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摘要：首先對(duì)土工格柵材料性能進(jìn)行了研究，包括土工格柵材料的選擇、土工格柵半剛性材料性能、加鋪土工格柵路面結(jié)構(gòu)理論。重點(diǎn)就土工格柵在公路加寬工程建設(shè)中的應(yīng)用展開(kāi)探討。結(jié)論證實(shí)，舊路頂面鋪設(shè)土工格柵，可減小改建路面底層拉應(yīng)力，建議在公路改建中使用模量較大的土工格柵。使其具有較高的剛度。

關(guān)鍵詞：公路路基工程；土工格柵；加筋施工技術(shù)

0引言

土工格柵是聚合物材料經(jīng)定向拉伸形成的具有開(kāi)孔網(wǎng)絡(luò)，以聚丙烯及其他高分子聚合物為原料，經(jīng)熱熔等工藝生產(chǎn)制成。土工格柵使聚合物分子沿拉伸方向排列，加強(qiáng)了分析鏈間的連接力，具有重量輕，變形小等優(yōu)點(diǎn)?？煞稚⒑奢d，改善土體，在加強(qiáng)新老路基間的連接，控制兩者的沉降差異方面具有良好的效果。本文目的是通過(guò)對(duì)公路路基加寬的土工格柵施工工藝的研究，對(duì)類(lèi)似工程建設(shè)提出可行參考。

1土工格柵材料性能研究

1.1土工格柵材料的選擇

土工格柵具有較高的抗拉強(qiáng)度與張拉模量，能將荷載應(yīng)力均勻分散，可大大減少作用于軟基上的荷載壓力。有效減輕瀝青結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的徐變作用。格柵約束層網(wǎng)孔具有同一形狀，格柵的剛度，抗拉強(qiáng)度與網(wǎng)孔嵌鎖作用相互作用，加強(qiáng)了顆粒材料的壓實(shí)作用?？勺柚共煌访娌牧舷嗷诫s，非均勻分布的局部外力作用于格柵時(shí)，其約束作用發(fā)揮效用，對(duì)非均勻分布的荷載適應(yīng)性較好。以網(wǎng)面層是高摩阻力產(chǎn)生的高抗拉強(qiáng)度增加結(jié)構(gòu)層材料的剪切強(qiáng)度，目前國(guó)內(nèi)外工程中大量采用土工格柵加筋路基，土工格柵常用作加筋結(jié)構(gòu)的筋材料，廣泛應(yīng)用于土木工程建筑工程等領(lǐng)域[1]。每種材料的主要性能指標(biāo)要求根據(jù)其實(shí)際應(yīng)用中的主要作用決定，要解決舊路面裂縫對(duì)新部路面的影響，要求所用土工格柵材料具有抗拉強(qiáng)度高的特點(diǎn)。選用土工格柵材料，必須了解材料的力學(xué)特征。反應(yīng)土工合成材料力學(xué)特征的指標(biāo)主要有抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度、延伸率等。正六邊形的土工格柵受力均勻，在選擇格柵材料時(shí)可選用對(duì)稱(chēng)性好的材料，格柵抗拉強(qiáng)度大于半剛性基層材料的抗彎拉強(qiáng)度，可預(yù)防減緩發(fā)生反射裂縫。筋材受拉伸方向的土壓力約束其變形，其實(shí)際模量較實(shí)驗(yàn)值大。

