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土工格柵在路基工程中的應(yīng)用
公路、鐵路建設(shè)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)定發(fā)展，作為撐起國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的交通運(yùn)輸線，在工程質(zhì)量和通車?yán)锍躺隙嫉玫劫|(zhì)的飛躍，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用。公路、鐵路建設(shè)的重要基礎(chǔ)是路基，特別是在一些高需要高填方地段，以及特殊地質(zhì)構(gòu)造地段，如：滑坡地帶，對(duì)路基的要求就更高。本文對(duì)土工格柵在路基填方中的應(yīng)用開展詳細(xì)的闡述，為我國(guó)公路、鐵路路基高難度、高技術(shù)的建設(shè)提供一些參考和幫助。
路基是按照路線的平面和縱斷面要求和一定技術(shù)要求開挖或是填筑的土質(zhì)或石質(zhì)帶狀構(gòu)造物，是道路的主要工程結(jié)構(gòu)物。道路的結(jié)構(gòu)形式和強(qiáng)度直接影響道路的使用品質(zhì)。路基是道路工程的主體和基礎(chǔ)，它和路面共同作用承受行車荷載和自然因素的作用。而路基病害的類型多種多樣，產(chǎn)生原因也是錯(cuò)綜復(fù)雜的，但是歸根結(jié)底都是由于路基整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度不足造成的。因此，路基工程中的中心問題是路基的整體穩(wěn)定性和路基的抗變形能力，后者直接影響路面使用性能和壽命，前者是保證行車的首要條件。路基即是線路的主體也是路面的基礎(chǔ)，道路的使用品質(zhì)受它質(zhì)量好壞的直接影響。路基是暴露在大自然中，設(shè)置在地表，一般都要綿延百公里，甚至上千公里，而道路沿線水文、地質(zhì)、地貌及氣候條件多變，給路基建設(shè)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，在建設(shè)過(guò)程中，大量的土石方工程，也改變了沿線的自然狀態(tài)，對(duì)道路通過(guò)區(qū)域生態(tài)平衡造成一定影響，因此要在施工中給予重視。
1 土工格柵
土工格柵（geogrid）是一種開孔的網(wǎng)格，這種網(wǎng)格通過(guò)定向拉伸而形成的平面網(wǎng)狀，其特征是強(qiáng)度較高。制作土工格柵的原料多為聚丙烯、高密度聚乙烯，以及一些高分子聚合物，在這些材料中加入抗紫外線的輔助劑，經(jīng)過(guò)一系列的熱熔、擠出拉伸處理形成。在制造土工隔柵的過(guò)程中，通過(guò)定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向排列，在一定程度上增強(qiáng)了分子間的聯(lián)結(jié)力。同其它土工合成材料相比，重量輕、抗拉強(qiáng)度高、變形小、延伸率低是土工格柵獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，并且土工格柵在耐堿、耐酸、耐腐蝕和抗老化等方面也獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。
2 土工格柵的功能及特點(diǎn)
2.1 加筋作用。由于土工格柵在抗拉強(qiáng)度和張拉模量方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，憑借自身的物理特性土工格柵能將荷載和應(yīng)力進(jìn)行均勻的擴(kuò)散。對(duì)瀝青結(jié)構(gòu)層來(lái)說(shuō)，其徐變作用在一定程度上可以有效降低，進(jìn)而防止瀝青面層開裂；對(duì)軟弱地基而言，可以大大減少作用于軟基上的荷載壓力。將土工格柵用于瀝青面層中，因土工格柵具有分散壓力的作用，在一定程度上減小面層的車轍深度。
2.2 土工格柵的抗拉強(qiáng)度在高摩阻力的作用下不斷增強(qiáng)，一定程度上增強(qiáng)了網(wǎng)面層在結(jié)構(gòu)層材料的剪切強(qiáng)度以及整體性。
2.3 抗變形作用。當(dāng)局部不均勻的外力作用于土工格柵時(shí)，導(dǎo)致網(wǎng)孔在不同程度上發(fā)生變形，土工格柵憑借自身的特性能夠?qū)⒎蔷己奢d進(jìn)行均勻傳遞。
