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【摘 要】土工格栅是现代土木工程建设中十分常用的一种新型土工材料,可以根据具体应用途径以及工程实际施工建设需求的不同选用不同的材料进行合成,土工格栅在土木工程建设的应用中,表现出了一系列良好的性能优势。我国现阶段的路基路面工程中,土工格栅的应用也较为普遍,并且其应用技术也在逐渐走向成熟。本文将针对土工隔栅在路基路面工程中的运用展開分析,希望能够以此为路基路面工程施工技术的发展提供帮助。
【关键词】土工格栅;路基工程;路面工程
土工格栅实际上是格栅在土木工程中应用时的名称,在应用中有着抗拉模量高、强度高、耐高温、耐腐蚀等特点,因此,在路基路面工程施工中经常被使用。路基路面工程作为我国道路工程建设的重要组成,其工程的质量直接关系着我国道路工程建设的质量,影响着我国公路运输的发展。我国的公路运输量逐年加大,一些路面逐渐出现了损坏,其中以老旧公路为主,在路基路面改造工程中,土工格栅的应用能够很好的提高路基路面的使用性能,延长其使用寿命。
一、土工格栅的分类及其特点:
土工隔栅按制造材料的不同可以分为四大类,包括:塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和聚酯经编涤纶土工格栅。
(1)塑料土工格栅:塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材,其在应用中具有拉强度高、延伸率较低的特点;随着塑料土工格栅抗拉强度的提高,其抗高温性能也不断提高;经研究发现通过在塑料土工格栅中加进炭黑等抗老化材料,能够使其耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗老化等耐久性能都获得很大的提高。
(2)钢塑土工格栅:钢塑土工格栅以高强钢丝经特殊处理,与聚乙烯,并添加其他助剂,通过挤出的方式使其成为复合型的高强抗拉条带,条带表面有较为粗糙的压纹,此时为高强加筋土工带。将高强加筋土工带通过有条理的纵、横编制的方式进行编制排列,再将交接点通过特殊的强化粘结的熔焊技术焊接在一起,形成二维格栅形,此时就成为了钢塑加筋土工格栅。钢塑土工格栅在应用中的特点主要包括:强度大、蠕变小、承载力强、抗腐蚀、防老化、摩擦系数大、孔眼均匀、施工方便、使用寿命长等。
(3)玻璃纤维土工格栅:玻璃纤维土工格栅的主要材质是玻璃纤维,通过使用相应的编制工艺,将玻璃纤维编织成网状格栅结构,就形成了玻璃纤维土工格栅材料。由于玻璃纤维中的氧化硅成分是一种无机材料,其具有十分稳定的理化性能,同时还有着强度大、模量高、耐磨性高、无长期蠕变、热稳定性好的特点,结成网状结构后能够使集料嵌锁与限制作用增强,从而使沥青混合料的承重能力的到很好的加强。此外,由于在格栅表面涂上了特殊的改性沥青,这使玻璃纤维土工格栅在耐磨性与剪切能力方面得到了很大的提升。
(4)聚酯经编涤纶土工格栅:这种土工格栅的主要原材料为高强聚酯纤维,采取经编定向结构,使织物中的经纬向纱线相互间没有弯曲状态,然后使用高强纤维长丝将结构中的所有交叉点绑扎起来,使结合点具有很强的牢固性,从而有效发挥出它的力学性能。这一土工格栅在应用中具有以下的特点,包括:抗拉强度较高、延伸力相对较小、抗撕力强度较大、纵横强度差异较小、抗紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻、与土或碎石嵌锁力强,聚酯经编涤纶土工格栅的应用能够有效的强化土体的抗剪与补强性能,同时对于提高土体的整体性以及荷载力也有着十分良好的效果。
二、土工隔栅在路基工程中的应用:
1.在不良路基处理中的应用。
