河北衡水土工格柵 本項目將結合實體工程，主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結構力學分析、施工工藝、檢測方法等方面的問題。為路面改建工程中合理應用土工格柵提供科學依據。1）土工格柵材料選擇土工合成材料的質量性能差異較大，具有不同的力學指標。根據工程使用的情況不同，應該選擇不同的土工合成材料。在工程設計與施工中，應根據原路面的具體情況和工程特點要求，選擇符合力學性能的格柵材料。2）土工格柵改建路面結構力學分析分析土工格柵位于基層下、基層上、面層下等位置時，在汽車荷載作用下，路面的彎沉、各層層底彎拉應力的變化情況，路面裂縫處理情況和舊路加寬部位的路面結構進行了理論分析，確定土工格柵的合理層位及所起作用。3）施工工藝研究在工程實施過程中，如何施工才能使土工格柵在改建路面結構中取得良好的加筋效果，可通過試驗路的鋪筑，總結施工工藝，尋求可行的檢測手段提出檢測方法。4．研究方法采用理論分析與室內室內外相結合的方法。技術路線如下：1）收集國內外關于土工格柵在瀝青路面研究中的成果及經驗。2）土工格柵的物理力學性能試驗，為理論計算提供科學的依據。3）制作加格柵與未加格柵的半剛性水泥穩(wěn)定碎石材料試件，通過室內梁的拉彎拉試驗、疲勞試驗對比分析格柵對提高基層的抗彎拉強度及疲勞特性所起的作用。4）理論計算及分析。5）通過改建前后的常規(guī)彎沉測試方法及運營過程中的落錘式彎沉儀（FWD）現場彎沉測試，評定格柵對路面承載能力起到的作用。6）結論與建議。5．研究結論1）結合河南省洛界公路襄城茨溝至舞陽界段二級瀝青公路路面改建工程，提出在交通量較大，超重車具有單方向性的路幅舊路面上，即補強基層底面加鋪土工格柵的設計方案，提高改建路面的抗反射裂縫能力。2）對土工格柵材料性能進行研究，提出適用的土工格柵類型、性能指標和力學參數。正六邊形的土工格柵受力均勻、穩(wěn)定。建議選用對稱性好的材料，能使受拉時應力傳遞均勻，風格變形性好；土工格柵可以瘃減緩反射裂縫的發(fā)生；引用復合材料力學得出泊松比，可以為理論計算提供依據。3）對土工格柵加筋半剛性基層材料進行彎拉、疲勞試驗，結果表明，在半剛性基層下加鋪土工格柵，可延緩半剛性基層的裂縫，增加疲勞壽命。4）應用彈性層狀體系理論和有限元法，對土工格柵鋪設在改建路面不同層位、原有路面裂縫處理和舊路加寬部位時的路面結論進行了理論分析并得出了類似的結論。在新建或改建路面基層底面加鋪土工格柵會：改變基層地面的層底拉應力和路表彎沉；對路面結構力學性能的改善為理想；可以減薄半剛性基層厚度，減小的厚度與土工格柵模量成正比等。5）聯(lián)合應用貝克曼梁和落錘式彎沉儀對試驗路段路面進行承載性能測試，表明加鋪土工格柵對路面整體強度和剛度均有提高作用，落錘式彎沉儀精度較高，可作為評價路面剛度的有交往檢測手段。6）提出了土工格柵改建路面工程應用中的技術要點并進行了經濟效益分析。以上結論中的第2）、3）和4）條的技術內容在國內外文獻中未見報道，該成果的部分技術在國際上具有一定的創(chuàng)造性，因此該成果在國內外具有一定的先進性。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，道路交通量不斷增加，國省干線公路交通趨于飽和，特別是近年來超限、超載、超重車輛的增多，致使路面嚴重超負荷，在設計年限內，過早的出現路面病害，嚴重制約了公路的運輸條件及道路的通行能力，未能充分發(fā)揮國省干道的作用。

