土工格柵是一種新型的土工合成材料，經(jīng)定向拉伸后，形成具有開(kāi)孔的網(wǎng)格，常用作加筋土或復(fù)合材料的筋材。該材料不僅抗拉強(qiáng)度大，而且柔性、延展性良好，在道路工程中應(yīng)用廣泛。以下結(jié)合實(shí)踐和案例， 探討了土工格柵的具體應(yīng)用。

1、土工格柵的作用原理和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 作用原理

( 1 ) 加筋作用。土工格柵的抗拉強(qiáng)度大、張拉模量大，可以實(shí)現(xiàn)大面積范圍內(nèi)荷載、應(yīng)力的均勻分布。在軟弱地基或土層中，應(yīng)用土工格柵能降低并分散上部荷載對(duì)軟基的集中應(yīng)力; 在瀝青結(jié)構(gòu)層中， 可以減弱瀝青的徐變作用，避免瀝青層開(kāi)裂。

( 2 ) 壓實(shí)作用。土工格柵的網(wǎng)孔形狀相同，上層顆粒、下層顆粒的剪切阻力不會(huì)受到影響。在剛度、抗拉強(qiáng)度、網(wǎng)孔嵌鎖作用下，能避免荷載壓實(shí)引起的變形位移，提高顆粒壓實(shí)效果。

( 3 ) 抗變形作用。外力不均勻作用在格柵上，網(wǎng)孔由于收到橫向拉應(yīng)力會(huì)發(fā)生變形，從而顯現(xiàn)出約束作用，對(duì)非均勻分布的荷載具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

( 4 ) 抗剪切作用,土工格柵的抗摩阻力較高，作為筋材使用時(shí)，可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層的抗剪切強(qiáng)度，提高整體穩(wěn)定性。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在道路工程中應(yīng)用土工格柵，優(yōu)勢(shì)如下: 

( 1 ) 增加路基整體性,提高路基承載力,延長(zhǎng)其使用壽命。

( 2 ) 防止路面結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、塌陷,確保行車(chē)安全。

( 3 ) 施工作業(yè)簡(jiǎn)單,不僅省事省力,而且工期短。

( 4 ) 作為路基邊坡植草網(wǎng)墊使用,可以美化環(huán)境。

( 5 ) 代替金屬網(wǎng)使用,可用于煤礦井下假頂網(wǎng)。

2、土工格柵在道路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

2.1 在軟土地基的應(yīng)用

在軟土高填方工程中，在30-50cm 碎石層中間鋪設(shè)土工格柵，能形成土工格柵- 碎石墊層，能充分發(fā)揮出土工格柵的加筋作用。一方面，土工格柵的抗剪能力強(qiáng)，能有效阻止碎石陷入軟基中，促使格柵與碎石嵌固緊密，形成一個(gè)穩(wěn)定的整體。另一方面，土工格柵在排水方面會(huì)形成水平面，可作為排水通道使用，路基成型后能有效降低土體含水量。其三，土工格柵鋪設(shè)在軟基上方，會(huì)產(chǎn)生隔離效果，既方便施工，又能抑制地基側(cè)向變形，減少不均勻沉降。其四，增加土體的抗剪力，改變軟基的物理力學(xué)性能。

2.2 在填方路段的應(yīng)用

路基填方施工中，如果使用松散的填料，會(huì)影響路基放坡施工，造成土地浪費(fèi)，增加施工成本，也不利于后期碾壓作業(yè)。在邊坡上鋪設(shè)土工格柵，可以提高邊坡穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)壓實(shí)度指標(biāo); 在道路改擴(kuò)建工程中， 應(yīng)用土工格柵，能促使老路基、新路基緊密結(jié)合，提高路基的整體性，保證荷載均勻分布，避免應(yīng)力集中引起的變形。

2.3 在路面施工的應(yīng)用

路面施工過(guò)程中，在基層與瀝青層之間鋪設(shè)土工格柵，促使瀝青碎石與格柵有機(jī)結(jié)合，可以充分發(fā)揮其嵌固優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)面層的抗疲勞能力，降低出現(xiàn)反射裂縫的機(jī)會(huì)。此外，格柵具有良好的延伸性，能抑制荷載變化對(duì)路面造成的破壞，從而延長(zhǎng)路面的使用壽命。

2.4 在臺(tái)背填土的應(yīng)用

剛性橋臺(tái)和半剛性填土路基在剛度方面存在較大差異，導(dǎo)致橋梁、路基沉降不均勻，從而出現(xiàn)橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。臺(tái)背填土施工中，鋪設(shè)土工格柵，可以形成錨固力、嵌鎖力、摩阻力，促使結(jié)構(gòu)物、回填土形成一個(gè)整體，有效降低沉降差，提高行車(chē)舒適性。