在风沙地区的路基修筑受到环境条件的限制,路基的刚度和强度都会受到一定的影响,而在多年冻土地区修筑的路基容易因翻浆问题而出现过量的沉降,这些情况都会造成路基结构与性能不良,需要对路基进行相应的处理。土工格栅在风沙地区路基修筑中的应用,能够对松散的填料起到侧限作用,使路基可以在有限高度内很大程度的提升其刚度与强度,能够有效承受更大的荷载应力。在冻土区,土工格栅通过其特有的立面加筋效应和有效的落实整体侧限性,来保障路基修筑的最小填土高度,并使填土的刚度与强度获得有效提高。此外,在盐渍土与膨胀土修筑的公路中,使用土工格栅加固路肩与边坡等立面,也有着良好的效果,土工格栅耐腐蚀的特性,也能够很好地适应使用盐渍土与膨胀土进行施工的要求。
2.在台背路基填土加筋中的应用。
土工格栅对于台背路基加筋有着很好的效果,它能够增强与填料间的摩擦力,从而降低路基及构造物之间的不均匀沉降的发生几率,进而有效地缓解桥面受到“桥台跳车”所造成的早期冲击破坏。
3.在半填半挖路基处理中的应用。
一些需要处理的路基在同一横断面上结构也并非均匀分布,有的部分是路堤,有的部分是路堑,对于这种半填半挖路基处理,要在填挖交界地段按照一定的要求挖筑相应的台阶来实现分层填筑,从而减少由于填筑不合理造成的纵向裂缝的出现。使用高液限粘土作为主要填料的工程,在完工之后可能会出现相对较大的沉降量,交界处也更容易出现不均匀沉降的现象,因此,要通过土工格栅的使用来进行控制与加固。将土工格栅铺设在每层所挖筑的台阶的水平面上,通过土工格栅特有的侧限加筋效应的发挥来有效控制路基的沉降。
三、土工隔栅在路面工程中的应用:
1.在水泥混凝土路面改建复合式路面施工中的应用。
在我国水泥混凝土路面的使用十分广泛,但水泥混凝土路面在使用过程中面临着修复困难的问题,而随着我国公路交通的发展,以及货运汽车载重性能的提升,传统的水泥混凝土路面受到的破坏也越来越严重,修复工作压力巨大。以往对于水泥混凝土路面的有效修复措施是在原路面上加铺一层沥青罩面层,但这种方式所铺设的路面还存在着在加铺层中容易产生反射裂缝的问题。
通过相关部门对以上问题的不断试验探索,最终发现,在原水泥混凝土的路面上设置玻璃纤维土工格栅加筋层,之后再在上面浇筑沥青混凝土面层,利用玻璃纤维土工格栅的抗拉强度高、延伸率低、蠕变性差、理化性能较稳定、耐高温性能良好、嵌锁和限制作用较强的优点,以及其与沥青混合物的良好相容性,其在使用中能够很好的实现均匀传递轴载以及将沥青加铺层承受的反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向的作用。
2.在沥青混凝土路面施工中的应用。
沥青混凝土路面在长期使用中,承受来自车辆的长期的荷载压力作用,尤其是沥青路面面层,在轮载范围内外的相邻区域分别受到压力与拉力的不同作用,使受力区域的交界位置容易出现疲劳开裂的问题。在沥青路面的施工中,将玻璃纤维土工格栅加置于路面结构层中,能够有效的分散路面面层所承受的压应力以及拉应力,减缓路面的弯沉现象,从而控制路面的变形程度;同时玻璃纤维土工格栅的应用还能够充当路面结构的骨架,强化结构层的横向约束力,从而控制塑性推移的情况发生,对于减少因高温使沥青混凝土流动性加大,导致的车辙问题有很好的效果;此外,玻璃纤维土工格栅良好的抗拉应力性能,能够很好的防止和控制因严寒天气影响,导致的沥青混凝土路面面层冷缩造成拉应力过强,产生的路面裂缝问题。
四、总结
土工格栅在路基路面工程中的应用能够有效的增强路基路面的结构强度与使用性能,对于控制和预防路基路面使用过程中出现的开裂、沉降、结构不稳定的问题,有着良好的效果,能够有效的延长路基路面的使用寿命。随着科技的不断发展,土工格栅的性能也将会不断得到提高和完善,相信在未来的路桥建筑施工中,新型土工格栅的应用将会发挥出更加良好的作用,也为我国的路桥建设与使用安全提供更好的保障。
参考文献:
[1] 李冬雪,邓卫东,葛娟.考虑土工格栅蠕变的加筋路堤变形分析[J].长安大学学报(自然科学版).2011(05).
