文/河北北方公路工程建設集團有限公司 張建軍

改擴建工程緩解了當今交通量猛增所帶來的交通運輸壓力，并大幅度提高了原有道路的服務水平，但改擴建工程的新舊路基拼接常會使路基結合面產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，從而導致不均勻沉降的產(chǎn)生。高速公路路基加寬土工格柵加筋優(yōu)化技術能夠有效控制差異沉降的產(chǎn)生，本文研究了高速公路路基加寬土工格柵加筋優(yōu)化技術，首先介紹路基差異沉降的產(chǎn)生機理、土工合成材料的功能效果與加筋機理，并基于某公路實際改擴建工程進行應用研究，對土工格柵施工質量提出施工控制要點，觀測了采取土工格柵加筋技術施工工藝的試驗段的沉降。

沉降機理

新舊路基頂面變形往往是由于新老路基修建年限、填料，以及壓實度的差異而導致，由于舊路面長時間在車輛荷載作用下，其瞬時壓縮變形、固結變形及長期固結已基本完成，而新路面在施工結束后，固結沉降和長期固結沉降仍在進行，從而導致新舊路基間的差異沉降，影響道路使用性能，并產(chǎn)生安全隱患。常見的差異沉降控制措施為挖臺階和鋪設土工合成材料。

土工合成材料

土工合成材料是一種應用于路基工程中的高分子聚合材料，強度、韌性較為優(yōu)良，主要以加筋土的形式增大路基承載能力、減少裂縫和差異沉降的產(chǎn)生，保證路面的安全舒適性和施工質量。土工合成材料可分為：土工織物、土工網(wǎng)、土工薄膜、土工格室和土工格柵等，高速公路通常采用土工格柵和土工格室兩種類型。

功能效果

土工合成材料有主要五大作用：加筋作用、隔離作用、過濾作用、排水作用和防滲作用。加筋作用：土工材料抗拉性能較為優(yōu)良，埋在土中時可增加土體模量，從而形成加筋土提高土體的穩(wěn)定性；隔離作用：土工合成材料可有效隔離不同粒徑的材料，使之不發(fā)生混雜以形成材料的整體結構；排水作用：土工合成材料具有一定的可塑性，在土體中形成管道，將滲入地基的雨水等沿著材料表面排出路基；過濾作用：土工織物置于量不同土層時，可允許土中的氣、液通過土工織物，起到過濾的目的；防滲作用：土工膜或復合性土工合成材料具有一定的耐水性，起到防止水滲透的作用，常應用于隧道內(nèi)管涵的防滲措施。

加筋機理

土工格柵加筋機理分析

作為常見的土工合成材料，土工格柵被廣泛應用到高速公路加寬工程中以控制新老路基之間不均勻沉降，在土體中加筋能夠束縛土體側向形變從而形成整體。加筋土具有較好的工程性能，其主要作用原理有準黏聚力原理和摩擦加筋原理。

準黏聚力原則：由于加筋土結構具有各向異性，其拉筋的彈性模量大于填土的彈性模量，加筋土中填土的抗剪力與拉筋的摩阻力的共同作用下，增強了加筋土的強度；摩擦加筋原則：加筋土結構填土自重與行車荷載產(chǎn)生的垂直土壓力使得拉筋從土中抽出時，產(chǎn)生的相對位移能增強了筋土截面的摩阻力。

土工格室加筋機理分析

土工格室具有較強的抗彎、抗拉強度，當受到荷載時改變了加筋土體的應力場和位移場分布。土工格室柔性結構物設置，可充分分散相對集中的上部荷載，減小壓應力以提高地基承載能力。土工格室具有側向限制作用，對土體的水平位移和豎向位移進行限制，減小土體的變形以降低不均勻沉降。由于其土工格室具有較高的承重能力，常被用于鐵路基床、公路路面基層與墊層。

表1 沉降量觀測

工程實踐

工程概況

某高速公路全長36.16km，雙向六車道，設計時速120km，選用土工格柵彈性模量為1GPa，加筋層數(shù)為3層，加筋長度為8m（全鋪）的技術方案，按上述施工要求嚴格控制施工質量，并在舊路路基中心、新路基土路肩處、新路坡腳附近埋設3個沉降板。

施工工藝

土工格柵在鋪筑過程中應從挖臺階處鋪至車道線外緣。其延伸率應不大于10%，以防止土工格柵產(chǎn)生蠕變。土工格柵鋪筑過程中應注意以下幾點：在施工前應及時清除施工場地的雜草，排出積水，并對擴寬新路基表面進行整平；鋪筑土工格柵時，應將高強度一側垂直于路基軸線，一次鋪設到底，不得采用接縫或接搭。施工過程中應注意避免土工格柵張拉過量，導致格柵撕裂破壞、局部破頂?shù)取楸苊鈱ν凉じ駯判阅茉斐捎绊?，施工應注意格柵不產(chǎn)生扭曲、褶皺、重疊現(xiàn)象。土工格柵埋置于填料中時，應使土工格柵上下8cm內(nèi)的填料最大粒徑小于6cm，以避免土工格柵被刺穿；土工格柵上部鋪筑路基填料厚度應小于30cm，并使用輕型推土機碾壓第一層坍圮的填料。當填筑壓實厚度大于60cm時，采用重型壓實機碾壓，使得其壓實度滿足規(guī)定壓實度要求。土工格柵應存放在干燥且沒有陽光直射的地方，避免長時間暴露于外界大氣中，鋪筑完土工格柵后應立即填筑路基填料。

在土工材料鋪裝時應注意，在低填方的路基底鋪設一層土工格室，在較高路基的基頂和基底分別鋪設一層土工格室；在高路基的每層臺階鋪設一層土工格室；由上至下布置間距由密至疏，一般頂部層間距1m左右，底部間距2m左右，中間間距在1m至2m間過渡；布置長度自上而下逐漸減少，頂層布置8m至12m，底層布置3m至4m，中間層逐漸過渡。

應用效果

在通車后兩年內(nèi)對斷面一（K37+000）、斷面二（K37+100）和斷面三（K37+200）進行沉降板觀測，結果如表1所示。

由表1可知，沉降量隨著通車時間逐漸穩(wěn)定，舊路路基中心沉降量最小，其次是路肩，坡腳處的沉降量相對較大，路肩的地質條件要比坡腳好，這主要是因為舊路施工的便道位置位于路肩處，使得施工機械的荷載對其進行了預壓，產(chǎn)生了一定的壓實效果；采取土工格柵加筋優(yōu)化技術下的沉降量滿足路基施工技術規(guī)范要求（小于15mm），表明上述土工格柵加筋技術能有效控制改擴建加寬工程中產(chǎn)生的不均勻沉降。

結語

本文匯總了高速公路加寬工程中的土工格柵應用技術，總結了加寬工程中土工合成材料的裝鋪施工工藝和施工質量控制措施，并在實際工程中對其應用效果進行了沉降觀測，通車三年內(nèi)沉降量滿足技術要求，能夠有效延長公路的使用壽命，對指導土工合成材料鋪裝施工有重要意義。