2.4 壓實(shí)作用。在形狀方面，由于土工格柵約束層的網(wǎng)孔形狀是相同的，不會(huì)影響上下層顆粒之間剪切阻力，并且格柵的剛度、網(wǎng)孔的嵌鎖作用、抗拉強(qiáng)度三者之間相互作用，在一定程度上阻止了局部位移變形，鞏固和強(qiáng)化了顆粒材料間的壓實(shí)作用。
2.5 強(qiáng)度大，變形小、蠕變性小。這使得土工格柵能夠應(yīng)用到多種土壤環(huán)境中去，并且還能夠滿足高大擋土墻、橋臺(tái)、陡坡的性能要求。
2.6 從土工格柵的鋪設(shè)到搭接再到定位、平整不需耗費(fèi)大量的人力物力就能夠輕松完成。土工格柵不論是應(yīng)用在道路工程還是鐵路工程中，它的施工過(guò)程非常方便，操作簡(jiǎn)單，這就大大的縮短了工期，降低了費(fèi)用成本。
2.7 土工格柵的力學(xué)性能非常高。雖然土工格柵重量很輕，但它的剛度和抗拉強(qiáng)度都很出色；而且它具有非常高的承載能力；在網(wǎng)孔與網(wǎng)孔之間存在嵌鎖作用、咬合作用保證它有良好的穩(wěn)定性，能夠產(chǎn)生較大的摩擦力起到約束土壤側(cè)向移動(dòng)的作用。
2.8 老化速度慢，壽命長(zhǎng)，具有耐酸、堿性，耐腐蝕性。對(duì)于塑料土工格柵來(lái)說(shuō)，它具有良好的耐高溫，耐低溫的性能也非常優(yōu)越，并且耐老化；耐腐蝕性，能夠抵抗酸性、堿性物質(zhì)的腐蝕。而玻纖格柵壽命在50-70年之間，具有熔點(diǎn)高的特性，并且整體性非常好。
由于土工格柵具備上述優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于建筑工程、水利工程等領(lǐng)域，通常情況下，土工格柵作為加筋土結(jié)構(gòu)中的筋材或土工復(fù)合材料的筋材等。
3 土工格柵的分類
3.1 根據(jù)原材料將土工格柵分為單向塑料土工格柵，雙向塑料土工格柵，鋼塑復(fù)合土工格柵，玻璃纖維土工格柵，經(jīng)編滌綸土工格柵等。
3.2 根據(jù)成型過(guò)程將土工格柵分為單向拉伸土工格柵和雙向拉伸的土工格柵兩種。經(jīng)過(guò)縱向拉伸而形成的格柵構(gòu)成單向土工格柵，對(duì)于單向土工格柵來(lái)說(shuō)其單向抗拉強(qiáng)度較強(qiáng)；經(jīng)過(guò)縱橫兩個(gè)方向拉伸而形成的格柵成為雙向土工格柵，土工格柵的抗拉強(qiáng)度在兩個(gè)方向都比較高，對(duì)于雙向土工格柵來(lái)說(shuō)，其網(wǎng)孔形狀有矩形、菱形、六邊形等，其強(qiáng)度也有所不同，網(wǎng)格尺寸也存在差異。
4 土工格柵在路基施工中的應(yīng)用
土工格柵應(yīng)用在路基中首先要確定設(shè)置土工格柵的部位，層數(shù)等。在設(shè)計(jì)時(shí)主要依據(jù)的思路是，先確定設(shè)置土工格柵的層面，之后根據(jù)土工格柵的力學(xué)性能確定設(shè)置的層數(shù)。例如在廣元至巴中高速公路新建工程中，施工地形水田居多，內(nèi)河網(wǎng)眾多，很不利于路基的穩(wěn)定。在利用土工格柵施工時(shí)，施工方將鋼塑復(fù)合帶格柵鋪設(shè)在路基頂面以下20cm處，此時(shí)，土工格柵的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和聯(lián)合力以每延米橫斷裂荷載為20KN/m、以每延米縱斷裂荷載為60KN/m為控制荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)土工格柵時(shí)要保證其具有足夠的強(qiáng)度，對(duì)材料的頂破強(qiáng)度、握持抗拉強(qiáng)度、延伸率、刺破強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等性能進(jìn)行核算。
施工土工格柵的具體流程為：檢測(cè)、清理下承層→人工鋪設(shè)土工格柵→搭接、綁扎、固定→攤鋪上層路基土→碾壓→檢測(cè)。著重做好以下幾方面的工作：
4.1 認(rèn)真做好施工前的準(zhǔn)備工作，首先就是要保證施工放樣的準(zhǔn)確無(wú)誤。精確的施工放樣有利于之后對(duì)路基寬度的控制以及保證合格的松鋪厚度。為了施工放樣的精準(zhǔn)，可以利用標(biāo)桿法沿縱、橫方向每20m設(shè)置一根立桿。施工放樣之后要對(duì)路基表面進(jìn)行清理，清理路基范圍內(nèi)的雜草、樹根、雜物、腐殖土、松軟土等雜質(zhì)，清理完畢之后對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行平整。在對(duì)基底土清理平整之后還要按照路基施工原則利用振動(dòng)壓路機(jī)或是重型輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓夯實(shí)，要防止出現(xiàn)漏壓的現(xiàn)象，并且保證碾壓的質(zhì)量達(dá)到合格，按照碾壓原則“先輕后重，先靜后振，先低后高，先慢后快，輪跡重疊”進(jìn)行。
