改进加强型钢塑格栅创新研究

王子安

摘 要：对于改进加强型钢塑格栅的创新性技术研究，钢塑带在交接处分别将横肋带和纵肋带凸起，成为上凸下凹的咬合方式，将原来的凸结点改为平层叠合。改进加强型钢塑格栅具有高抗拉强度，交接点连接强度高，不易分离的特点，极大地增加了格栅与岩土体结合的紧密性和整体稳定性。该格栅具有良好的工程应用价值与经济效益，尤其适用于锚网支护，边坡和挡土墙防护工程。

关键词：加强型；应用价值；经济效益；稳定

中图分类号：U416 文献标识码：A

随着经济的快速发展，土建工程行业成为我国重要的经济增长行业，土工复合材料作为土木工程施工中一种常见的施工材料，也取得了迅速的发展，对我国土建工程的发展起着至关重要的作用，被广泛应用于各项土木工程施工中，受到了建筑业的一致好评。据中国产业调研网发布的中国土工复合材料行业现状分析与发展前景研究报告（2015年版）显示，现阶段，我国玻璃钢、土工复合材料行业面临一个新的大发展时期，如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下，土工复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。

钢塑格栅作为土工复合材料的一种，已经在现代高科技的发展起到无可比拟的作用，它的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。

传统钢塑格栅存在生产工艺过于复杂，成本较高等问题，很难大规模地运用于实际工程中。而且传统钢塑格栅已不能完全满足工程建设的需要，其缺点对工程安全造成了极大的隐患：传统钢塑格栅在经纬向交接点处剥离力小（仅30N），焊点容易开裂，造成施工困难，防侧移位的作用减小等问题；传统钢塑格栅采用横向肋条在上、纵向肋条在下的铺设方式，使得格栅在竖直放置时纵横向贴合岩土面不在一个平面，从而导致岩土层和混凝土层水平方向的移动所造成的单向网边剥落；在实际状况下，钢塑格栅受到的拉力极有可能是来自不同于纵横方向的斜拉力方向，导致格栅肋节点处的高分子聚乙烯层断裂，使得钢丝受支护体内部水分的腐蚀而断裂，这也是传统钢塑格栅普遍存在的问题。

而改进加强型钢塑格栅运用了创新设计，对传统钢塑格栅存在的一些问题做出了多方面的改进，使其在原有的传统性能基础上进一步优化，在经济、安全和社会效益方面有突破性进展，既有利于生产线的批量生产，更便于施工实施。而且改进加强型钢塑格栅，只是在传统钢塑格栅的生产线上稍微做了一些变化，比如增加对钢丝的压载模具，以便对新型钢塑格栅进行上下咬合，在材料使用方面，其Φ0.7×12新型钢塑格栅单条复合肋带钢丝用量增加约144mm/m，成本与传统钢塑格栅相差无几。

通过抗拉强度实验和挠度实验，分析研究的数据可以得到如下结论：在抗拉强度方面，改进加强型钢塑格栅的抗拉强度比同一规格穿透钢塑格栅的抗拉强度大；在挠度变形方面，改进加强型钢塑格栅挠度大于传统钢塑格栅，变形性能好。所以对于比较破碎的和表面凹凸不平的巷道围岩和岩体（土体）支护来说，改进加强型钢塑格栅的这种高抗拉强度和大挠度具有很好的固定围岩和顺应围岩变形的能力。因此，在巷道围岩支护和岩体（土体）支护领域，改进加强型钢塑格栅代替传统钢塑格栅具有可行性。

由此，在经纬向交界处上下咬合方面对传统钢塑格栅进行创新性改进，使其性能在原有的传统方式基础上进一步优化，在经济、安全方面有突破性进展，有利于生产工艺改进和批量生产。具体创新方式如下：经纬带交接点处咬合方式：改进加强型钢塑格栅在经纬向的交接点处分别将横肋带和纵肋带凸起，使之成为上凸下凹的咬合方式，如图1所示。将原来的凸结点改为平层叠合，使得其拉力在节点处无法传递，从而改变受力结构。同时在结点4个方向折痕处用加强胶粘剂，补平折痕，必要时可用具有防潮隔水功能的氯化聚氯乙烯涂层封闭弯折处，或在施工时在弯折处适当喷涂聚氨酯密封膏或硅酮密封膏，避免弯折处受力拉伸后压胶层开裂渗水锈蚀。这样既可以使交接处平整、光滑，提高表观质量，又可以降低交接点处结合层厚度，使得钢塑格栅的敷设要求低，与岩土层和混凝土层结合更紧密，从而钢塑格栅的特性发挥到最大。