3、土工格柵的施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 平整場(chǎng)地

施工準(zhǔn)備階段，對(duì)施工原地面或填土路基進(jìn)行平整、壓實(shí)。然后測(cè)量放出路基邊坡線，每側(cè)加寬0、5 m ; 整平基底土后，使用振動(dòng)壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，并對(duì)不平整區(qū)域進(jìn)行人工整平。

3.2 格柵鋪設(shè)

土工格柵鋪設(shè)作業(yè)時(shí)，要求受力方向垂直于路基的軸線方向，保證平整、拉緊、無(wú)隆起、按設(shè)計(jì)寬度搭接。首先使用U 型鉚釘固定，格柵的主要受力方向，盡量保證通長(zhǎng)無(wú)接頭，將搭接寬度控制在2 0 c m以上; 幅與幅之間的連接，一般采用人工綁扎搭接法，將搭接寬度控制在10cm以上; 如果使用兩層或多層格柵，上層和下層之間要錯(cuò)縫連接。大面積鋪設(shè)完成后，對(duì)平直度進(jìn)行調(diào)整; 盡量縮短格柵裸露時(shí)

間，填蓋一層土后，在沒(méi)有碾壓前，應(yīng)該再次張緊格柵，確保格柵處于繃直受力狀態(tài)。

3.3 填料選擇

填料的選擇是否合適，直接影響施工質(zhì)量。結(jié)合以往實(shí)踐，凍結(jié)土、沼澤土、白堊土、硅藻土、生活垃圾，不宜作為填料使用。礫類(lèi)土、砂類(lèi)土具有穩(wěn)定的力學(xué)性能，而且受地下水位的影響小，推薦優(yōu)先選用。在粒徑大小上，一般控制在15cm以內(nèi)， 并采用良好級(jí)配，為壓實(shí)作業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.4 填料攤鋪

路基整平壓實(shí)經(jīng)檢測(cè)合格后，及時(shí)鋪設(shè)土工格柵并按設(shè)計(jì)要求定位，錨固后及時(shí)填土覆蓋，盡量縮短其裸露時(shí)間。如有必要，可以在鋪設(shè)格柵的同時(shí)進(jìn)行回填，以提高攤鋪效率。具體操作上，首先在兩端攤鋪填料，固定格柵后，逐漸向中部推進(jìn)。碾壓作業(yè)時(shí)，遵循先兩側(cè)、后中間的碾壓順序，壓輪不能和格柵直接接觸，不能在未壓實(shí)的加筋體上行駛。分層壓實(shí)期間，每層厚度控制在20-30cm，并且及時(shí)檢測(cè)壓實(shí)度、平整度等指標(biāo)，以滿足設(shè)計(jì)要求。

3.5 防排水處理

路基填筑完成后，要及時(shí)修整邊坡，完善防護(hù)結(jié)構(gòu)。另一方面要對(duì)填方邊坡護(hù)腳墻等墻體內(nèi)外進(jìn)行排水處理; 主要是設(shè)置濾水、排水措施; 必要時(shí)設(shè)置土工布、透水管、盲溝等方案。值得注意的是，疏導(dǎo)排水施工后，還應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，避免因疏水通道堵塞而引起工程隱患。

4、工程案例分析

4.1防治反射裂縫

反射裂縫指的是水泥混凝土板上的接縫或裂縫，影響原因是車(chē)輛荷載、溫度、濕度等，會(huì)導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移，繼而產(chǎn)生拉應(yīng)力。對(duì)此，可以對(duì)鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行加厚處理，但缺點(diǎn)是會(huì)提高工程造價(jià)，且夏季高溫時(shí)會(huì)出現(xiàn)車(chē)轍。相比之下，鋪設(shè)土工格柵，可以產(chǎn)生加筋、嵌鎖、增韌作用，從而防治反射裂縫。以某公路工程為例，線路總長(zhǎng)度為2.8km，其中K1+130至K 1 + 237區(qū)段，因路面破壞導(dǎo)致嚴(yán)重開(kāi)裂現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查顯示，水泥板塊的整體性較好，為了預(yù)防反射裂縫出現(xiàn)，決定在水泥混凝土面板、瀝青混凝土層之間，鋪設(shè)土工格柵，兼具環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。具體施工中，首先對(duì)裂縫進(jìn)行擴(kuò)大、清理、充填， 對(duì)破壞區(qū)域進(jìn)行切割和更換，清除混凝土板上的雜質(zhì); 然后灑上一層粘層油，鋪設(shè)土工格柵，寬度控制在4m以內(nèi)，既保證交疊寬度達(dá)標(biāo)，又有足夠的消散應(yīng)力。

