土工格栅在路基工程中的应用

崔建平

摘要：公路、铁路建设随着我国经济的快速稳定发展，作为撑起国民经济发展重要的交通运输线，在工程质量和通车里程上都得到质的飞跃，对我国经济的发展起到了举足轻重的作用。公路、铁路建设的重要基础是路基，特别是在一些高需要高填方地段，以及特殊地质构造地段，如：滑坡地带，对路基的要求就更高。本文对土工格栅在路基填方中的应用开展详细的阐述，为我国公路、铁路路基高难度、高技术的建设提供一些参考和帮助。

关键词：土工格栅 路基 填筑施工

0 引言

路基是按照路线的平面和纵断面要求和一定技术要求开挖或是填筑的土质或石质带状构造物，是道路的主要工程结构物。道路的结构形式和强度直接影响道路的使用品质。路基是道路工程的主体和基础，它和路面共同作用承受行车荷载和自然因素的作用。而路基病害的类型多种多样，产生原因也是错综复杂的，但是归根结底都是由于路基整体稳定性和强度不足造成的。因此，路基工程中的中心问题是路基的整体稳定性和路基的抗变形能力，后者直接影响路面使用性能和寿命，前者是保证行车的首要条件。路基即是线路的主体也是路面的基础，道路的使用品质受它质量好坏的直接影响。路基是暴露在大自然中，设置在地表，一般都要绵延百公里，甚至上千公里，而道路沿线水文、地质、地貌及气候条件多变，给路基建设带来了很大的挑战，在建设过程中，大量的土石方工程，也改变了沿线的自然状态，对道路通过区域生态平衡造成一定影响，因此要在施工中给予重视。

1 土工格栅

土工格栅（geogrid）是一种开孔的网格，这种网格通过定向拉伸而形成的平面网状，其特征是强度较高。制作土工格栅的原料多为聚丙烯、高密度聚乙烯，以及一些高分子聚合物，在这些材料中加入抗紫外线的辅助剂，经过一系列的热熔、挤出拉伸处理形成。在制造土工隔栅的过程中，通过定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向排列，在一定程度上增强了分子间的联结力。同其它土工合成材料相比，重量轻、抗拉强度高、变形小、延伸率低是土工格栅独特的优点，并且土工格栅在耐碱、耐酸、耐腐蚀和抗老化等方面也独具优势。

2 土工格栅的功能及特点

2.1 加筋作用。由于土工格栅在抗拉强度和张拉模量方面独具优势，凭借自身的物理特性土工格栅能将荷载和应力进行均匀的扩散。对沥青结构层来说，其徐变作用在一定程度上可以有效降低，进而防止沥青面层开裂；对软弱地基而言，可以大大减少作用于软基上的荷载压力。将土工格栅用于沥青面层中，因土工格栅具有分散压力的作用，在一定程度上减小面层的车辙深度。

2.2 土工格栅的抗拉强度在高摩阻力的作用下不断增强，一定程度上增强了网面层在结构层材料的剪切强度以及整体性。

2.3 抗变形作用。当局部不均匀的外力作用于土工格栅时，导致网孔在不同程度上发生变形，土工格栅凭借自身的特性能够将非均布荷载进行均匀传递。

2.4 压实作用。在形状方面，由于土工格栅约束层的网孔形状是相同的，不会影响上下层颗粒之间剪切阻力，并且格栅的刚度、网孔的嵌锁作用、抗拉强度三者之间相互作用，在一定程度上阻止了局部位移变形，巩固和强化了颗粒材料间的压实作用。

2.5 强度大，变形小、蠕变性小。这使得土工格栅能够应用到多种土壤环境中去，并且还能够满足高大挡土墙、桥台、陡坡的性能要求。

2.6 从土工格栅的铺设到搭接再到定位、平整不需耗费大量的人力物力就能够轻松完成。土工格栅不论是应用在道路工程还是铁路工程中，它的施工过程非常方便，操作简单，这就大大的缩短了工期，降低了费用成本。

2.7 土工格栅的力学性能非常高。虽然土工格栅重量很轻，但它的刚度和抗拉强度都很出色；而且它具有非常高的承载能力；在网孔与网孔之间存在嵌锁作用、咬合作用保证它有良好的稳定性，能够产生较大的摩擦力起到约束土壤侧向移动的作用。

2.8 老化速度慢，壽命长，具有耐酸、碱性，耐腐蚀性。对于塑料土工格栅来说，它具有良好的耐高温，耐低温的性能也非常优越，并且耐老化；耐腐蚀性，能够抵抗酸性、碱性物质的腐蚀。而玻璃格栅寿命在50-70年之间，具有熔点高的特性，并且整体性非常好。

