西藏山南土工格柵的應用及作用機理土工格柵的應用很廣泛，在水利工程、工民建工程和公路工程均有著大量應用。公路方面主要集中在以下方面：1）布置在瀝青混凝土面層以下，減少反射裂縫、提高抗車轍能力和增加抗疲勞性能。2）應用在粒料基層中間以防止產(chǎn)生過大的 變形和疲勞破壞。3）土方路基施工中軟弱地基的處理，保證路基承載能力，減少土方工程量。土工格柵的作用機理如下：1）格柵表面與混合料的摩擦作用。2）混合料對格柵筋肋條和節(jié)點的被動阻抗力作用。3）格柵上的孔眼對混合料的鎖定作用。2．課題的提出改建路面結(jié)構(gòu)設計，很大程度上取決于原路面的狀況。土工格柵放在什么位置，起什么改善作用是值得研究的問題。本項目將結(jié)合豫20線茨溝至舞陽界段改善工程，將土工格柵放在基層下部，主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結(jié)構(gòu)力學分析、施工工藝等方面的問題。為路面改建工程中合理應用土工格柵提供科學依據(jù)。近年來，國內(nèi)外也進行了相關的研究，但大都是針對以上三個方面，沒有進行以下研究：傳統(tǒng)理論與有限元相結(jié)合的研究、各種土工材料性能及其對比的研究、土工格柵應用于基層以下的研究、土工格柵對路基加寬新舊結(jié)合部的研究。

西藏山南土工格柵 路基中的土工格柵墊層 (1)方案的確定。該段經(jīng)設計單位、業(yè)主、監(jiān)理三方共同研究決定采用換填,土工格柵墊層等措施進行軟基處理,并同時布設縱、橫向排水滲溝。(2)土工格柵墊屋綜合處理地基的原理。土工格柵層處理地基(軟土地基)的機理表現(xiàn)在下面幾個方面:①土工格柵有一定的剛度,從而使上面的負荷得到擴散,提高了地基的承載能力。②由于土工格柵的抗拉強度大,它的存在可增加路堤的穩(wěn)定性。③土工格柵與砂墊層或填土層(0.5m厚)共同作為一層,這一層具有同路基及地基或軟土地基不同的剛度,它既是路堤的柔性筏基,又是地基及軟土的排水通道。所以在地基變形顯得均勻,差異沉降較小。④由于格柵網(wǎng)眼的存在制約了顆粒材料的橫向移動,形成了良好的嵌鎖作用。通過這種機械咬合作用使土體具有較好的整體抗剪能力。(3)材料的性能及要求。砂墊層要求用潔凈的中粗砂,含泥量應小于5％,以利形成排水通道。土工格柵是一種新型的聚合物材料,經(jīng)雙向定向拉伸后,它的縱、橫向抗拉強度均勻,且具有良好延性、高抗疲勞性和耐腐蝕性。其重量較輕,方便施工。本次地基處理所用的土工格柵是QLGSG50-50型,延伸率為5％,其縱、橫向抗拉強度均為50kN/m雙向土工格柵,網(wǎng)孔尺寸為15mm×15mm,幅寬為4m,幅長為50m。(4)土工格柵墊層處理地基的施工程序及要點。①先平整場地,清表土并排干地表水。②在地基上鋪一層10cm的砂墊層,然后鋪上一層SS-20型土工格柵(采用橫鋪),土工格柵沿橫斷面鋪設,格柵的強度高的方向(縱向)應垂直于路基的中線,應盡量避免沿這個方向的接縫,各層土工格柵的兩端需進行回包,回包長度分別不小于1.5m、2m,平臺錯臺處的回包長度增長至3.5m?；匕螒鄹采w在壓實的填料面上,平整順適,外側(cè)用土覆蓋,格柵的鋪設應平順,保持一定的松緊度,表面嚴禁有碎、塊石等堅硬凸出物,局部起伏差不得大于5cm,格柵的縱向搭接重疊寬度不小于30 cm,搭接縫采用塑料帶綁扎,間距為50cm,對鋪設好的格柵每隔1.5m用勾頭釘固定于地面,以保證格柵以下承面密貼,鋪設好的格柵應及時回填,防止日曬老化,筋材暴露時間不宜超過24 h,上下層土工格柵的搭接縫錯開設置,錯開長度不應小于50cm,并用下層土工格柵回包,與上層格柵形成一整體,兩層格柵間的填土厚度為50cm。③路基土應分層填筑并滿足相應規(guī)范要求,另外應避免運料車在已攤鋪好并張緊定位的格柵上直接碾壓。④施工中應控制路堤的填土速率并加強沉降和側(cè)向位移的觀測,防止路堤失穩(wěn)。四、土工格柵的使用效果 1.增加了路堤的穩(wěn)定性,有效防止滑移、塌方、沉陷等現(xiàn)象的發(fā)生。另一方面,使其上部施加的荷載能均勻分布在地層中。也就是說,當軟土地基在上覆荷載作用下可能產(chǎn)生剪砌破壞時,土工格柵將阻止破壞面的出現(xiàn),從而提高地基的承載力。當土工格柵受到集中應力作用時,高彈性模量的土工格柵受力后將產(chǎn)生垂直分力,分散和抵消部分荷載,有效提高地基承載力,這一效果能有效提高路基加載速率,縮短工期。 2.有效提高地基承載力,由于重型機械在軟基路段容易沉陷,路基填土壓實難于開展,但砂墊層結(jié)合土工格柵處理后,壓路機等機械便可在其上開展作業(yè)。通常在未經(jīng)處理的軟土路基上填筑路堤,在一定的填筑高度內(nèi),都會出現(xiàn)不同程度的“彈簧”狀態(tài),填土難于壓實,平整度差。經(jīng)鋪設土工格柵后,由于其約束作用,填料易于壓實,表面平整。 3.土工格柵在提高地基承載力和增加地基穩(wěn)定的同時,對不均勻的沉降有調(diào)節(jié)作用,能較快的減少路基的沉降差異。