中國公路學報道路病害防治中土工格柵的運用 推薦站內最優秀的雜志：《中國公路學報》是由中國科學技術協會主管，中國公路學會主辦，長安大學承辦的公路交通行業最權威的學術性刊物。國際刊號ISSN：1001-7372，國內刊號CN：61-1313/U。

　　【摘 要】; 道路的建設屬線性工程，所經地區的地形、地質、水文等條件差異大，且高等級公路建設標準高、工程量大，所以在修建或營運的過程中會不可避免地遇到諸如路堤滑坡、塌陷、沉降等地質病害，為解決這一系列問題，各種新材料、新工藝應運而生，其中用土工格柵處理高等級公路工程病害就是比較典型和廣泛的方式。

　　【關鍵詞】: 中國公路學報,土工格柵,抗拉,抗剪,鋪設,不均勻沉降

　　1 前言

　　土工格柵自60年代末出現后，在土木工程中得到了廣泛應用，目前國內已在鐵路、公路、機場、水利、港口等方面開始應用。土工格柵具有抗拉強度高，延伸率低，與土石結合效果好，耐久性強，施工簡便等特點，主要用途是改善土體的工程性能，起到加固和穩定土體的作用。特別是對于軟土、軟弱土路基，土工格柵的應用能有效提高地基的承載力，增加擴散角，控制不均勻沉降。

　　2 土工格柵在道路病害防治中的運用

　　土工格柵(geogrid)是聚合物材料經過定向拉伸形成的具有開孔網格、較高強度的平面網狀材料。根據制作工藝，土工格柵可分為拉伸和擠塑兩大系列。

　　拉伸系列是以聚乙烯或聚丙烯為原料，先擠壓成薄片，再打出有規則的孔洞，然后在加熱控制下進行定向拉伸而成。由于在制造過程中經過了加熱定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向定向排列，增強了分子鏈之間的聯結力，因而此類土工格柵具有抗拉強度高、不易變形等特點。拉伸系列的土工格柵按其制造時拉伸方式的不同又可分為單向土工格柵和雙向土工格柵兩類(見下圖)。

單向土工格柵 


 雙向土工格柵

　　擠塑系列是將聚乙烯或聚丙烯原料裝入容器并在高溫下熔化，送入模具，擠壓成型后冷卻而成。此類土工格柵制造工藝簡單、成本較低，但抗拉強度較低，易變形。

　　由于道路工程路基填料一般為粘土或細粒填料，路基體的抗拉、抗剪能力較差，所以，在道路工程病害的防治和處理中，具有較強抗拉能力的拉伸系列土工格柵就得到了較為廣泛的應用。

　　3 土工格柵在軟土地基處理中的應用

　　當公路穿越山區與河谷相間地帶時，山沖、坳溝常因地勢相對較低，溝谷內逐年堆積沖積土、殘坡積土，一般深達幾米甚至十幾米，加之溝谷內地勢平緩，常年積水，使得土體常年飽水，天然含水量較高，地基承載力較低，形成典型的軟弱地基。當公路路基建干此類軟弱地基上時，由于地基土含水量高、承載力差，在路基填筑加載或通車后車載作用下，常常會產生大范圍的沉降而導致路面開裂、破壞，直接影響道路通行能力，有些地基在荷載作用下，連同路基一起產生弧形剪切破壞，直接導致路基的整體性破壞，最終導致道路破壞、交通中斷。

　　為解決上述因軟土地基導致的路基破壞，除加強排水或采取塑料排水板、砂樁、強夯等直接增強地基承載力的處理方式之外，常用的方法就是鋪設土工格柵進行軟土地基處理。

　　首先在經過排水疏干、清除淤泥后的軟土地基上鋪設一層>20cm 厚的碎石并壓實，這樣既有利干提高地基與土工格柵間的摩擦力，又能迅速排除地基在加載后擠壓出的水，然后在碎石層上鋪設土工格柵，鋪設時應使格柵處干平順均勻狀態，然后即時填筑填料，填料卸土高度一般不得大于1m，填筑時應嚴格按照“先兩邊、后中間” 的原則對稱填筑，嚴禁先填路堤中部，后填兩邊的方法，在第一層填土達到預定厚度并經碾壓達到設計壓實度后，將土工格柵反卷包回一定長度并綁扎(或縫合)在上一層土工格柵上，再進行上一層的填筑。土工格柵的鋪設層數一般取決干軟土地基承載力、路基填土高度，具體層數通過計算得出。

　　通過在軟土地基上鋪設土工格柵后， 使得鋪設土工格柵部分的路堤形成一個具有較強抗拉、抗剪能力的整體。由于土工格柵與填料顆粒的摩擦和嵌鎖作用，能有效地控制路堤土體顆粒在荷載作用下的側向位移和部分擠入軟土地基的現象。