4.2不均勻沉降處理

城市化進(jìn)程加快，原有道路的交通條件不滿新的需求，或者到達(dá)設(shè)計(jì)年限，必須進(jìn)行改建和擴(kuò)建。在改擴(kuò)建工程中，老舊道路的路基沉降、變形已趨于完成，因此整體性能參數(shù)比較穩(wěn)定; 而新改擴(kuò)建道路沉降、變形較明顯，從而導(dǎo)致新舊道路的交界處出現(xiàn)不均勻沉降。隨著拉應(yīng)力的增加，路基、路面出現(xiàn)縱向裂縫的概率加大，會(huì)極大影響行車(chē)的安全性。

對(duì)此，使用土工格柵的作用如下: 

( 1 )格柵剛度強(qiáng)， 有利于荷載擴(kuò)散，增強(qiáng)路基的承載力，促使新舊道路的變形趨于一致。

( 2 )格柵的抗拉強(qiáng)度大，可以增強(qiáng)土基的橫向抗拉力，減少形變，從而提高路基整體穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)縱向裂縫。

( 3 ) 格柵網(wǎng)眼可以抑制土顆粒水平移動(dòng)，從而增強(qiáng)路基的抗剪能力。以某公路工程為例，原有道路的路基寬度為35.5 m ，路面寬度為28.5m，為了滿足不斷增加的交通需求，決定左右側(cè)各加寬1個(gè)車(chē)道，寬度設(shè)計(jì)為3.75 m。施工期間，為了保證新舊道路交接處的沉降量一致，減小后期新建路基沉降， 進(jìn)行挖臺(tái)階處理，臺(tái)階寬為2m ，并鋪設(shè)土工格柵。土工格柵寬度為5.5 m 。

4.3、路基軟基加固

山區(qū)公路多屬于高填方路段，如果路肩、填方邊坡的壓實(shí)不到位，在雨水侵蝕下就會(huì)降低土體的抗剪強(qiáng)度， 繼而出現(xiàn)滑動(dòng)、失穩(wěn)、崩塌等現(xiàn)象。施工期間利用土工格柵，將其鋪設(shè)在路基邊坡內(nèi)，可以產(chǎn)生較高的應(yīng)力，促使網(wǎng)格和路基土顆粒產(chǎn)生互鎖、嚙合作用，增強(qiáng)對(duì)土體變形的約束力，避免滑坡、坍塌。此外，在海濱地區(qū)建設(shè)公路，常會(huì)遇到軟土地基現(xiàn)象，一般采用強(qiáng)夯法、換填土層法等。但是，如此處理不僅造價(jià)高，而且工期長(zhǎng)，路基強(qiáng)度的增長(zhǎng)有限。使用土工格柵，既能保證路基穩(wěn)定性，又能減少不均勻沉降，增強(qiáng)公路基層的抗拉強(qiáng)度。以某公路工程為例，線路全長(zhǎng)約10.6 km，其中K2+ 350至K2 +570區(qū)段，處于山體坡面上，右側(cè)是山谷泄洪溝。為了滿足泄洪要求，線路設(shè)計(jì)標(biāo)高比較高，填方高度在8- 20m之間。為了減小填方后的沉降量，保證路基陡坡的穩(wěn)定性，避免發(fā)生滑坡、坍塌事故，采用土工格柵擋墻和砌石路堤擋墻加固邊坡。

4.4 新老結(jié)合部位補(bǔ)強(qiáng)

新老道路的結(jié)合部位，常見(jiàn)問(wèn)題有兩個(gè): 一是設(shè)計(jì)不全面，存在較多施工技術(shù)難點(diǎn); 二是老路強(qiáng)度不足， 補(bǔ)強(qiáng)層厚度薄。使用土工格柵，可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)和施工的不足之處，提高新老結(jié)合部位的緊密性。以某公路工程為例，路面原寬度為9m，現(xiàn)擴(kuò)建為15m，路面結(jié)構(gòu)層自上而下是: AC-13 瀝青混凝土層、AC-20瀝青混凝土層、水泥穩(wěn)定碎石層、級(jí)配碎石層。使用玻璃纖維土工格柵材料，斷裂強(qiáng)力≥50kN/m，斷裂伸長(zhǎng)率≥3%，網(wǎng)格大小為25.4mm×25.4mm，幅寬為5m。施工完成后，線路順暢通行，外觀、質(zhì)量均優(yōu)于老路面結(jié)構(gòu);相比于換填級(jí)配碎石法，使用土工格柵不僅造價(jià)降低，而且能節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，可見(jiàn)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益良好。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，土工格柵是一種新型合成材料，具有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)。文中介紹了土工格柵在軟土地基、填方路段、路面施工、臺(tái)背填土中的應(yīng)用，指出施工技術(shù)要點(diǎn)， 并結(jié)合工程案例進(jìn)行分析。希望為類(lèi)似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒，提高公路工程的施工質(zhì)量，獲得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。