　玻璃纖維土工格柵概述玻璃纖維土工格柵在國外尤其是歐美、日本的應用極廣,已有幾十年的歷史了,它廣泛涉及到道路建設、鐵路施工、水庫水壩、地下工程建設等諸多領域。但由于觀念所限在我國尤其是在道路建設方面的應用還很窄,基本上是一個空白,這種新型復合材料不僅質優(yōu)價低,而且突出的優(yōu)點是降低了道路養(yǎng)護費用,延長了道路使用壽命,降低了路面病害的產生。道路專用玻璃纖維土工格柵是一種增強道路路面的新型優(yōu)良基材,該產品采用纖維長絲雙面涂覆而成,具有很高的縱橫向抗拉強度,低延伸率,耐高溫性。經表面處理之后,抗堿性較高,可應用于瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工。同傳統(tǒng)結構的路面相比能降低工程造價和工程的維護費用,延長道路的使用壽命。有效地防止了道路反射裂縫、龜裂、網裂等質量通病。2.?1?　玻璃纖維土工格柵的優(yōu)良特性1)?高抗拉強度玻璃纖維土工格柵的強度/?重量比要比鋼材大,在20?℃時其彈性模量與瀝青混凝土的彈性模量比高達20∶1?,這說明該復合材料為防止反射裂縫的發(fā)生提供了足夠的強度保證。2)?低延伸性經過我們的實驗研究表明:玻璃纖維土工格柵的應力/?應變圖形實際上接近一條垂直線,這說明該材料具有很高的抗變形能力,而且在發(fā)生斷裂時其延伸率小于2?％。3)?沒有長期蠕變性玻璃纖維土工格柵不發(fā)生蠕變,從而可以確保該產品的長期使用。4)?和路面混合料具有很好的相溶性玻璃纖維土工格柵是經表面有機涂層處理以后與混合料有機物具有很好的相溶性。特別是瀝青材料,并徹底改善了玻璃纖維土工格柵不耐磨、不耐折的缺點?？梢园l(fā)揮其優(yōu)良的技術性能。5)?高溫穩(wěn)定性玻璃纖維土工格柵的熔點在100℃以上,對160℃熱鋪瀝青混凝上不受任何影響。其它材料的彈性模量均會受到溫度的影響,如碳纖維、開夫拉纖維、鋼筋、滌綸纖維等在斷裂強力之前由于受溫度的影響,發(fā)生伸長,影響反射裂縫的控制。所以只有玻璃纖維土工格柵能達到之 效果。6)?優(yōu)良的物理化學穩(wěn)定性玻璃纖維土工格柵其表面經特殊處理之后,能防止各類物理磨蝕、化學侵蝕。同時也能抵抗生物侵蝕和氣候變化,其抗堿性在5?％的NaOH?溶液中浸泡28?天之后,其強度大于原來的50?％。7)?嵌鎖和限制作用瀝青混凝土混合料穿過玻璃纖維土工格柵結構,形成了一復合嵌鎖結構。這種限制區(qū)域能夠阻礙混合料的活動,瀝青混合料可以得到更好的壓實,獲取更大的承載力,并且能夠提高傳荷能力,減少變形,增強瀝青混凝土路面。將其變?yōu)橐徽w結構,猶如混凝土中加入鋼筋一樣,具有優(yōu)良的結構強度,在道路罩面中起到骨架作用。使用玻璃纖維土工格柵可以有效地改善路面結構的應力分布,抵抗和延緩由于路面的基層裂縫所造成的路面病害的發(fā)生,從而提高路面的使用壽命。使用該材料和傳統(tǒng)路面相比能大幅度地降低工程綜合造價,如果用在新建道路施工工程中可以起到加筋骨架的作用,用于道路養(yǎng)護可以防止反射裂縫的再發(fā)生。3?　玻璃纖維土工格柵在工程中的應用為了探究復合材料在城市道路施工中的應用,我們在平陽南路道路拓寬工程中,選用了由江蘇省如皋市九鼎集團生產的GGAIOII?型道路專用玻璃纖維土工格柵。主要用在新舊道路的銜接段,之所以選在此部位原因有二:1)?作為材料的局部實驗段較為典型(處于機動車道且交通量大可以經受實踐的檢驗)?,可以取得一些基本的施工經驗和數據以便今后更大面積的應用；2)?新舊路結構段是施工技術難點,所暴露的質量問題也較多,同時從設計角度而言也有其不合理的地方,本次施工將從根本上解決這些問題。選用的GGAIOH?型玻璃纖維土工格柵有關技術指標如表1?。3.?1?　工程概況及應用層位平陽南路道路拓寬工程全長2.?2km?,規(guī)劃紅線50m?,屬舊路拓寬工程(原舊路15m?寬)?,工程總投資1100?萬元。玻璃纖維土工格柵用在快車道東西各7.?5m?的部位。根據設計和多年的施工經驗,新舊路結合段的設計存在以下問題:1)?從施工質量而言:結合段直接連接(無連接措施)?,這無疑會使路面在荷載重復作用下短期內出現通長縱縫、龜裂等質量問題。2)?從政治經濟而言:短期內出現這些質量問題不僅會造成養(yǎng)護費用上的浪費；社會影響和社會效益差。所以選用玻璃纖維土工格柵可以有效地防止瀝青混凝土路面各種裂縫的產生。3.?2?　對原有舊路的要求為了達到良好的施工效果,使玻璃纖維土工格柵的應用起到真正的作用,我們在基層施工中重點做了以下幾方面的工作；1)?