塑料土工格栅在路基工程的应用

塑料土工格栅在路基工程的应用

（福建农林大学交通学院，福州353000）

摘要介绍土工格栅在路基加固中的作用机理、性能特点、材料要求、施工工艺及其在路基工程的应用及施工注意事项。

关键词塑料土工格栅作用机理性能特点施工工艺

1 引言

塑料土工格栅是一种以高分子聚合物为主要原料，经过拉伸形成的具有方形成矩形的聚合物网材。一般分为单向拉伸土工格栅（TGDG系列）和双向拉伸土工格栅（TGSG系列），主要用于公路路基加固、滑坡、塌方的修复及治理水土流失等工程。浦南高速公路浦城段A1标段K0+000~K1+180、K1+430~+ K2+600

两段陡坡路堤路基施工即采用了土工格栅加固，本文就该两段的施工心得作初步探讨。

2作用机理

土工格栅埋设在土壤、沥青、泥沙等介质时，土工格栅各节点及肋条为荷载的传递提供了一系列的承载点和锚固点。当土工格栅受到介质的作用时，土工格栅通过微小位移即可获得足够大的应力而不仅仅只依靠土工格栅表面与介质间的摩擦作用，而且还通过网格与介质之间的互相啮合及互锁作用来获得更大的应力。由此构成一个高效应力传递与反应机制，从而发挥了土工格栅最大的加筋效果，同时也将锚定长度减至最小。

3性能特点

土工格栅主要具有以下性能特点：

（1）整体结构性强，节点强度高。

（2）高抗拉弹性模量确保土工格栅在低应变时即可发挥高抗拉强度。

（3）长时间持续荷载作用下不变形，耐蠕变性能好。

（4）摩擦系数大（大多在0.8左右），和石块、泥沙、混凝土等作用力强，有利于防止滑脱。

（5）化学性质稳定，耐酸、碱、盐溶液，或汽油、柴油等有机溶剂的侵蚀，不能被水分解，抗环境应力碎裂和微生物的侵害；

（6）质轻，便于运输，施工简捷方便，维护费用低；耐老化，承受荷载使用寿命可达120年以上；

（7）用途广泛，可用于路基、挡墙堤坝、建筑物地基、飞行跑道等。

4 规格及技术指标

（1）单向拉伸土工格栅。

单向拉伸土工格栅是由高分子聚合物加入一定的防紫外线、抗老化助剂后，经挤出压成薄板，打上精密而规则的网孔，然后缓慢加热、拉伸而成。土工格栅经高度拉伸取向，拉伸强度可达到100~200MPa，屈服伸长率只有4~10％，接近低碳钢的水平，是比较理想的土木工程加固、加筋增强体合成材料。各种规格单向土工格栅技术指标见表1。

表1单向拉伸高密度聚乙烯土工格栅

双向拉伸土工格栅是一种在制造过程中对分子结构沿纵、横向重新排列的高强度结构材料，其纵横向均具备相当大的拉伸强度。主要用于加强、加固软弱及复杂土层之上的粒性基层、面层和铁道道床。各种规格双向土工格栅技术指标见下表：

表2双向拉伸高密度聚丙烯土工格栅

纵向5％伸长率时的拉伸力（kN/m）≥8 10 15 16 25

横向5％伸长率时的拉伸力（kN/m）≥10 13 15 20 22

5 土工格栅在路基加固中的应用

5.1土工格栅在软土地基施工中的应用

浦南高速公路浦城段A1合同段K0+000~+ K1+180处，路基填筑高度23m，属软土地基上高填方、高陡坡路堤，淤泥沉积厚度5～6m，为了提高地基承载力和减少工后沉降，在填筑厚度8m、16m、20m处即采用基床式（如图1）土工格栅（单向拉伸高密度聚乙烯土工格栅TGDG110）处理，以确保路基的稳定性。

图1 一般基床式土工格铺设示意图

（1）填料要求。

①透水性要较好的填料，且内摩擦角￠≮30。，必要时进行现场土工试验。

图1 一般基床式土工格栅铺设示意图

②填料中有尖锐棱角等有损塑料土工筋带的部分不得大于总量的15％。

③填料最大粒径不得大于100mm。

（2）开挖基床。

一般基床式施工工艺如图2所示。

基床开挖应不小于设计要求，同时做好基坑的防水、排水措施。

（3）铺设砂砾垫层。

基床开挖平整压实后铺设30cm砂砾垫层，砂砾垫层表面铺设后应及时找平，表面局部允许高度差不大于10cm。

（4）铺设土工格栅。

在砂砾垫层上，按设计要求裁剪出底层加筋格栅，按规定位置铺设，并在坡面外预留出格栅反包所需的长度。同时注意土工格栅的纵轴向必须与主要受力（即路堤横断面方向）一致。土工格栅沿主要受力方向（纵轴向）不宜设置接头缝。

图2 一般基床式施工工艺框图

（5）连接固定土工格栅。

土工格栅按图纸上要求的位置、长度及方向铺设时，顺路线方向的搭接宽度不小于10cm，按适当距离，以“U”型钉将土工格栅固定，防止填土时位移；土

工格栅沿非主要受力方向（横轴向）的接缝采用HDPE尼龙绳扎接好，无需搭接，帮扎间距1m。（具体连接见图3）。

（6）回填土料。

已铺设好的土工格栅应及时回填，防止土工格栅日晒老化，回填土料的粒径不得大于碾压层距的1/2；填土顺序应先填好土工格栅两端，并形成纵向站台或交通道，然后依次扩大回填范围；回填过程中，所有施工机动车辆的不得直接在已铺设好的土工格栅上行走。

图3 土工格栅纵横向连接大样图

（7）回填料找平。

回填料的表面应用机械或人工找平，局部高差不大于5cm。

（8）回填料碾压。

碾压顺序应先由两端向路中心碾压，严禁出现反向顺序，压路机应顺路堤纵向行驶，严禁横向行驶碾压，每个碾压层都应抽查压实度，压实度按路堤一般要求控制。

5.2土工格栅在陡坡路堤施工中的应用

由于受场地限制，在陡坡路堤中，可沿堤身在坡体内或整个土堤内成层铺设土工格栅加筋层，形成加筋土堤或加筋土坡。浦南高速A1合同段K1+430~ K2+60 0段由于受场地限制，填筑高度15m，属半填半挖高陡坡路堤，为保证路基整体稳定性和设计安全要求，该段路基即采用斜坡式（见图4）土工格栅（单向高密度聚乙烯TGDG50和TGDG80以及双向高密度聚丙烯TGSG20-20（SS20）处理边坡。