥青混合料摊铺时应防止摊铺机的找平小车等金属构件损坏已铺设的玻纤土工格栅。

6 注意事项

(1)工人必须带手套。

(2)遇到需留出位置的障碍物，须用刀切段防碍，此位置的土工格珊。

(3)铺设时不允许起褶，因此，在铺设时必须有充足的拉力。

(4)土工格珊铺设并碾压后，只允许施工车辆或紧急车辆在其上行走，但应保证不因车辆的转弯或刹车对格珊造成损坏。

(5)已铺设玻纤土工格栅的路面，必须在当日完成面层沥青摊铺工作。

(6)将整卷格珊放在卡车后，注意其粘性面向下。

(7)确保放卷轴已锁定，布卷不致自由松动。

7 结束语

通过铺设格栅一年的分析，效果是很明显的。我们在小修段和中修段分别铺设格栅均未出现明显的病害，在未铺设格栅的小修挖补段和加铺格栅的小修段有明显的区别，有的挖补已出现裂缝甚至基础有问题又没有好的方法处理的已进行了重复挖补，已给养护资金的投入增加了很高的费用，但加铺格栅段通过一年的通车考验均未出现任何病害。从经济费用核算每平米格栅增加费用10元，但解决和缓解了水稳碎石、二灰碎石基础不易挖补给小修带来的困难，如出现重复挖补又能节约30%的费用。今后可大力推广使用。