路基路面工程施工中土工格栅应用研究
张志新
北京市政路桥股份有限公司 北京市 100000
摘要：随着我国高速发展的影响，人们的生活水平提高，对建筑工程要求提高。本文分析探讨路基路面施工中土工格栅的应用，对该工程土工格栅施工准备工作，铺设与搭接工艺，施工环节质量控制等方面进行了深入研究。结论证实，在路基路面施工中严把土工格栅施工质量，能够为保证公路工程质量打下良好基础。
关键词：路基路面工程；土工格栅；质量控制
引言
公路软土路基施工过程中需要采取合理的地基处理方式进行加固处理，水泥搅拌桩作为一种奏效的加固方式，已广泛应用到工程中。近年来，国内学者对此进行了一些研究，采用有限元数值模拟的方法对水泥搅拌桩和土工格栅加固路基进行了模拟分析，并重点分析桩体弹性模量、桩长、桩间距等参数变化带来的影响，最终得出采用土工格栅和水泥搅拌桩加固措施可有效减小沉降。采用水泥搅拌桩加固软土路基为研究对象，基于强度折减法建立了有限元数值模型，并与未采用加固措施的模型进行了对比分析，研究表明，采用水泥搅拌桩可有效减小路堤边坡滑裂面的形成，提高土体的抗剪强度，提高路基的承载力。采用大型有限元软件ANSYS对水泥搅拌桩加固软土路基进行了模拟分析，并对桩体长度、垫层厚度及模量的影响进行了分析，研究结果可为类似工程提供参考。采用大型有限差分软件FLAC3D对水泥搅拌桩加固软土路基进行了模拟分析，重点探讨了各参数变化对路基沉降的影响。通过有限元分析法能够准确模拟出路基的变形规律。本文以某公路路基加固为研究对象，采用有限元软件建立数值分析模型，对采用水泥搅拌桩和土工格栅加固前后的效果进行对比分析，并着重分析改变土工格栅层数和施作水泥搅拌桩前后对路基变形的影响规律，研究结果可为类似工程设计和施工提供参考和借鉴。
1土工格栅加筋技术阐述
土工格栅属于一项特殊性质的土工合成材料，相较于其他土工合成材料，采用土工格栅能够有效增强结构的承载力与稳定性，主要适用于路堤、挡墙以及软土地基加固处治领域。土工格栅是以高分子聚合物为材料，然后通过拉伸处理而形成的方形格栅板材，一般包含塑料、钢塑、玻璃纤维以及玻璃纤维聚酯。土工格栅属于一种柔性材料，其能够承受较大的拉应力，从土体伸缩变形区域建立土工格栅，可以实现土体拉应力的传递，使钢筋形成抗拉构件。当受到荷载作用后，土工格栅和土体之间产生的摩擦力能够对土体侧向变形进行有效约束，而且土工格栅和土体间具备良好的粘结力，能够强化结构抗拉性能与剪应力。以公路工程路基加宽施工为例，采用土工格栅能够有效控制路堤不均匀沉降现象，预防横纵裂缝的形成，增强路基结构的承载力与稳定性。
2土工格栅的优势
常见的土工格栅有塑料格栅、玻璃纤维格栅、经编格栅。不同类型的格栅有各自的特点，运用时要根据实际情况选择合适的格栅，确保达到理想效果。将土工格栅运用在沥青混凝土路面可以起到加筋、压实、隔离、抗变形的作用。土工格栅具有如下优势：（1）土工格栅具有强度高、蠕变小的特点，可以用于等级较高的公路建设中，能够确保满足公路建设的质量要求；（2）传统公路建设多采用塑料土工格栅，虽然效果不错，但是也暴露出一些问题，逐渐无法适应社会发展的需求，相比之下土工格栅成为最佳选择，其能够进一步优化施工效果；（3）运用土工格栅可以有效约束土地的侧向位移，大幅度提高地基的承载力，确保公路结构的稳定性，确保后期投入运营，避免施工中因机械碾压、破坏而造成路面损伤。
3路基路面工程施工中的土工格栅的应用
3.1施工准备
3.1.1选材
（1）本工程选用聚合双向异型土工格栅，土工格栅的横向拉力不小于50kN/m，纵向拉力不小于80kN/m，承受最大抗拉力时的伸长率不得超过10%；选用幅度大的格栅，减少格栅之间的搭接，不同幅之间的格栅要对齐拉直、拉平；检查土工格栅的外观，对存在褶皱的部位进行整平处理。（2）土工格栅幅宽为4m，质量不得小于300g/m2，每卷长度不得小于50m，纵向和纵向的屈服伸长率不得超过4%。（3）填料最大粒径控制在10cm内，选用级配好的砂砾石，压实度控制在96%以上。
3.1.2铺设准备