　　同時，由于加鋪土工格柵后形成的整體性和板塊性，能夠最大限度地將荷載向周圍擴散，有效防止因應力集中而產生的地基不均勻沉陷和剪切破壞。

　　當然，由于加鋪土工格柵后并不能使路基體形成完整的固體特性，所以加鋪土工格柵處理軟土地基也是有限度的、有條件的。一般情況下， 當軟土地基含水量高，承載力較差時，一般采取加鋪土工格柵與插設塑料排水板等其他方式共同處理， 效果更好。

　　4 土工格櫥在斜坡路堤處理中的運用

　　公路穿越傍山坡時，因路線走向與山坡走向一致，路堤常修筑于斜坡之上，由于坡面上常覆蓋一層腐植土或風化層，加之坡面較陡，使腐植土(或風化層)與下部基巖之間形成一個易滑面，路堤在填筑過程中或填筑后易整體或部分沿此易滑面滑動，造成路堤破壞。對于填土較高，路堤坡腳又落入溝谷等軟土地基的情況，通常所采用的支擋或挖錯臺等措施就顯得非常困難或效果不明顯，對這種情況，除在斜坡上開挖錯臺外，在路堤底部加鋪土工格柵最為有效。

　　① 在路基施工之前，應先平整場地，水田地段需進行地基處理，然后鋪設砂礫石并壓實。

　　② 在斜坡上開挖臺階，并鋪設土工格柵直至路堤邊坡;土工格柵在臺階部分用鋼筋錨固于臺階上。

　　③ 分層填筑路堤填料并壓實。

　　④ 上一層土工格柵鋪設及填料填筑。

　　通過在斜坡路堤底部鋪設土工格柵，使得路堤整體性大大增加，并且由于土工格柵與臺階之間的摩擦力與錨固力，使得這部分路堤具有了較強的抗拉能力和抗剪切能力，可有效地防止路堤整體沿斜坡面的滑動或部分路堤的剪切破壞。

　　5 土工格櫥在路基不均勻沉降處理中的應用

　　1、路基填挖交界處的不均勻沉降處理

　　在路基填挖交界處，由于天然土基與路基填料的特性差異，或由于路基填料含水量過高、壓實度不夠，在路基填筑后常發生沉降或路基填料的側向位移，并集中地反應在填挖分界處，最終導致路面開裂甚至斷裂破壞。

　　在填挖交界處的路堤中鋪設土工格柵利用土工格柵與填土顆粒的摩擦作用和嵌鎖作用，有效地限制了土體顆粒的側向位移，同時由于加鋪土工格柵后使路基具有了較好的整體性和剛度，能有效地均化路基沉降，防止因不均勻沉降引起的路面開裂。

　　2、構造物臺背回填土不均勻沉降的處理

　　構造物臺背回填土常因夯壓不便或壓實不夠而存在壓實度不足的情況，加之填料與構造物剛度懸殊， 回填土在填土自重及車載作用下發生較大沉降，在回填土與構造物臺背處形成較大的差異沉降，從而導致在構造物與路基接頭處發生跳車、路面開裂等現象。同樣，在構造物臺背回填土中鋪設土工格柵亦能有效地防止不均勻沉降的產生。

　　其要點是在鋪設土工格柵時將土工格柵固定在構造物臺背上，通過土工格柵較強的抗拉能力，利用土工格柵與構造物之間的錨固力以及與回填土之間的嵌鎖力和表面摩擦力，將結構物與回填土聯為一體，以增強其整體性，使構造物與回填土之間的不均勻沉降在一定范圍內得到很大的均化和緩解，而不是集中的反映在構造物與回填土交界處，有效地防止了在橋臺、涵背等構造物處的跳車、路面開裂等現象。

　　6 結束語

　　土工格柵的鋪設使土工格柵與填料組成了一個復合體，土工格柵的作用主要體現在水平加筋上。使土體能承受較大拉力，增加了地基土的抗剪強度，提高了路堤的穩定性，同時復合體具有一定的剛度，上部荷載得到有效的調整，使不均勻沉降減少，均勻度好。由于復合體能承受較大拉力，地基受力變小，路堤中心沉降明顯減小。由于土工格柵與填料的整體作用，不僅減少了不均勻沉降，而且還可減少地基的總沉降，適應路堤的快速填筑，而荷載的迅速增加，加快了軟土的固結作用，從而使沉降加快，減少后期沉降，形成一種良性循環。

　　土工格柵良好的物理力學特性、簡便的施工方式、良好的經濟效益正被廣大的公路建設者所認識，并被廣泛地運用到解決軟土地基問題、斜坡路堤、路堤加固等方面; 實踐證明，這種方式有著良好的實際效果和明顯的經濟效益。但是，由于采用土工格柵處理路基問題并不能提高地基的承載力，也不能有效地阻止地基沉降，因此，只有在地基具有較好的承載力(或經處理后具有較好的承載力)，在填土自重與交通荷載作用下，不致破壞而產生大的沉降時，土工格柵加固路堤才會產生明顯的效果。

　　參 考 文 獻

　　[i]JTJT019—98，公路土工合成材料應用技術規范[S]