土工格栅在老路改造中的应用.doc

土工格栅在老路改造中的应用周予进 饶 昱(江西省交通设计院 南昌 330002)摘要:由于公路建设的迅猛发展，一些满负荷运行的公路需要改造拓宽，新老路基拼接已经成为公路建设工程中一个重要的研究课题。本文针对南昌县塔城互通立交至莲塘连接线老路改造工程中新老路基结合部拼接处理方案进行分析研究，探讨了土工格栅在解决路基不均匀沉降引起的纵、横向裂缝等病害问题上的应用。关键词:道路工程；老路改造；土工格栅；不均匀沉降190 前 言 南昌县塔城互通立交至莲塘连接线是南昌县城内通往京福高速公路乐化至温圳段的主要通道，路线起于乐温高速公路塔城互通平交口，经南昌县塔城乡、武阳镇、八一乡，终于莲塘镇的南井路平交口，与105国道相接，路线全长12.416769Km。其中起点K0+823.231K11+800为新建路段，设计路基宽17m；K11+800K13+240终点为老路改造段，原有道路宽12m，设计拓宽至17m，与新建路段同宽，所以需进行新老路基拼接。1新老路基结合部病害原因分析在新老路基结合部，路基和路面结构层强度不一，一侧为新建路基，一侧为原有老路基，地基沉降存在差异，为道路开裂留下隐患；新老路基结合部位沉降量不一，必然会产生一定的沉降差异，特别是新填路基沉降量较大，而老路基已完成大部分的工后沉降，这就不可避免地在新老路基结合部产生一个沉降差值突变点，成为道路产生裂缝的主要原因；新老路基结合部位工艺较复杂，施工难度较大，往往在此易产生人为的质量问题，如密实度达不到设计标准等，也是产生裂缝的原因之一。另外，由于路线穿越赣抚冲积平原，第四纪堆积物覆盖层厚达20m以上，基岩埋藏很深，地下水离地表很浅。接近地表的冲积层，差不多全是粒径很小的细砂、粉粒和粘粒，承载力较低，春夏容易饱水，冬寒容易冻涨，这种由软弱地基造成的承载力差异也会对结合部产生较大的的破坏影响，可能造成其上的构筑物开裂与下沉，导致路基产生幅度很大的横向及纵向波浪状变形，造成路面的变形或开裂，这就对路基拼接施工工艺提出了更高的要求。2土工格栅的作用机理工程实践的研究表明，加筋可以明显地提高土体的承载能力。土工合成材料（Geosynthetics）是以人工合成的聚合物（主要有聚丙烯PP，聚酯PET,聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC，聚酰胺PA等）为原材料制成的各种类型产品的总称。其中，土工格栅（Geogrid）是目前公路上应用较多的一种土工合成材料，它是高分子聚合物拉伸后形成的具有方形格栅的板材。根据材质的不同主要分为塑料土工格栅和玻璃纤维格栅两类，由加工方法的不同又分为单向土工格栅和双向土工格栅两类，主要用于路堤、挡墙、软基等结构中以提高其稳定性和承载力。土工格栅为柔性材料，它只能承受较大的拉应力。将其布置在土体的拉伸变形区，土的拉应力传给土工格栅，使筋材成为抗拉构件。当加筋土受荷载作用时，土工格栅与土体间咬合镶嵌的摩擦阻力制约了土体的侧向变形，土工格栅与土体之间具有较高的粘结作用，并与土体产生相互嵌固作用的效应，显示出更好的抗拉性能。高抗拉性使筋土强度远远高于无筋土，极大地提高了路基土承受剪应力的能力，一定程度上改善了正常路堤横断面上的沉降状况，使得横断面上的沉降趋于均匀，因此能减小新老路基结合部的差异沉降，防止新老路基结合部位路面出现纵、横向裂缝。而将土工格栅用于处理软弱地基，是通过格栅将上部填料的垂直变形向水平方向扩散，使上部填料的抗剪变形能力得以充分发挥，承载区大大增加，表面压强相应减小，从而提高其承载能力。同时由于土工格栅纵横相连，能防止填料的局部下陷，最大程度地减少地基的不均匀沉降。3新老路基结合部处理方案针对道路拓宽在施工和技术上的关键性问题，是必须保证地基的坚固稳定、必须保证对新填路基土的压实质量、必须保证新填路基土与压实老路基土之间紧密结合。一般这三个问题解决好，就可以保证新老路基结合部道路的使用品质。3.1处理方案确定K11+800K13+240终点为老路改造段，沿老路中心线每单边拓宽3m，路基填土高度0.5m10.4m不等,分别采用以下路基拼接处理方案：表1 路基拼接段处理方案拼接路基起迄桩号处理方案路堤填高K11+800K12+100路基台阶搭接+土工格栅1.93.8K12+100K12+350路基台阶搭接+土工格栅+碎石垫层5.26.7K12+350K12+650土工格栅0.50.9K12+650K12+775路基台阶搭接+土工格栅1.63.9K12+775K13+175路基台阶搭接+土工格栅+碎石垫层510.4K13+175K13+240路基台阶搭接+土工格栅1.93.0土工格栅设在新老路基结合部，沿纵向不间断铺设，一般情况下在路面底面以下30cm处铺设一层，部分路段路堤填土较低，但考虑到多为软弱地基，换填后与老路基底部也依然存在承载力差异，所以仍然保留了土工格栅。如图1所示：图1路床底部土工格栅埋置示意 单位:m有两处桥头路段路基填土较高，一处为跨越浙赣铁路桥，一处为跨越总干渠桥，对路基拼接质量的要求也更高。可考虑在路基边坡变坡处（或边坡平台处）及基底处加铺土工格栅，并在路基底部设置20cm碎石垫层作为柔性层，和土工格栅共同缓解不均匀沉降引起的附加应力，减少对路面的破坏。如图2所示。图2高路堤土工格栅埋置示意 单位:m3.2土工格栅的施工321土工格栅铺设前 应清除腐殖土等不适宜土层至少30cm，将老路基按设计要求挖台阶，检查密实度，如不符合要求，则用冲击碾压或强夯等进行增强补压，使其压实度达95以上；若原有路肩质量较差、达不到设计要求，要将路肩翻晒后再碾压，以满足质量要求，尽量消减新老路基拼接拓宽的差异变形。3.2.2采用双向土工格栅 技术指标应满足抗拉强度双向50KN/m。土工格栅沿线路的横向铺设，将成捆土工格栅自老路堤往新路堤方向展开，按设计长度截断，施工时应保证格网铺向与线路走向垂直。3.2.3施工工艺 铺设时候应用带排钩横梁将土工格栅张拉紧，使之产生24的伸长，并用U形锚钉固定。沿纵向相邻两幅土工格栅的搭接长度20cm，并用尼龙绳呈之字形穿绑，使之成为一体。3.3 施工质量的控制1、当土工格栅摊铺在碎石层上时，应先撒铺2cm厚的粗砂，以免土工格栅直接与碎石接触而被破坏；2、铺设土工格栅的关键是保证连续性，避免产生扭曲、褶皱、重叠，要特别注意避免过量拉伸，以防止超过其抗拉强度和变形极限而发生破坏和撕裂；3、每层填土厚度30cm，路床范围内压实度95，其他部位93。4 结语新老路基结合部的拼接设计，必须详细掌握新老路基的地质资料，对拼接路段地质进行详细勘察，以充分了解通车以来老路基的稳定及路基、地基的固结情况，针对不同地质条件和老路地基处