（1）整平碾压铺设层面，要求铺设层面的压实度达到要求，清除铺设层面上的杂物，尤其是碎石、石块等。（2）在路基范围内进行全面铺设，开展施工放样工作，用木桩标定格栅铺设的具体范围；在准备阶段测量施工路线的中桩、边桩和路堤坡脚，对土工格栅工程量进行复核计算；根据施工现场情况，对土工格栅铺设面积进行计算。（3）配备齐全施工机械设备和施工人员，包括装载机、连接件、剪刀、钢卷尺等，其中链接件要选用钢筋材质，长度不小于30cm，直径为10mm。（4）在基础工程中，要在开挖前进行定位测量，标出开挖线，保证槽底平面尺寸应超出基础外援部分30cm；如果施工线路的纵向高度变化较大，则应采用阶梯状开挖工艺向基槽底部开挖，开挖过程中对台阶长度进行严格控制；在横坡超过1∶5的部位进行错台开挖，开挖宽度不小于3m，形成内倾向结构横坡；在横坡超过1∶2.5，且高度超过8m的开挖部位，要在路面底层铺设3层土工格栅，使该区域成为路基路面工程的过渡区。
3.2土工格栅在路基加宽项目中的应用
在基于旧路基的改造工程中，可将土工格栅铺设在地基垫层和路面基层间。在多重作用关系下，土工格栅可限制土体的侧向滑动，有利于加固土体，提高其路基的抗剪强度和抗弯刚度，同时提高地基的承载力。此外，由于土工格栅能够与土颗粒发生作用，存在上部荷载作用时，源自土体的部分竖向应力和水平应力被土工格栅所承担，使荷载应力的分布具有均匀性，可避免因应力过度集中而出现局部土体变形的现象，且新旧两部分土可结合为完整的整体，新旧路基的结合区域具有稳定性，无明显的不均匀沉降现象。基底垫层的渗水性能较佳，在受到上部荷载的作用后可以促进内部水的消散，达到排水固结的效果。土工格栅在软基中尤为适用。
3.3填土压实
土工格栅施工结束后，紧接着就要实施填料处理，此项目选择的是分层填筑模式，各层厚度控制为30cm，同时各层填料必须进行反复碾压，以确保压实度符合标准规范要求。综合考虑施工监测记录以及工程现场实际情况，确定性能最佳的压路机设备、组合模式以及碾压遍数。此外，必须加大土工格栅保护力度，以防止压实施工影响土工格栅质量。压实是公路路基加宽施工中的一项重要环节，所以必须确定选择最优的碾压设施、组合方式、遍数以及速度等相关参数，使各层混合料的含水量处于最佳条件下进行施工。而在正式施工之前应取长度为100m的路段进行试验，确定压实最优施工参数以及对原材料技术性能指标进行检测，确保符合标准规范要求之后才能实施碾压作业。此项目选择的是大型压路机(重量为6～10t)，首先选择双钢轮压路机进行初压，然后选择胶轮压路机进行复压，最后选择钢轮压路机进行终压。而在具体碾压施工阶段，需要将压路机的行驶速度控制为1．5～4．5km/h，一直到压实度符合标准规范要求为止。当压实施工完成之后按照规定要求进行检测(结果见表1)，上、下路堤压实度均符合规范要求，也满足了工程施工的实际要求。
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3.4铺设加筋土工格栅
结合施工设计方案找出土工格栅中加筋网孔，确定其截面和尺寸，按照规定要求铺设加筋土工格栅。一般采取人工铺设的方式，根据实际的地形与地质情况，按照从下到上的顺序进行，先铺设坡脚位置，然后向基床表层移动，铺设间距一般控制在0.6m，如果铺设地段路基填高在4m以上，则常用的铺设间距为1.2m，顺序不变。在路基加宽时，对于较为平缓的地势，应全面彻底清理施工地段的地表，根据工程的规模大小，确定加宽的具体方向，最终选择出最佳施工方式，严格按照施工步骤铺设垫层和土工格栅。
4路基路面工程施工中土工格栅应用的质量管理
4.1加强现场管理
土工格栅应用于沥青混凝土路面时，为了确保达到预期效果，加强现场管理是很有必要的。土工格栅类型较多，因此要结合实际情况进行选择，确保其具有较强的适用性，从而有效发挥出其作用，不断提高路面质量。土工格栅施工会涉及多个环节，因此要注重全程管理，出现问题应及时解决，保证施工质量。施工单位要安排专业人员开展现场管理，对机械设备、施工人员进行合理配置，确保满足实际所需，从而为施工质量提供可靠的保障。现场管理是施工管理的核心所在，因此要引起足够重视，管理人员要尽职尽责，保证现场施工活动顺利开展。
4.2总体质量控制
路基加宽的现场施工环境错综复杂，应全面落实质量控制措施。施工期间以现场情况为准动态优化施工方案，加强质量检查以及与设计要求的对比分析，若存在问题则及时处理。在经过路基加宽施工后，较薄弱的新旧路基结合区易出现差异性沉降现象，是此类工程中较为普遍的问题。对此，施工单位必须以主动的态度加强质量管控，落实到材料、机械、人员等方面，有秩序地组织路基加宽作业，保证每处的施工质量。
4.3沉降与稳定性观测
