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土工格栅的路用研究与实践

    

公路土工格栅是采用高分子聚合物的方式挤出板材,在一定温度下进行纵向或横向拉伸并对其进行冷却定型,通过加工方式形成网状结构的一种施工材料。由于大分子链在进行拉伸的过程中容易让成品具备一定的强度和形状,因此也让土工格栅具有了一定的耐腐蚀性和抗老
化性,可被广泛应用在高边坡处理、软基处理以及加挡墙施工中。
土工格栅作为加筋结构中一个非常重要的组成部分,其高强度与抗老化性是非常重要的性能指标。值得注意的是,在进行工程生产的过程中,需要添加适量的炭黑以加强土工格栅的抗老化性能,如果炭黑的含量低将会影响其抗老化能力,如果炭黑含量较高则会影响土工格栅的强度。因此,将炭黑的含量保持在2%以上最为适宜。
1 土工格栅网格形状
土工格栅在结构层中会承受较大的水平拉力并形成蜂窝状或者圆孔状。土工格栅网格中的平面尺寸由填料的粒径所决定。如果是菱形,其平面尺寸需要按照圆形的直径进行计算。一般情况下,使用的土工格栅直径如果是40mm,则粒土的最大粒径不能超过50mm,路基填土的粒
径也不能超过50mm。如果在相同的厚度情况下,圆孔格栅筋的断面密度会大于蜂窝形的断面密度。蜂窝形的受力条件较好,其矢量的角度为120°,菱形的矢量角度则为60°。因此,大多数情况下都会使用蜂窝形的土工格栅进行施工。土工格栅的幅宽一般为1.8m,在使用时如果没有
达到设定的宽度,需要对其进行黏合。
2 土工格栅技术指标
土工格栅是将废弃的塑料加入到塑化剂中进行二次生产得到的产物。在进行产品的技术指标评价时,要以抗拉强度和抗老化作为其性能评判指标;在使用过程中,需要根据结构层的层位,按照要求提出载荷的强度值;在解决抗老化问题时,可以使用紫外线老化或者时间老化的
方式。当土工格栅埋入土中后要考虑时间因素,尽可能地降低柔性并增加脆性,保证不损坏其抗拉强度,重点对老化后的抗拉强度进行试验,以判断该材料是否可以继续使用。有关试验测试方法参照化工或石化产品试验方法进行。生产厂商提供的产品合格证可供参考。
2.1 塑料类
聚丙烯材料和玻璃纤维是土工格栅的两种主要构成材料,其主要应用于柔性路面结构中。塑料类土木格栅属于一种高强度的产品,在制造过程中,主要是将聚乙烯或者聚丙烯进行压并形成一种具有规则图案的薄片材料。在加热控制的状态下可让长链分子变成一种有序的结构,从
而提高聚合物的抗拉强度。塑料类土工格栅作为一种整体的网格结构,具有一定的耐腐蚀性和耐老化性。
2.2 玻璃纤维类
玻璃纤维类的土工格栅,主要是以强度较高的玻璃纤维作为材质并配以一定量的黏性感压胶,将格栅与沥青路面进行完美结合。自黏性玻璃纤维格栅具有比较独特的特性,比如易建性、强腐蚀性等。易建性是指其不需要黏层就可以与沥青路面进行完美的结合且易于处理,并且因为玻璃纤维是由矽化物组合而成,其主要的成分与矽相同,不会对环境造成二次污染,非常适合应用在沥青路面施工中。
3 土工格栅路用场合
土工格栅属于一种开放式的网格结构,能将沥青混凝土牢固地嵌入到路面中并通过网格与路面进行紧密连接,避免出现黏结断层的问题。同时,由于格栅中的每一个网格都相当于一个独立的固定点,其抗拉强度在道路中能够发挥出非常重要的作用,可更好地弥补沥青混合料中存在的不足,对沥青路面的结构进行改善,尽可能地减少车辙,降低裂纹扩散,从而提高公路的使用寿命。
