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摘要：首先對土工格柵材料性能進行了研究，包括土工格柵材料的選擇、土工格柵半剛性材料性能、加鋪土工格柵路面結(jié)構(gòu)理論。重點就土工格柵在公路加寬工程建設(shè)中的應(yīng)用展開探討。結(jié)論證實，舊路頂面鋪設(shè)土工格柵，可減小改建路面底層拉應(yīng)力，建議在公路改建中使用模量較大的土工格柵。使其具有較高的剛度。

關(guān)鍵詞：公路路基工程；土工格柵；加筋施工技術(shù)

0引言

土工格柵是聚合物材料經(jīng)定向拉伸形成的具有開孔網(wǎng)絡(luò)，以聚丙烯及其他高分子聚合物為原料，經(jīng)熱熔等工藝生產(chǎn)制成。土工格柵使聚合物分子沿拉伸方向排列，加強了分析鏈間的連接力，具有重量輕，變形小等優(yōu)點?？煞稚⒑奢d，改善土體，在加強新老路基間的連接，控制兩者的沉降差異方面具有良好的效果。本文目的是通過對公路路基加寬的土工格柵施工工藝的研究，對類似工程建設(shè)提出可行參考。

1土工格柵材料性能研究

1.1土工格柵材料的選擇

土工格柵具有較高的抗拉強度與張拉模量，能將荷載應(yīng)力均勻分散，可大大減少作用于軟基上的荷載壓力。有效減輕瀝青結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生的徐變作用。格柵約束層網(wǎng)孔具有同一形狀，格柵的剛度，抗拉強度與網(wǎng)孔嵌鎖作用相互作用，加強了顆粒材料的壓實作用?？勺柚共煌访娌牧舷嗷诫s，非均勻分布的局部外力作用于格柵時，其約束作用發(fā)揮效用，對非均勻分布的荷載適應(yīng)性較好。以網(wǎng)面層是高摩阻力產(chǎn)生的高抗拉強度增加結(jié)構(gòu)層材料的剪切強度，目前國內(nèi)外工程中大量采用土工格柵加筋路基，土工格柵常用作加筋結(jié)構(gòu)的筋材料，廣泛應(yīng)用于土木工程建筑工程等領(lǐng)域[1]。每種材料的主要性能指標要求根據(jù)其實際應(yīng)用中的主要作用決定，要解決舊路面裂縫對新部路面的影響，要求所用土工格柵材料具有抗拉強度高的特點。選用土工格柵材料，必須了解材料的力學(xué)特征。反應(yīng)土工合成材料力學(xué)特征的指標主要有抗拉強度、頂破強度、延伸率等。正六邊形的土工格柵受力均勻，在選擇格柵材料時可選用對稱性好的材料，格柵抗拉強度大于半剛性基層材料的抗彎拉強度，可預(yù)防減緩發(fā)生反射裂縫。筋材受拉伸方向的土壓力約束其變形，其實際模量較實驗值大。

1.2土工格柵半剛性材料性能

半剛性基層瀝青路面具有良好的力學(xué)性能，在公路工程中得到廣泛應(yīng)用。因交通量日益增大，荷載重復(fù)作用下半剛性基層顯示脆性大的缺陷，向面層延伸形成反射裂縫，路面裂縫會削弱路面的整體強度。我國早期修建的公路多為二級公路，目前很多路段出現(xiàn)嚴重的路面病害，經(jīng)補強后原路面病害很快反射，其原因為對原路面病害處理不夠徹底。探討切實有效的技術(shù)措施，延長半剛性基層瀝青路面使用壽命具有重要的現(xiàn)實意義。國外已有很多工程采用加筋技術(shù)提供路面的性能[2]。土工格柵對路面材料的加固通過土工格柵與路面材料的相互作用，其相互作用分為格柵表面與混合料摩擦，混合料對格柵肋條的被動阻抗力作用。鋪筑碾壓時路面材料會嵌擠在土工格柵的網(wǎng)孔中，三種作用能充分約束混合料的側(cè)向位移。疲勞指在小于材料極限強度應(yīng)力反復(fù)作用下，產(chǎn)生的累積破壞。疲勞特性以構(gòu)成破壞所需的荷載作用次數(shù)表示。加格柵梁的疲勞壽命比未加格柵梁的疲勞壽命長，有效擴散應(yīng)力集中，使抗疲勞特性提高。半剛性基層底部加鋪筑土工格柵可延緩半剛性基層疲勞裂縫的擴展。土工格柵的加入可增加半剛性基層材料的臨界應(yīng)變，對長齡期工程提高幅度更大，土工格柵的加入時半剛性基層材料由脆性破壞向延性破壞過渡，加入格柵后延性變好，半剛性基層材料梁較破壞前能有效吸收更多的能量，減少了混凝土結(jié)構(gòu)服役期間的裂縫寬度。半剛性基層地面加鋪土工格柵可延長半剛性基層疲勞次數(shù)。