在土工格栅施工阶段应实施沉降观测，以全面了解与掌握各部位的实际沉降情况。一般将项目标高定位水准点当作沉降观测的水准基点，然后结合沉降控制基本要求、地形地质情况、路基处理方式以及堆载预压等合理建立沉降观测断面与编制观测方案。而在观测过程中若是路基沉降数值≥设计值20%，则必须查明具体原因与实施地质复查，然后制定有效、可行的沉降控制措施。以150m为间隔距离建立路基稳定性观测点，针对弯曲路段则要适量地增加观测点。选择全站仪设备与水准仪设备实施沉降观测，然后对各项观测数据进行记录，并反馈设计师完成分析研究。若是稳定性观测结果不达标，则必须立即进行处理。
4.4铺设搭接质量检测
（1）在土工格栅铺设之前对路基顶面平整度进行检验，保证达到设计要求；检验路堤填料粒径是否达到规范要求，检验路基纵坡、横坡、标高、压实度是否达到规范要求。（2）在土工格栅铺设后进行质量检测，要求达到以下质量控制指标：下承层平整度为15mm，质量检测频率为每200m检查4处；纵向与横向搭建宽度不得小于30cm，质量检测频率为抽样检查全部搭接处的2%；上下层土工格栅材料的搭接缝错开距离不得小于50cm，质量检测频率为抽样检查全部搭接处的2%。
4.5路面结构优化
在进行处理路面的过程中，通过设置桥端过渡板进行整体的优化是必要的工作。首先，需要在桥台与搭接板之间的连接处预留有一个接缝，伸缩缝的两侧可通过搭接板以及桥台来构成，并且在搭接板与桥台之间安置垂直的锚栓，如此一来可以很有效地防止路面有沉降的情况发生。此外，在路面结构优化设计的过程中，通常会设置一个钢筋混凝土的过渡板位于桥梁搭板和一般路段的中间，这样做的目的是为了提升路面的刚度，使得路面平滑的过渡，大大延长了路面使用的年限。
4.6重视材料控制
实际施工中会使用大量土工格栅，其质量直接关系到施工质量，因此要加强材料控制，避免出现质量问题。施工单位应在施工前展开市场调查工作，合理选择施工所需的材料，从而为施工的开展提供有力的支持，并在确保材料质量的前提下，提高整体的经济效益。当前，市场中出现了很多新型材料，具有价格低、质量高等优势，要积极将其引入施工中，这对于提升施工水平有益。总之，施工单位要重视施工现场材料管理，避免出现浪费情况，有效满足施工需求，并制订详细的材料使用计划，以此提高材料利用率，不断提高施工效率，进而获得更高的经济效益。
4.7按要求铺设土工格栅
土工格栅在运输、存放期间严密遮盖，防止长期暴露在阳光下，铺开后应及时填筑填料。多雨季节施工时注意关注天气预报，遇下雨停止施工，提前做好防雨准备，施工作业面未完成封闭前遇雨应采用彩条布覆盖，防止雨水渗入土工格栅地基层。尽量减少土工格栅的切割量和缝合量，以避免浪费。下承层应平整，摊铺时应拉直、平顺，紧内贴下承层，不得扭曲、折皱。铺设土工格栅，应在路堤每边各留一定长度，回折覆裹在已压实的填筑层面上，折回外露部分应用土覆盖。土工格栅的边接采用搭接时，搭接长度宜300～600mm；采用缝接时缝接宽度应≥50mm，缝接强度应不低于土工格栅的抗拉强度；采用黏结时其宽度应≥50mm，强度不低于其抗拉强度。如为双层土工格栅上、下层接缝应错开，错开长度应＞500mm。
结语
公路工程建设要重视土工格栅在路基路面工程中的应用，选用质量性能良好的格栅材料，根据规范要求严格控制土工格栅铺设与搭接工艺，并且还要加强碎石层回填碾压施工质量控制，使土工格栅施工工艺达到设计要求，从而保证路基路面工程质量。
参考文献
[1]林洋，张栋.公路路堤施工中土工格栅加筋挡土墙技术的应用解析[J].山东工业技术，2016（8）：102-103.
[2]翟利健.土工格栅在路基路面工程中的运用问题分析与探究[J].青海交通科技，2019（3）：71-73.
[3]杨书霞.浅谈土工格栅在路基路面工程中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2015（3）：74-75.
[4]黄小良.浅谈土工格栅在路基路面工程中的应用[J].黑龙江交通科技，2015（11）：62-62.
[5]陆群，金海波.公路路基加宽工程中的土工格栅施工技术[J].交通世界，2019（33）：54-55.
[6]李化东.针对多年冻土地区的宽幅公路路基变形及稳定性模拟分析[J].公路工程，2019，44（2）：173-177.
[7]王选仓，丁龙亭，付林杰，等.基于离心模型试验的土工格室对路基稳定性影响研究[J].公路工程，2019，44（5）：210-215.