4.2 進(jìn)行土工格柵的鋪筑。在鋪設(shè)土工格柵時(shí)要保證土工格柵平整、連續(xù)，不要出現(xiàn)凹凸不平、起皺折疊、扭曲不順的情況。當(dāng)碾壓效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，就能夠進(jìn)行下一步的土工格柵鋪設(shè)了，鋪筑土工格柵時(shí)主要有下列幾步施工工序：首先是進(jìn)行清理整平，之后進(jìn)行鋪筑施工，對(duì)鋪筑了的土工格柵進(jìn)行整平并進(jìn)行固定，最后的工序就是要進(jìn)行回填攤平的操作，再一次進(jìn)行壓實(shí)處理保證壓實(shí)效果符合要求。除此之外還要注意鋪設(shè)時(shí)搭接長(zhǎng)度要嚴(yán)格遵守相關(guān)要求和規(guī)范中的規(guī)定，鋪設(shè)是保證土工格柵的連續(xù)性，最少不小于20cm。當(dāng)填方高度20cm以上時(shí)，每80cm就要鋪設(shè)一層土工格柵；當(dāng)填方高度在20m以下時(shí)，每40～50cm就要鋪設(shè)一層土工格柵。鋪設(shè)好一層土工格柵之后就要及時(shí)進(jìn)行填土碾壓，不要讓土工格柵長(zhǎng)期暴露在陽(yáng)光下或是其他有腐蝕性環(huán)境下，這樣會(huì)降低其使用性能。
4.3 對(duì)鋪設(shè)好的土工格柵進(jìn)行錨固?？梢岳肬型釘對(duì)鋪設(shè)好了的土工格柵進(jìn)行錨固處理，錨固時(shí)先錨固土工格柵的一端，再用橫梁將土工格柵人工拉緊，不讓其出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。在斜坡上的土工格柵錨固時(shí)要留有一定的松弛度，防止石塊引起土工格柵的變形過(guò)大。
5 結(jié)束語(yǔ)
將土工格柵應(yīng)用于新建路面結(jié)構(gòu)中，在一定程度上起到降低基層或面層的厚度、預(yù)防反射裂縫以及減少車轍的作用。將土工格柵設(shè)置在下部可以預(yù)防反射裂縫；將土工格柵鋪設(shè)在瀝青路面下面層上部可以降低溫度裂縫；將土工格柵鋪設(shè)在基層底部能夠增加半剛性材料的整體的抗彎能力，延長(zhǎng)基層的疲勞壽命。將土工格柵應(yīng)用在道路改建過(guò)程中，可以提高路面的承載能力、減薄路面結(jié)構(gòu)層的厚度、減小基層底面拉應(yīng)力。在一定程度上，土工格柵能夠有效抑制舊路裂縫的擴(kuò)展、延長(zhǎng)公路的使用壽命。但是，土工格柵在施工中鋪設(shè)的方式，使用方式，以及土工格柵性能的檢測(cè)方式等是新建路面、改建路面過(guò)程中需要解決的問題。
塑料土工格柵詳細(xì)講解
塑料土工格柵是經(jīng)過(guò)拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網(wǎng)材，按其制造時(shí)拉伸方向的不同可為單向拉伸和雙向拉伸兩種。它是在經(jīng)擠壓制出的聚合物板材（原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯）上沖孔，然后在加熱條件下施行定向拉伸。單向拉伸土工格柵只沿板材長(zhǎng)度方向拉伸制成，而雙向拉伸土工格柵則是繼續(xù)將單向拉伸的土工格柵再在與其長(zhǎng)度垂直的方向拉伸制成。
由于塑料土工格柵在制造中聚合物的高分子會(huì)隨加熱延伸過(guò)程而重新排列定向，加強(qiáng)了分子鏈間的聯(lián)結(jié)力，達(dá)到了提高其強(qiáng)度的目的。其延伸率只有原板材的10%～15%。如果在土工格柵中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有較好的耐酸、耐堿、耐腐蝕和抗老化等耐久性能。
先了解下單向拉伸塑料土工格柵吧
一、什么是單向塑料土工格柵：
單向塑料土工格柵是以高密度聚乙烯（HDPE）為原材料，經(jīng)擠出壓成薄板再?zèng)_規(guī)則孔網(wǎng)，然后縱向拉伸而成的土工格柵。
二、單向塑料土工格柵有什么特性：