改进加强型钢塑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，充分发挥改进加强型钢塑格栅对土体的嵌锁作用。其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%）。改进加强型钢塑格栅的主要受力单元为钢丝，蠕变量极低。格栅的幅宽可达6m，从而实现高效、经济的加筋效果。其采用的高密度聚乙烯可以确保在常温下不会受到酸碱及盐溶液，或油类的侵蚀；不会受到水溶解或微生物的侵害。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。格栅受力后纵横肋条协同作用，不会产生结点的拉裂或破损。而实际工程中，在填料的压实后，因此未受到紫外线光和氧的侵蚀，因此完全可以满足永久性工程建设的要求。改进加强型钢塑格栅与传统格栅相比更具有强度大、承载力强、抗腐蚀、防老化、摩擦系数大、孔眼均匀、施工方便、使用寿命长等特点。更适应于深海作业、堤岸加固，从根本上解决了其他材料做石笼因长期受海水冲蚀而造成的强度低、耐腐蚀性能差、使用寿命短等技术难题。改进加强型钢塑格栅能有效地避免在施工过程中被机具碾压、破坏而造成的施工损伤。

除此之外，其经济和社会效益较为突出，具体体现在以下方面：

（1）格栅结点改进设计：增强了结点连接强度，确保结点在正常受力条件下不脱离、不破断。改进的连接方式对原格栅条本身不造成伤害，弯折式设计由支护刚性抵抗变为柔性抵抗，体现了支护体受力的弹性变形，迎合了支护体的初期变形要求，避免了刚性破坏，提高了材料耐久性。弯折处加注硅酮胶，避免了格栅条弹性拉伸时包裹层破坏，导致钢丝外露而引起锈蚀断裂，从而提高了支护结构效果和寿命。

（2）斜式单向和双向拉环布置便于施工和布置格栅。一方面，增加了格栅布设与岩体（土体）的结合紧密性，便于喷层或浇筑，避免了喷层或混凝土的浪费，使得支护结构均匀一致；另一方面，由于可用短钢筋进行固定，减少了支护土钉或锚杆用量，降低劳动强度，提高作业效率，改善支护效果。

（3）十字交叉式结点加强设计，有效地解决了岩体（土体）不规则导致格栅不规则受力和偏向受力时结点拉裂和格栅条护层破裂等问题，提高了使用效果和支护体的寿命。

改进加强型钢塑格栅作为新型土工材料在调整巷道围岩应力，协调围岩变形方面相对于传统金属网支护具有较强的适用性，特别是钢塑格栅节点处的注塑连接方式，更是保证了钢塑格栅整体支护稳定性。因此改进加强型钢塑格栅具有良好的发展前景，是近年来发展最快最具代表性的土工材料，不管是在国内还是在国外它的产品性能及应用受到一致的好评。对比而言，用了钢塑土工格栅的路面要比没用钢塑土工格栅的路面寿命要长十几年，如此的效果被广泛地应用，钢塑格栅将广泛应用于地上及地下的支护工程。改进加强型钢塑格栅具有价格低廉，使用寿命长，地基改善良好等优点，全方面地解决了现如今传统土工格栅的不足。我国建筑业快速发展的现在，急需这种改进加强型钢塑格栅来弥补传统土工格栅的不足。因此，改进加强型钢塑格栅具备良好的市场前景与发展空间，全国的房地产开发商，大型国有建筑公司都是改进加强型钢塑格栅的潜在客户。

参考文献

[1]杨海涛.悬臂式钢筋混凝土挡土墙加设钢塑土工格栅加筋带的探讨[J].水利建设与管理，2014，14（5）：26-36.

指导教师：贾宏俊