由于土工格栅具备上述优势，被广泛应用于建筑工程、水利工程等领域，通常情况下，土工格栅作为加筋土结构中的筋材或土工复合材料的筋材等。

3 土工格栅的分类

3.1 根据原材料将土工格栅分为玻璃纤维类、塑料类以及涤纶纤维土工格栅等。

3.2 根据成型过程将土工格栅分为单向拉伸土工格栅和双向拉伸的土工格栅两种。经过纵向拉伸而形成的格栅构成单向土工格栅，对于单向土工格栅来说其单向抗拉强度较强；经过纵横两个方向拉伸而形成的格栅成为双向土工格栅，土工格栅的抗拉强度在两个方向都比较高，对于双向土工格栅来说，其网孔形状有矩形、菱形、六边形等，其强度也有所不同，网格尺寸也存在差异。

4 土工格栅在路基施工中的应用

土工格栅应用在路基中首先要确定设置土工格栅的部位，层数等。在设计时主要依据的思路是，先确定设置土工格栅的层面，之后根据土工格栅的力学性能确定设置的层数。例如在广元至巴中高速公路新建工程中，施工地形水田居多，内河网众多，很不利于路基的稳定。在利用土工格栅施工时，施工方将钢塑复合带格栅铺设在路基顶面以下20cm处，此时，土工格栅的设计结构和联合力以每延米横断裂荷载为20KN/m、以每延米纵断裂荷载为60KN/m为控制荷载进行设计。在设计土工格栅时要保证其具有足够的强度，对材料的顶破强度、握持抗拉强度、延伸率、刺破强度、撕裂强度等性能进行核算。

施工土工格栅的具体流程为：检测、清理下承层→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→摊铺上层路基土→碾压→检测。着重做好以下几方面的工作：

4.1 认真做好施工前的准备工作，首先就是要保证施工放样的准确无误。精确的施工放样有利于之后对路基宽度的控制以及保证合格的松铺厚度。为了施工放样的精准，可以利用标杆法沿纵、横方向每20m设置一根立杆。施工放样之后要对路基表面进行清理，清理路基范围内的杂草、树根、杂物、腐殖土、松软土等杂质，清理完毕之后对整个场地进行平整。在对基底土清理平整之后还要按照路基施工原则利用振动压路机或是重型轮胎压路机进行碾压夯实，要防止出现漏压的现象，并且保证碾压的质量达到合格，按照碾压原则“先轻后重，先静后振，先低后高，先慢后快，轮迹重叠”进行。

4.2 进行土工格栅的铺筑。在铺设土工格栅时要保证土工格栅平整、连续，不要出现凹凸不平、起皱折叠、扭曲不顺的情况。当碾压效果达到标准后，就能够进行下一步的土工格栅铺设了，铺筑土工格栅时主要有下列几步施工工序：首先是进行清理整平，之后进行铺筑施工，对铺筑了的土工格栅进行整平并进行固定，最后的工序就是要进行回填摊平的操作，再一次进行压实处理保证压实效果符合要求。除此之外还要注意铺设时搭接长度要严格遵守相关要求和规范中的规定，铺设是保证土工格栅的连续性，最少不小于20cm。当填方高度20cm以上时，每80cm就要铺设一层土工格栅；当填方高度在20m以下时，每40～50cm就要铺设一层土工格栅。铺设好一层土工格栅之后就要及时进行填土碾压，不要让土工格栅长期暴露在阳光下或是其他有腐蚀性环境下，这样会降低其使用性能。

4.3 对铺设好的土工格栅进行锚固。可以利用U型钉对铺设好了的土工格栅进行锚固处理，锚固时先锚固土工格栅的一端，再用横梁将土工格栅人工拉紧，不让其出现起皱现象。在斜坡上的土工格栅锚固时要留有一定的松弛度，防止石块引起土工格栅的变形过大。

5 结束语

将土工格栅应用于新建路面结构中，在一定程度上起到降低基层或面层的厚度、预防反射裂缝以及减少车辙的作用。将土工格栅设置在下部可以预防反射裂缝；将土工格栅铺设在沥青路面下面层上部可以降低温度裂缝；将土工格栅铺设在基层底部能够增加半刚性材料的整体的抗弯能力，延长基层的疲劳寿命。将土工格栅应用在道路改建过程中，可以提高路面的承载能力、减薄路面结构层的厚度、减小基层底面拉应力。在一定程度上，土工格栅能够有效抑制旧路裂缝的扩展、延长公路的使用寿命。但是，土工格栅在施工中铺设的方式，使用方式，以及土工格栅性能的检测方式等是新建路面、改建路面过程中需要解决的问题。

参考文献：

[1]李飞.谈土工格栅加筋土挡墙在高填方路基防护中的应用[J].道路与交通工程，2012（3）.

[2]张君小.土工格栅在铁路高填方路基中的应用[J].甘肃科技，2011（6）.

[3]杨英海，李龙方.土工格栅加筋新建及加铺沥青混凝土层路面应用的有限元分析[J].公路交通科技技术应用版，2011（10）.