3.1 过湿土的支承层
天然地基处于过湿土的填方路段,该处填土路基无法有效压实时,可在天然土基上加铺土工格栅并填土压实,以在过湿土上形成有效的支承层。铺设土工格栅时纵边搭接宽度不小于20cm,横边搭接宽度不小于50cm,纵向边缘尽可能绑扎。
3.2 台背回填
当桥涵基础为桩式基础时,为减少台背填土的压力,分层填土时每40~60m加铺一层土工格栅,其纵向长度按可伸入可滑动面后的2~3m计算并施工。
3.3 非重力式挡土墙墙背回填
非重力式挡土墙的稳定性取决于墙背土的土压力,对于轻型挡墙来说,为减小其断面尺寸、增大抗倾覆力矩,要在墙背填料中加铺土工格栅。根据填料粒径决定土工格栅间距。桥涵方向可采取包复式以防土粒下滑。
3.4 石笼包装料
高速公路路堤下坡脚为河溪时,为保证边坡稳定性以防止风浪冲刷,在坡脚下的纵向安放块石石笼,该石笼包装袋可用土工格栅结扎制成。
3.5 反滤层
为有效排出穿越高速公路路基下的地下水,应禁止盲沟穿过路基并在其两侧制作砾石反滤层。为保证反滤层的断面完整,应在土工格栅筋肋内垫土工织物包容砾石,从而起到反滤效果,保证盲沟结构具备良好、持久的排水性能。
3.6 半填方路段防止滑坡
当高速公路路基处于以挖方为主、填方为辅的半填半挖方路段时,此刻路基中线处于挖方段,只有1/3路基宽度处于填方段,可能产生填方滑坡事故。因此,要将填方段加铺土工格栅,使下滑力沿格栅分解以防止滑坡。土工格栅的间距视填土粒径及填方高度而定,越往下间距越小。
填土下方为50cm,接近路肩时为1m。3.7 路基纵向填挖交界处的防止沉降开裂当高速公路路线切割并填充黄土沟壑时,会形成纵断
面上的填挖交界过渡段。由于黄土冲沟深而陡,填土也不易压实,可能会使路基填筑后的沉降不一,尤其是在修筑基层以后出现横向开裂。为防止路基的开裂,在填挖交界前后50m内分层加铺土工格栅,可以有效防止横向开裂。
3.8 防止反射裂缝
高速公路沥青路面裂缝的产生原因很多,比如置基层或底基层层位上的紧急电话用横向管,在安放时需要开槽施工,从而产生横向裂缝;与高速公路相交的联络线或交道是旧路加宽,此时可能会有纵向缝及板块缝产生;高速公路桥涵通道的搭板与路线衔接部分因结构厚度、材料
组成的不同使沥青面层产生横向裂纹等。为防止如上所述的裂纹反射到路面上来,在沥青底面层下加铺土工格栅是一种有效措施。
4 土工格栅的应用
土工格栅不仅可以用于道路新建以减少车辙的产生,还可以用于旧路改造中,通过加铺沥青路面中添加土工格栅以避免出现裂缝扩散现象,从而提高道路的使用寿命。
为了避免发生反射裂缝的情况,可以在加铺层的底部铺设土工格栅,经过大量的实验证明,将土工格栅铺设在底部,可以防止反射裂缝的出现;将土工格栅铺设在磨耗层,能够减少车辙的发生。
5 结语
土工格栅属于一种柔性的结构,具有较好的抗冻胀性、抗老化能力,比较适用于高边坡阴阳坡、挡土墙的工程建设中,提高工程的稳定性。土工格栅作为加筋结构中的主体,其抗老化能力是土工格栅的一项重要性能,但需要注意的是,在实际生产过程中需要添加3%左右的炭黑,才能够让抗老化的能力到工程的设计年限。
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(编辑:蔡海霄)
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