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摘要:土工格珊因为有着良好的力学性能,可以不断的提升土体的强度及其抗变形的能力,工程施工简便、占地面积少。所以,在边坡工程中应用十分重要。在现阶段,我国的高填方边坡工程应用技术最多的就是土工格珊。下面就从作者的实际工作经验进行入手,简要的概述了土工格珊技术应用在高填方边坡。
关键词:土工格珊技术;高填方边坡;边坡施工
前言:边坡主要是按照路线的平面与纵断面的要求,与一定技术的要求开挖或是填筑土质或是石质带状构造物,是环境治理工程的主要结构物。它即是治理项目的主体又是顶部道路基础,它的质量的好坏,直接影响道路的使用品质。边坡是设置在地表,暴露在大自然中,边坡建设过程中,大量的土石方工程改变了原有的自然状态,对施工区域生态平衡造成一定影响,因此要在施工中给予重视。
1 土工格栅的分析
我国高填方边坡建设要求高,尤其是在一些地质条件不佳的地区,需要采取一些措施对边坡进行处理,以满足边坡的稳定性,减少工后沉降。当前我国高填方边坡的处理工艺众多,土工格栅技术就是其中一种。土工格栅技术是在边坡建设中,将抗拉强度较高的土工格栅埋入土体中,充分利用土体表面摩擦和格栅网孔之间的嵌锁作用和土工格栅抗拉强度高的特点,更好的约束土体,进而提高土体的抗滑力、抗负荷以及抗剪切性能,为公路边坡工程提供坚实的基础。具体来说土工格栅具有如下优点:
1.1 抗拉强度高
土工格栅的抗拉强度很高,且延伸率很低。粒料在格栅网格内互锁力变得更高,摩擦系数也更大。经过对比发现,在同等应变条件下土工隔栅是众多的土工合成材料中抗拉强度最高的,它的抗拉强度与软钢几乎没有差别。
1.2 同时兼具耐酸性与耐碱性
塑料土工格栅的耐腐蚀性非常好,对于酸性、碱性物质的腐蚀抵抗力高;并且耐高温,也耐低温。因而老化的周期特别长。玻璃格栅的熔点高,整体性能佳,寿命可达到五到七十年或更久。
1.3 施工便捷
土工格栅应用到高填方工程中,土工格栅从铺设到搭接需要的人力和物力都不是特别大,施工简单,施工工期短,相应的成本也就降低了。
2 土工格栅的作用机理
2.1 能够分散应力
土工格栅在使用中,能够通过其优异的抗拉性能,将边坡组合形成一个整体,并将受到的应力均匀的扩散。它的作用就如同钢筋在钢筋混凝土中的作用一样,当局部有受力情况时,土工格栅产生的拉应力能够使得整个网片一起受力,形成整体效应,就不会有不均匀受力的情况出现,从而有效的避免了不均匀沉降现象的发生。土工格栅的作用不只如此,它还能够进一步增加土体的抗剪能力来防止土体局部产生弯沉现象的出现;土工格栅网片的整个效应还能够保证边坡具有更好的稳定性,不宜产生过大变形的问题。
2.2 加筋功能
土工格栅具有良好的抗拉强度,能够对软弱地基进行加固补强处理,减少作用在软弱地基上的荷载压力;土工格栅的网片结构还能够凭借与土体的摩擦力来限制土壤的各向位移,提高土体抗拉能力和抗剪强度,进而提高地基的整体强度和稳定性。
2.3 有利于排水,防止边坡翻浆
土工格栅的网格结构的铺设,能够将不同的两种材料隔离开来,使得不同材料之间不至于相互混合;土工格栅的存在还能在一定程度上减少毛细现象的发生,降低了地下水对地基的危害。土工格栅的网格结构也有利于孔隙水压的疏散,这对地基的稳定性非常重要。
3 土工格栅的要求
土工格栅采用双向拉伸(GSL)土工格栅,每延米纵向极限抗拉强度不小于25KN/m,横向极限抗拉强度不小于35KN/m,延伸率不大于13%;土工格栅网孔尺寸为30mm×40mm,肋条截面为矩形。
新建地段:当边坡高度6m≤H<8m时,全坡面铺设幅宽2.5m的双向土工格栅;H≥8m时,全坡面铺设幅宽5.0m的双向土工格栅,且当H≥12m时间隔3.0m需全断面满铺设幅宽4~5m的土工格栅,边坡土工格栅各层间距离均匀0.6m,铺设后格栅边缘距坡面垂直距离为0.6m。与既有线并行帮宽地段:当帮宽宽度小于2m时,于每一台阶面处铺设双向土工格栅。边坡高度3m≤H<6m时,铺设幅宽2.5m的双向土工格栅;H≥6m时,铺设幅宽4~5m的双向土工格栅。边坡土工格栅各层间距离为0.6m。
