路基加宽施工中土工格栅加筋技术优化

罗 敏

（赫山区公路建设养护中心,湖南 益阳 413000）

我国道路交通的快速发展有力推动了社会经济的发展，但是随着交通运输需求的持续增长，使用年限较长的道路需要加宽路基，以提高路基质量和载荷。而路基加宽不均匀沉降是一个关键问题，可以使用土工格栅加筋技术来增强土体结构，从而提高路用性能[1]。本文对土工格栅加筋技术的优势进行了简要介绍，在此基础上结合某公路改扩建工程，探讨土工格栅加筋施工技术的关键参数及施工优化措施，对于提高我国公路路基加宽施工质量，推动公路改扩建工程建设具有一定的参考意义。

1 公路工程应用土工格栅加筋技术的优势

（1）随着我国交通运输总量的不断增长，建成年代较久的公路难以有效满足交通需求[2]。改扩建原有公路比新建公路更快捷，成本更低。在道路改扩建工程中，加宽现有路基是常见的改扩建方式，而土工格栅加筋的设计使用年限可长达130年。

（2）在道路改扩建项目中合理使用土工格栅加筋，可以有效控制新旧路基衔接处的土体侧移，从而有效控制不均匀沉降，进而保证路基加宽施工效果。

（3）土工格栅网孔中上下集料之间会相互作用、相互嵌挤，从而增强土体的内部稳定性，进而提升路基加宽填土质量。

2 路基加宽项目概况

（1）某高速公路K段施工设计要求，在纵向新旧路基衔接处的路基底层布设3层土工格栅，旨在防止路基不均匀沉降；现有路面宽度12 m，加宽后达到18 m，采取路两边同时加宽的方式施工[3]。

（2）该公路路基土体主要由中度风化的泥岩组成，原有路基主要由硬质黏土组成。

（4）经勘测调查，拟将K275+000～K275+378、K278+519～K280+000、K280+600～K280+220和K360+600～B361+120作为土工格栅加筋施工试验段，具体工程量见表1 。

表1 施工段落参数

3 应用有限元分析优化土工格栅施工设计参数

3.1 建立有限元模型

（1）通过建模进行有限元分析，根据强度折减法求得公路路基稳定系数为1.57，以满足施工设计要求。因此，本次有限元分析无须考虑路基的整体稳定性。

（2）本次加宽路基的路堤二维设计，见图1。

（3）根据上图给出的二维路堤设计情况，对土工格栅加筋施工进行三维有限元建模，模型分为四层，从上到下分别为沥青路面、黏土填土层、原有路基、地基岩层。

3.2 建立数字模型

为加强路基有效连接，使用土工格栅加筋技术，现基于分析程序MIDAS/GTS，建立数值模型，数值模型计算参数出值见表2。

3.3 结果分析

（1）在建模的基础上对土工格栅加筋强度特性进行有限元分析。

（2）以新旧路基衔接部位的侧向位移，作为施工质量控制基准，分别对间距0.4 m、0.8 m、1.2 m的土工格栅加筋效果进行比较分析，同时分别对格栅长度3 m、4 m、5 m时的土工格栅加筋效果进行比较分析，具体比较结果见图2、图3。

表2 数值模型计算参数

图2 不同格栅间距时加宽路基的加筋效果

图3 不同格栅长度时加宽路基的加筋效果

（3）根据施工现场勘测和有限元分析得出结论：加筋间距、格栅长度均对加筋效果有较大影响，其中加筋间距应控制在0.4～0.8 m范围，格栅长度应控制在4 m左右。

4 土工栅格加筋施工技术优化措施

4.1 施工准备

（1）做好测量放样，放出边桩、路堤坡脚，以确定道路加宽范围。

（2）场地平整，做好地基土体前期处理后进行土工格栅加筋施工，完成路基加宽，提高公路施工质量。

4.2 铺设加筋的土工格栅

（1）土工格栅，加筋网孔型号为30 mm×40 mm，施工材料质量检测的参数，必须满足表3：

（2）施工时，路基基底以下，间隔0.6 m布设铺设一层抗拉强度为30 kN/m的塑料土工格栅；在填高不低于4 m的路基区域中，从基底以下间隔1.2 m铺设一层抗拉强度为30 kN/m的加筋土工格栅。

（3）铺设土工格栅时，需将土工格栅沿路基台阶内部，向坡内侧方向铺设，保证格栅的长度满足宽度要求，避免格栅变形或重叠。

（4）应该先清除地面上的杂物，在铺设相邻的纵向加筋土工格栅时，应该按照施工设计标准，通过搭接、缝接的方式增加面积，并使其平整顺直，避免变形扭曲[4]。

4.3 底层土工格栅铺设

（1）在路基加宽施工过程中必须合理确定铺设位置，可通过放桩方式确定土工格栅的铺设作业区域。

（2）确保平整、顺直的铺设加筋土工格栅，采用缝接法或搭接法连接底层土工格栅，应采用“U”形钉固定格栅，防止皱褶、扭曲。

（3）在加宽路基底层时，先铺设完土工格栅，然后在道路两侧同步开展土方填筑作业，先填筑道路两边，在填筑道路中间，填筑厚度不小于35 cm，并压路机等设备对路面进行压实平整，确保土方填筑符合施工设计中的压实质量要求。

4.4 上层土工格栅铺设施工

（1）在加宽路基时，底层格栅铺设、土方开挖、回填、压实等工序完成后，经检测确认土工格栅铺设质量满足设计要求的基础上，开始进行上层土工格栅铺设。

（2）上层土工格栅的铺设和搭接方法与底层土工格栅施工设计要求相似，唯一的区别是上层土工格栅铺设需要确保格栅的宽度与土层顶部宽度相等。

表3 施工材料质量检测的参数信息

表4 质量验收检测标准

（3）铺设加筋土工格栅后，进行土方回填，控制好填筑压实度，确保土体性能指标达到质量标准[5]。

4.5 施工质量检验及养护

（1）要认真做好土工格栅加筋段的路基验收工作，保证施工质量，质量验收检测标准见以表4。

（2）完成土工格栅铺设作业后，要进行必要的养护，采用人工方式铺设上层填料，及时回填路基土方，并尽快进行压实，避免长时间暴晒，影响土工格栅的性能。

（3）施工结束，经过验收合格后需要对路基进行养护，养护时间不少于28天，以确保加宽路基的使用性能。

5 结论

综上所述，土工格栅加筋技术，可以有效解决公路新旧路基结构衔接不牢固的问题。利用格栅对土壤层的外力作用，能增强土体内部结构的稳定性，从而有效预防新旧路基不均匀沉降，减少裂缝产生，这对于提高路基加宽施工质量来说非常重要，将影响高速公路的整体路用性能。土工格栅加筋技术施工便捷，操作简单，但技术人员需高度重视标准化施工要求，并确保严格按照施工设计要求，选择合格的建筑材料，并且在每个施工工序中严格遵守质量要求，从而有效确保路基加宽施工质量。