1、高分子成定向線性狀態(tài)并形成分布均勻、節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度高的長(zhǎng)橢圓形網(wǎng)狀整體性結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)高的抗拉強(qiáng)度和剛性，給土壤提供了理想的力的承擔(dān)和擴(kuò)散的連鎖系統(tǒng)。
2、單向塑料土工格柵的突出優(yōu)點(diǎn)是在長(zhǎng)期持續(xù)載荷作用下變形（蠕變）的傾向很小，抗蠕變強(qiáng)度大大優(yōu)于其它材料的土工格柵，對(duì)于提高工程使用壽命具有重要作用。
3、格柵網(wǎng)孔與土體之間的咬合和互鎖作用，構(gòu)成了一個(gè)高效的應(yīng)力傳遞機(jī)構(gòu)，使局部載荷能迅速有效地?cái)U(kuò)散到大面積的土體中去，從而實(shí)現(xiàn)降低局部破壞應(yīng)力，提高工程使用壽命之目的。
三、單向塑料土工格柵的工程應(yīng)用：
單向塑料土工格柵是一種高強(qiáng)度土工合成材料。廣泛應(yīng)用于堤壩、隧洞、碼頭、公路、鐵路、建筑等領(lǐng)域。
四、單向塑料土工格柵其主要用途如下：
1. 增強(qiáng)路基，可有效地分配擴(kuò)散載荷，提高路基的穩(wěn)定性和承載力，延長(zhǎng)使用壽命；
2. 可承受更大的交變載荷；
3. 防止路基材料流失造成的路基變形、開裂； 單向塑料土工格柵
4. 使擋土墻后的填土自承能力提高，減少擋土墻的土壓力，節(jié)省費(fèi)用，延長(zhǎng)使用壽命，并降低維修費(fèi)用；
5. 結(jié)合噴錨混凝土施工方法進(jìn)行邊坡維護(hù)，不僅可節(jié)省30%—50%的投資，而且可以縮短工期一倍以上；
6. 在公路的路基和面層中加入土工格柵，可以降低彎沉，減少車轍，推遲裂縫出現(xiàn)時(shí)間3—9倍，可減少結(jié)構(gòu)層厚度達(dá)36%；
7. 適用于各種土壤，無(wú)需異地取材，省工省時(shí)；
8. 施工簡(jiǎn)單快捷，可大大降低施工成本。
再了解一下雙向拉伸塑料土工格柵吧
一、什么是雙向拉伸塑料土工格柵：
雙向拉伸塑料土工格柵是以聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）為原料，經(jīng)塑化擠出板材、沖孔、加熱、縱向拉伸、橫向拉伸而成。
二、雙向拉伸塑料土工格柵有什么特性：
雙向拉伸塑料土工格柵在縱向和橫向上都具有很大的拉伸強(qiáng)度，這種結(jié)構(gòu)在土壤中能夠提供一個(gè)更為有效的力的承擔(dān)和擴(kuò)散的理想連鎖系統(tǒng)，適應(yīng)于大面積永久性承載的地基補(bǔ)強(qiáng)。
三、雙向拉伸塑料土工格柵的工程應(yīng)用：
適用于各種堤壩和路基補(bǔ)強(qiáng)、邊坡防護(hù)、洞壁補(bǔ)強(qiáng)，大型機(jī)場(chǎng)、停車場(chǎng)、碼頭貨場(chǎng)等永久性承載的地基補(bǔ)強(qiáng)。
1. 增大路（地）基的承載力，延長(zhǎng)路（地）基的使用壽命。
2. 防止路（地）面塌陷或產(chǎn)生裂紋，保持地面美觀整齊。
3. 施工方便，省時(shí)，省力，縮短工期，減少維修費(fèi)用。
4. 防止涵洞產(chǎn)生裂紋。
5. 增強(qiáng)土坡，防止水土流失。
6. 減少墊層厚度，節(jié)約造價(jià)。
7. 支撐邊坡植草網(wǎng)墊的穩(wěn)定性綠化環(huán)境。
8. 可取代金屬網(wǎng)，用于煤礦井下假頂網(wǎng)。
土工格柵規(guī)格型號(hào)：
玻纖土工格柵：幅寬1米--6米，拉力20×20KN，30×30KN，40×40KN，50×50KN，60×60KN，80×80KN，100×100K，120×120KN，150×150KN等
滌綸土工格柵：幅寬1米--6米，20×20KN，25×25KN，30×30KN，35×35KN，40×40KN，50×50KN，60×60KN，70×70KN，80×80KN，90×90KN，100×100KN，120×120KN等
雙向塑料格柵：幅寬1米--6米，拉力15×15KN，20×20KN，25×25KN，30×30KN，40×40KN，50×50KN等
單向塑料格柵：幅寬1.0米--2.5米。拉力35KN，50KN，80KN，90KN，100KN，110KN，280KN等
鋼塑土工格柵：幅寬3-6m：拉力30×30KN，40×40KN，50×50KN，80×80KN，150-150KN等
阻燃土工格柵：幅寬1-4m 拉力15×15KN，20×20KN，25×25KN，30×30KN，40×40KN等
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