土工格柵和砂礫層共同構(gòu)成比軟土剛度大得多的復合墊層,對上部施加的荷載起到重新分布的作用,其滲透排水作用又使地基受力趨于均衡,使軟基加快排水固結(jié),促成路堤均勻沉降,使路堤平順。 4.在一邊軟一邊硬的地基上填筑路堤,使用土工格柵能更有效地保證路堤填筑時的,并能加快此類路堤的沉降均衡穩(wěn)定。在此種地基上填上,由于沉降的差異,會造成路基斷裂,甚至失穩(wěn)。由于土工格柵具有均布力特性,可使整個斷面平衡。 五、幾點體會 (1)原設計對h＞20m的軟基采用清淤換填并加土工格柵加筋,我認為是可行的。(2)路堤填土的厚度及密實度要求,在土工格柵上的 層甚至兩層適當放松。實際施工中經(jīng)過各方面技術(shù)研究,密實度要求達到85％,可略低于90％。該部分可作為沉降后低于地面線的原狀土處理。(3)路堤橫斷面方向的弧形沉降對土工格柵的抗拉強度有較高要求,特別是沉降差異較大時,對土工格柵的橫向搭接長度及搭接方式應給予關注,土工格柵的縱向搭接也有類似問題。

　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(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(jié)構(gòu)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(wǎng)裂等質(zhì)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(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(shù)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(jīng)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(jié)構(gòu),形成了一復合嵌鎖結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu),猶如混凝土中加入鋼筋一樣,具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(jīng)受實踐的檢驗)?,可以取得一些基本的施工經(jīng)驗和數(shù)據(jù)以便今后更大面積的推廣應用；2)?新舊路結(jié)構(gòu)段是施工技術(shù)難點,所暴露的質(zhì)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(shù)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(jù)設計和多年的施工經(jīng)驗,新舊路結(jié)合段的設計存在以下問題:1)?從施工質(zhì)量而言:結(jié)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(nèi)出現(xiàn)通長縱縫、龜裂等質(zhì)量問題。2)?從政治經(jīng)濟而言:短期內(nèi)出現(xiàn)這些質(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(jié)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(xiàn)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(jié)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(zhì)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(jié)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(jié)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(zhuǎn)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(xiàn)行的施工技術(shù)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(zhì)量和外觀明顯好于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jīng)費和工、料、機的投入。如果是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jīng)費110?萬元(以4400m2?做為一個核算單元)?。其經(jīng)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(shù)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