土工格栅主要技术指标:土工格栅采用整体拉伸型塑料土工格栅,不得使用粘贴型土工格栅,严禁使用玻璃纤维格栅及钢塑格栅。纵、横向拉伸强度≥30kn/m。纵、横向屈服伸长率均≤10%。3.5m网孔直径8~12cm。斜坡地面,为便于铺设土工格栅,须在边坡坡脚处地面挖设3.5~4.5m宽平台。边坡本体填料的压实标准应满足相应部位的压实标准。
4 土工格珊技术在高填方边坡的应用分析
(1)首先对边坡边坡线进行精确的放样,要确保边坡宽度,将两遍都加宽0.5m,整平晾晒好的基底土进,再用25T的振动压路机静压两遍,50T震压四遍,如果还存在不平整的地方就采取人工方式进行整平。铺垫0.3m厚的中(粗)砂,用25T的振动压路机静压两遍。
(2)铺设土工格栅时,首先要确保底面平整、密实,接着进行平铺,平铺时不要出现重叠、卷曲、扭结等问题,对于相邻的两幅土工格栅要进行0.2m的搭接。沿边坡横向对土工格栅搭接部分每隔1米用8号铁丝进行穿插连接,在铺设的格栅上方,用U型钉每隔1.5-2m的距离固定在地面上。在第一层土工格栅铺完成之后,紧接着进行第二层0.2m厚的中(粗)砂的铺设。第二层铺设时首先将砂放置到边坡一侧,接着用推土机直接向前赶推。先将边坡两侧2米范围内填筑0.1m,再把第一层土工格栅折翻上来再填上0.1米的中(粗)砂。这样施工可以使土工格栅更加平整,减少起鼓、起皱问题的出现。完成第二层中(粗)砂平整后,用通过水平测量的方式,确保填筑厚度均匀,再用25T振动压路机静压两遍。
(3)第二层土工格栅施工技术科采用第一层一样的方式,然后填筑0.3m的中(粗)砂,填筑方法也和第一层一样,用25T压路机静压两遍后,这样边坡基底加固就处理完毕。在第三层中(粗)砂碾压好后,沿线路纵向在边坡两侧各铺设土工格栅两幅,搭接0.16m,并用同样方法连接好,然后开始土方施工作业,铺设土工格栅进行边坡防护,必须每层测量出铺设的边线,每侧要保证边坡整修后土工格栅埋于边坡内0.10m。
(4)边坡土工格栅每填筑两层土,即厚度0.8m时就需两侧同时铺设一层土工格栅,然后以此类推,直至铺到路肩表面土下。边坡填筑好后,及时进行边坡整修,并进行坡脚的干砌片石防护,对该段边坡除每侧加宽0.3m外,并预留1.5%的沉落量。
5 纵横向填挖交界处理
为了减少填挖交界处的差异沉降,对纵横向填挖交界处的地基进行处理。对填挖交界处挖方路床(80cm)进行超挖回填碾压,并在上路堤顶面和底面设置土工格栅,填方部分路堤除严格按照《边坡填料设计图》中的技术要求处理外,其基底上下路堤压实度相应提高1%,即清表处理后地基为91%,下路堤为94%,上路堤为95%,交界面开挖不小于2米宽台阶,并设置向内2%横坡。纵向填挖交界处填方一端进行强夯处理,处理范围为2倍填土高度,对挖方一端10米范围进行超挖回填夯实,并在超挖回填的顶部和底部设置土工格栅,界面两侧不小于5米,对填方部分基底采用换填80厘米8%灰土垫层进行处治。
结束语:
总之,土工格栅这种土工合成材料已经广泛应用于公路、铁路修建中,并取得了一些成果。虽然我国对土工格栅的引进和研究落后于其他国家,但是国内多数高等院校对土工格栅做了进一步的研究,形成了对土工格栅作用机理、影响因素的理论体系。总体上来说土工格栅的各项性能指标、使用效果、经济性能、施工操作性都有着极为广泛的应用前景和空间。
工程实例照片
土工格栅铺设
辽宁首钢硼铁回填边坡,高31.5米
马钢白象山坦萨回填边坡,高24米
参考文献:
[1]袁志波;软土边坡土工隔栅加筋作用机理研究[J].黑龙江交通科技,2008年2期.
[2]罗烈日;超高填方加筋路堤工作性状及稳定性研究[D].岩土工程:华中科技大学,2013.