1.2土工格柵半剛性材料性能

半剛性基層瀝青路面具有良好的力學(xué)性能，在公路工程中得到廣泛應(yīng)用。因交通量日益增大，荷載重復(fù)作用下半剛性基層顯示脆性大的缺陷，向面層延伸形成反射裂縫，路面裂縫會(huì)削弱路面的整體強(qiáng)度。我國(guó)早期修建的公路多為二級(jí)公路，目前很多路段出現(xiàn)嚴(yán)重的路面病害，經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后原路面病害很快反射，其原因?yàn)閷?duì)原路面病害處理不夠徹底。探討切實(shí)有效的技術(shù)措施，延長(zhǎng)半剛性基層瀝青路面使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)外已有很多工程采用加筋技術(shù)提供路面的性能[2]。土工格柵對(duì)路面材料的加固通過(guò)土工格柵與路面材料的相互作用，其相互作用分為格柵表面與混合料摩擦，混合料對(duì)格柵肋條的被動(dòng)阻抗力作用。鋪筑碾壓時(shí)路面材料會(huì)嵌擠在土工格柵的網(wǎng)孔中，三種作用能充分約束混合料的側(cè)向位移。疲勞指在小于材料極限強(qiáng)度應(yīng)力反復(fù)作用下，產(chǎn)生的累積破壞。疲勞特性以構(gòu)成破壞所需的荷載作用次數(shù)表示。加格柵梁的疲勞壽命比未加格柵梁的疲勞壽命長(zhǎng)，有效擴(kuò)散應(yīng)力集中，使抗疲勞特性提高。半剛性基層底部加鋪筑土工格柵可延緩半剛性基層疲勞裂縫的擴(kuò)展。土工格柵的加入可增加半剛性基層材料的臨界應(yīng)變，對(duì)長(zhǎng)齡期工程提高幅度更大，土工格柵的加入時(shí)半剛性基層材料由脆性破壞向延性破壞過(guò)渡，加入格柵后延性變好，半剛性基層材料梁較破壞前能有效吸收更多的能量，減少了混凝土結(jié)構(gòu)服役期間的裂縫寬度。半剛性基層地面加鋪土工格柵可延長(zhǎng)半剛性基層疲勞次數(shù)。

1.3加鋪土工格柵路面結(jié)構(gòu)理論

土工格柵加入路面結(jié)構(gòu)層，可提高路面的抗裂性[3]。目前用于分析土工合成材料加筋路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)理論尚不健全，多基于有限的說(shuō)明理論。土工格柵是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格會(huì)被路面材料填充，土工格柵厚度較小，網(wǎng)材各方向的彈性模量，摩擦等力學(xué)參數(shù)難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。土工格柵加筋路面結(jié)構(gòu)受力變形是一種復(fù)合材料中增加相的行為。瀝青路面中存在一定新的結(jié)構(gòu)層，土工格柵是一種各項(xiàng)異性材料，豎直方向剛度較大，半剛性基層底面在水平方向受彎拉，復(fù)合層是介于兩者間的豎直向受壓的各向異性材料。在有裂縫的路面加鋪土工格柵可降低裂縫處基層底面的應(yīng)力集中。土工格柵阻止裂縫通過(guò)基層底面反射到瀝青混合料面層控制路面開(kāi)裂。與路面材料嵌鎖咬合作用可提高斷面的抗剪切傳荷能力。有裂縫路面加鋪土工格柵可降低裂縫尖端的剪應(yīng)力集中。新舊結(jié)合處頂面加鋪土工格柵可減小基底層拉應(yīng)力，減少因土體性質(zhì)不同造成的差異增強(qiáng)了新舊土體的整體性。防止剛性半剛性基層材料過(guò)早開(kāi)裂。有裂縫路面加鋪土工格柵后車(chē)輪中心最大彎沉值減小。土工格柵模量變化對(duì)加筋效果影響較大，建議施工時(shí)盡量采用較大的土工格柵材料。路基加寬施工中，不均勻變形會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫，加鋪土工格柵發(fā)揮其具有較大形變能力的特點(diǎn)，減小了路面的水平方向變形量，吸收水平方向的位移。隨選擇土工格柵模量增加，基層底面拉應(yīng)力減小，對(duì)基層底面剪應(yīng)力及路面彎沉變化不大。

2土工格柵在公路加寬工程建設(shè)中的應(yīng)用

2.1工程施工要點(diǎn)