縱向平整度、橫斷面路拱的坡度和平順度,應 符合設計要求和質量標準,全線施工三級檢測中,合格率百分之百。2)?對基層壓實度的評價,這是關鍵。若壓實度局部達不到要求,新舊路結合部會逐漸下沉開裂,玻璃纖維土工格柵將不起任何作用。為此我們做到工序施工專人專職,施工驗收檢測率高出規(guī)范要求5?倍,全部合格,加大了隨機性。3)?不得出現局部坑洞、松散、裂縫,在鋪設玻璃纖維土工格柵之前,基層應清潔,并打一層結合油,以保證上下一體3.?3?　玻璃纖維土工格柵的施工工藝1)?目前常用的玻璃纖維土工格柵有帶自粘膠和不帶自粘膠兩種,本次采用的是不帶自粘膠的,故而需用鋼釘固定。固定所需之材是:?(a)?50mm?×50mm?×0.?3mm?的固定鐵皮,要求不翹角,平整。(b)兩英寸的優(yōu)質水泥鋼釘。2)?在用鋼釘固定玻璃纖維土工格柵時,將一端用固定鐵皮和釘子固定,在灑了結合油的基層上,將材料縱向展開拉緊,每隔10?至15m?釘一個鋼釘,通常一卷玻璃纖維上工格柵長100?米,幅寬1～1.?5m?左右。3)?固定所用的鋼釘不應置于土工格柵骨架上,否則應重新固定,固定之后 用大噸位的膠輪壓路機穩(wěn)壓,以確保和基層結合,使其表面平整。在玻璃纖維土工格柵上應嚴禁機動車輛剎車或轉向,以防破壞基材。4)?瀝青黑色碎石和瀝青混凝土面層的鋪筑依照現行的施工技術規(guī)范即可。4?　綜合造價和社會效益分析1)?我們于99?年6?月鋪筑玻璃纖維土工格柵,于當月完工,使用半年多后。全線道路通行順暢,路面完好無損,質量和外觀明顯好于傳統(tǒng)結構的路面,取得了較好的社會效益。2)?玻璃纖維土工格柵綜合造價15?元/?m2?,該工程共用4400m2?,合計6.?6?萬元。在使用該材料以后可以確保瀝青混凝土路面在長時期內不需養(yǎng)護(除去材料老化和其它特殊原因)?,節(jié)省了大量的養(yǎng)護經費和工、料、機的投入。如果是傳統(tǒng)結構的路面,以道路使用壽命十年計,養(yǎng)護周期為兩年一次,共需養(yǎng)護經費110?萬元(以4400m2?做為一個核算單元)?。其經濟效益是顯著的。5?　施工體會1)?使用玻璃纖維土工格柵綜合造價低,社會效益明顯,施工工藝容易掌握。具有很廣的應用價值,如果我們能夠在新建和養(yǎng)護工程中大面積使用,不但可節(jié)省大量的資金,而且可以做到 基礎建設的資金合理使用發(fā)揮其 的效益。2)?在市政工程建設施工中融進一些技術含量高的先進的工藝、設備、材料是我們今后探究的一個重要課題

河北衡水土工格柵在公路路面改建中的應用研究是國際領先和國內首創(chuàng)的應用技術，這種新材料、新工藝的研究成果，主要解決了瀝青混凝土路面在改建過程中不設底基層的工程難題，有效地提高了路面的整體強度和剛度，延緩路面反射裂縫的出現，增加路面疲勞壽命，從而大大降低工程投資。目前，這項在國際、國內領先的技術將進一步得到發(fā)展和更廣泛的應用，尤其在重載交通具有單向性的改建道路中的應用。到目前為止統(tǒng)計到的應用此項技術的工程如下（含已通車和正在施工的）：1）河南省S238常付線（洛界公路）襄城茨溝至舞陽界段改善工程，15.33公里二級公路。2）河南省國道106至國道107沿黃連接線工程，33.56公里二級公路。3）廣東省珠海市三灶鎮(zhèn)城市道路工程，6公里次干道。4）陜西省周至～馬召省道工程，25.4公里二級公路。本項目研究成果的應用，不僅可以提高公路的承載能力、保證或者提高公路的使用壽命、提高公路的通行能力，有力地促進交通運輸業(yè)的發(fā)展，并為宏觀經濟的穩(wěn)定、、持續(xù)的發(fā)展提供保障。而且可以節(jié)約大量的水泥、石料等原材料，降低工程投資，減少養(yǎng)護維修工作及其費用支出，因而本項目的研究具有良好的社會經濟及環(huán)境效益。許昌市公路管理局將會同省公路管理局和省交通廳，在總結項目研究成果的基礎上，根據鑒定專家組的意見，組織應用項目研究成果，在工程實踐中進一步驗證和完善，使科技成果轉化為生產力，以適應重載交通運輸發(fā)展的需要。