1.3加鋪土工格柵路面結(jié)構(gòu)理論

土工格柵加入路面結(jié)構(gòu)層，可提高路面的抗裂性[3]。目前用于分析土工合成材料加筋路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)理論尚不健全，多基于有限的說明理論。土工格柵是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格會被路面材料填充，土工格柵厚度較小，網(wǎng)材各方向的彈性模量，摩擦等力學(xué)參數(shù)難以通過實驗確定。土工格柵加筋路面結(jié)構(gòu)受力變形是一種復(fù)合材料中增加相的行為。瀝青路面中存在一定新的結(jié)構(gòu)層，土工格柵是一種各項異性材料，豎直方向剛度較大，半剛性基層底面在水平方向受彎拉，復(fù)合層是介于兩者間的豎直向受壓的各向異性材料。在有裂縫的路面加鋪土工格柵可降低裂縫處基層底面的應(yīng)力集中。土工格柵阻止裂縫通過基層底面反射到瀝青混合料面層控制路面開裂。與路面材料嵌鎖咬合作用可提高斷面的抗剪切傳荷能力。有裂縫路面加鋪土工格柵可降低裂縫尖端的剪應(yīng)力集中。新舊結(jié)合處頂面加鋪土工格柵可減小基底層拉應(yīng)力，減少因土體性質(zhì)不同造成的差異增強了新舊土體的整體性。防止剛性半剛性基層材料過早開裂。有裂縫路面加鋪土工格柵后車輪中心最大彎沉值減小。土工格柵模量變化對加筋效果影響較大，建議施工時盡量采用較大的土工格柵材料。路基加寬施工中，不均勻變形會產(chǎn)生縱向裂縫，加鋪土工格柵發(fā)揮其具有較大形變能力的特點，減小了路面的水平方向變形量，吸收水平方向的位移。隨選擇土工格柵模量增加，基層底面拉應(yīng)力減小，對基層底面剪應(yīng)力及路面彎沉變化不大。

2土工格柵在公路加寬工程建設(shè)中的應(yīng)用

2.1工程施工要點

路面改建工程中使用的土工格柵材料，檢測手段等是路面改進過程中要解決的主要問題。舊路路面較完整時，因使用有一定的年限，路面使用性能衰減，可將舊路面作為底基層加鋪土工格柵?？沙浞掷门f路較完整的路面，節(jié)省成本投資，達到改善使用性能的目的[4]。半剛性基層設(shè)計厚度大于施工碾壓最大厚度時應(yīng)分層碾壓。其一般最大厚度為20cm，設(shè)計選用半剛性基層厚度較碾壓厚度稍大，可考慮使用土工格柵。從而節(jié)省半剛性基層材料，達到降低工程投資的目的。對裂縫數(shù)量較多的路面可采用在原路面頂面鋪加土工格柵的方式。從根本上解決舊路面裂縫向上擴展的問題。裂縫較大處應(yīng)將原路面灌縫處理，再鋪設(shè)土工格柵。對路面裂縫分布的不同情況，可采用不同的鋪設(shè)方式。如裂縫分布較稀疏，根據(jù)應(yīng)力影響范圍鋪設(shè)一定長寬的土工格柵。對應(yīng)力分布較復(fù)雜的路段可全幅鋪設(shè)。加寬部分為土基時，新舊結(jié)合處會出現(xiàn)縱向裂縫，可將土工格柵位于原路面與新土基頂面，使其分散到較大平面上。對舊路加寬時，應(yīng)在加寬路基部分加鋪一層粉煤灰半剛性基層材料。通過雙層彈性層狀體系理論計算確定其厚度，保證原路面與加寬部分具有相同剛度。隨著近年來交通量的增長，超重車數(shù)量不斷增多，部分國省道重載交通較大，個別道路交通重載具有方向性特點，在重載交通一側(cè)鋪設(shè)土工格柵可有效提高路面承載能力。

2.2加鋪土工格柵改建路面承載力的測試

常規(guī)的承載能力檢測方法有貝克曼梁測試與落錘式彎沉儀檢測，貝克曼梁測試結(jié)果不精確，落錘式彎沉精度是貝克曼梁精度的10倍，能直接反映土工格柵對路面結(jié)構(gòu)的整體剛性及承載能力的影響。使用落錘式彎沉儀盆曲線，可判斷改建后原路面裂縫是否反射，使用此方式要求對原路面裂縫位置進行詳細記錄。建議在鋪設(shè)土工格柵路面使用落錘式彎沉儀，得到彎沉盆曲線與曲率半徑。提高測試路段的在能力精度。落錘式彎沉儀也可用于檢測土工格柵在新舊路加快時起到的作用，如新舊交替處彎沉盆曲線呈現(xiàn)較好的過渡，說明土工格柵起到均衡應(yīng)力的作用。建議在舊路大修前使用落錘式彎沉儀檢測，減少使用不同儀器設(shè)備帶來的誤差。

3結(jié)語

本文通過土工格柵的拉伸研究其力學(xué)性能，分析土工格柵對提高道路承載能力的作用。土工格柵的加入提高了半剛性基層材料的抗彎拉強度，在公路路面改建時，在半鋼性基層地面鋪設(shè)土工格柵，可延長半剛性基層路面的使用壽命。改善半剛性材料的變形能力。土工格柵的加入大大提高了半剛性基層材料的臨界韌度，降低了構(gòu)件出現(xiàn)裂縫后釋放能量的速度，使其由未加入格柵時的脆性破壞向延性破壞過渡。鋪設(shè)土工格柵可提高公路的耐久性能。舊路頂面鋪設(shè)土工格柵，可減小改建路面底層拉應(yīng)力，建議在公路改建中使用模量較大的土工格柵。使其具有較高的剛度。

參考文獻：

[1]李愛軍.高速公路路基加寬土工格柵加筋施工技術(shù)探討[J].交通世界，2018（32）：52-53，56.

[2]祁士龍.改擴建道路路基加寬施工技術(shù)存在的問題及對策[J].交通世界，2018（32）：67-68.

[3]寧繼.公路改擴建路基加寬施工中的土工格柵技術(shù)[J].交通世界，2018（29）：44-45.

[4]王俊峰.土工格柵在公路路基改建工程中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2018，25（11）：78-79.

作者:王輝 單位:河北省高速公路石黃管理處