路面改建工程中使用的土工格柵材料，檢測(cè)手段等是路面改進(jìn)過(guò)程中要解決的主要問(wèn)題。舊路路面較完整時(shí)，因使用有一定的年限，路面使用性能衰減，可將舊路面作為底基層加鋪土工格柵?？沙浞掷门f路較完整的路面，節(jié)省成本投資，達(dá)到改善使用性能的目的[4]。半剛性基層設(shè)計(jì)厚度大于施工碾壓最大厚度時(shí)應(yīng)分層碾壓。其一般最大厚度為20cm，設(shè)計(jì)選用半剛性基層厚度較碾壓厚度稍大，可考慮使用土工格柵。從而節(jié)省半剛性基層材料，達(dá)到降低工程投資的目的。對(duì)裂縫數(shù)量較多的路面可采用在原路面頂面鋪加土工格柵的方式。從根本上解決舊路面裂縫向上擴(kuò)展的問(wèn)題。裂縫較大處應(yīng)將原路面灌縫處理，再鋪設(shè)土工格柵。對(duì)路面裂縫分布的不同情況，可采用不同的鋪設(shè)方式。如裂縫分布較稀疏，根據(jù)應(yīng)力影響范圍鋪設(shè)一定長(zhǎng)寬的土工格柵。對(duì)應(yīng)力分布較復(fù)雜的路段可全幅鋪設(shè)。加寬部分為土基時(shí)，新舊結(jié)合處會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫，可將土工格柵位于原路面與新土基頂面，使其分散到較大平面上。對(duì)舊路加寬時(shí)，應(yīng)在加寬路基部分加鋪一層粉煤灰半剛性基層材料。通過(guò)雙層彈性層狀體系理論計(jì)算確定其厚度，保證原路面與加寬部分具有相同剛度。隨著近年來(lái)交通量的增長(zhǎng)，超重車(chē)數(shù)量不斷增多，部分國(guó)省道重載交通較大，個(gè)別道路交通重載具有方向性特點(diǎn)，在重載交通一側(cè)鋪設(shè)土工格柵可有效提高路面承載能力。

2.2加鋪土工格柵改建路面承載力的測(cè)試

常規(guī)的承載能力檢測(cè)方法有貝克曼梁測(cè)試與落錘式彎沉儀檢測(cè)，貝克曼梁測(cè)試結(jié)果不精確，落錘式彎沉精度是貝克曼梁精度的10倍，能直接反映土工格柵對(duì)路面結(jié)構(gòu)的整體剛性及承載能力的影響。使用落錘式彎沉儀盆曲線，可判斷改建后原路面裂縫是否反射，使用此方式要求對(duì)原路面裂縫位置進(jìn)行詳細(xì)記錄。建議在鋪設(shè)土工格柵路面使用落錘式彎沉儀，得到彎沉盆曲線與曲率半徑。提高測(cè)試路段的在能力精度。落錘式彎沉儀也可用于檢測(cè)土工格柵在新舊路加快時(shí)起到的作用，如新舊交替處彎沉盆曲線呈現(xiàn)較好的過(guò)渡，說(shuō)明土工格柵起到均衡應(yīng)力的作用。建議在舊路大修前使用落錘式彎沉儀檢測(cè)，減少使用不同儀器設(shè)備帶來(lái)的誤差。

3結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)土工格柵的拉伸研究其力學(xué)性能，分析土工格柵對(duì)提高道路承載能力的作用。土工格柵的加入提高了半剛性基層材料的抗彎拉強(qiáng)度，在公路路面改建時(shí)，在半鋼性基層地面鋪設(shè)土工格柵，可延長(zhǎng)半剛性基層路面的使用壽命。改善半剛性材料的變形能力。土工格柵的加入大大提高了半剛性基層材料的臨界韌度，降低了構(gòu)件出現(xiàn)裂縫后釋放能量的速度，使其由未加入格柵時(shí)的脆性破壞向延性破壞過(guò)渡。鋪設(shè)土工格柵可提高公路的耐久性能。舊路頂面鋪設(shè)土工格柵，可減小改建路面底層拉應(yīng)力，建議在公路改建中使用模量較大的土工格柵。使其具有較高的剛度。

參考文獻(xiàn)：

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[4]王俊峰.土工格柵在公路路基改建工程中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2018，25（11）：78-79.

作者:王輝 單位:河北省高速公路石黃管理處