【关键词】土工格栅;路基工程;路面工程
土工格栅实际上是格栅在土木工程中应用时的名称,在应用中有着抗拉模量高、强度高、耐高温、耐腐蚀等特点,因此,在路基路面工程施工中经常被使用。路基路面工程作为我国道路工程建设的重要组成,其工程的质量直接关系着我国道路工程建设的质量,影响着我国公路运输的发展。我国的公路运输量逐年加大,一些路面逐渐出现了损坏,其中以老旧公路为主,在路基路面改造工程中,土工格栅的应用能够很好的提高路基路面的使用性能,延长其使用寿命。
一、土工格栅的分类及其特点:
土工隔栅按制造材料的不同可以分为四大类,包括:塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和聚酯经编涤纶土工格栅。
(1)塑料土工格栅:塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材,其在应用中具有拉强度高、延伸率较低的特点;随着塑料土工格栅抗拉强度的提高,其抗高温性能也不断提高;经研究发现通过在塑料土工格栅中加进炭黑等抗老化材料,能够使其耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗老化等耐久性能都获得很大的提高。
(2)钢塑土工格栅:钢塑土工格栅以高强钢丝经特殊处理,与聚乙烯,并添加其他助剂,通过挤出的方式使其成为复合型的高强抗拉条带,条带表面有较为粗糙的压纹,此时为高强加筋土工带。将高强加筋土工带通过有条理的纵、横编制的方式进行编制排列,再将交接点通过特殊的强化粘结的熔焊技术焊接在一起,形成二维格栅形,此时就成为了钢塑加筋土工格栅。钢塑土工格栅在应用中的特点主要包括:强度大、蠕变小、承载力强、抗腐蚀、防老化、摩擦系数大、孔眼均匀、施工方便、使用寿命长等。
(3)玻璃纤维土工格栅:玻璃纤维土工格栅的主要材质是玻璃纤维,通过使用相应的编制工艺,将玻璃纤维编织成网状格栅结构,就形成了玻璃纤维土工格栅材料。由于玻璃纤维中的氧化硅成分是一种无机材料,其具有十分稳定的理化性能,同时还有着强度大、模量高、耐磨性高、无长期蠕变、热稳定性好的特点,结成网状结构后能够使集料嵌锁与限制作用增强,从而使沥青混合料的承重能力的到很好的加强。此外,由于在格栅表面涂上了特殊的改性沥青,这使玻璃纤维土工格栅在耐磨性与剪切能力方面得到了很大的提升。
(4)聚酯经编涤纶土工格栅:这种土工格栅的主要原材料为高强聚酯纤维,采取经编定向结构,使织物中的经纬向纱线相互间没有弯曲状态,然后使用高强纤维长丝将结构中的所有交叉点绑扎起来,使结合点具有很强的牢固性,从而有效发挥出它的力学性能。这一土工格栅在应用中具有以下的特点,包括:抗拉强度较高、延伸力相对较小、抗撕力强度较大、纵横强度差异较小、抗紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻、与土或碎石嵌锁力强,聚酯经编涤纶土工格栅的应用能够有效的强化土体的抗剪与补强性能,同时对于提高土体的整体性以及荷载力也有着十分良好的效果。
二、土工隔栅在路基工程中的应用:
1.在不良路基处理中的应用。
在风沙地区的路基修筑受到环境条件的限制,路基的刚度和强度都会受到一定的影响,而在多年冻土地区修筑的路基容易因翻浆问题而出现过量的沉降,这些情况都会造成路基结构与性能不良,需要对路基进行相应的处理。土工格栅在风沙地区路基修筑中的应用,能够对松散的填料起到侧限作用,使路基可以在有限高度内很大程度的提升其刚度与强度,能够有效承受更大的荷载应力。在冻土区,土工格栅通过其特有的立面加筋效应和有效的落实整体侧限性,来保障路基修筑的最小填土高度,并使填土的刚度与强度获得有效提高。此外,在盐渍土与膨胀土修筑的公路中,使用土工格栅加固路肩与边坡等立面,也有着良好的效果,土工格栅耐腐蚀的特性,也能够很好地适应使用盐渍土与膨胀土进行施工的要求。
2.在台背路基填土加筋中的应用。
土工格栅对于台背路基加筋有着很好的效果,它能够增强与填料间的摩擦力,从而降低路基及构造物之间的不均匀沉降的发生几率,进而有效地缓解桥面受到“桥台跳车”所造成的早期冲击破坏。
3.在半填半挖路基处理中的应用。
一些需要处理的路基在同一横断面上结构也并非均匀分布,有的部分是路堤,有的部分是路堑,对于这种半填半挖路基处理,要在填挖交界地段按照一定的要求挖筑相应的台阶来实现分层填筑,从而减少由于填筑不合理造成的纵向裂缝的出现。使用高液限粘土作为主要填料的工程,在完工之后可能会出现相对较大的沉降量,交界处也更容易出现不均匀沉降的现象,因此,要通过土工格栅的使用来进行控制与加固。将土工格栅铺设在每层所挖筑的台阶的水平面上,通过土工格栅特有的侧限加筋效应的发挥来有效控制路基的沉降。
三、土工隔栅在路面工程中的应用:
1.在水泥混凝土路面改建复合式路面施工中的应用。
在我国水泥混凝土路面的使用十分广泛,但水泥混凝土路面在使用过程中面临着修复困难的问题,而随着我国公路交通的发展,以及货运汽车载重性能的提升,传统的水泥混凝土路面受到的破坏也越来越严重,修复工作压力巨大。以往对于水泥混凝土路面的有效修复措施是在原路面上加铺一层沥青罩面层,但这种方式所铺设的路面还存在着在加铺层中容易产生反射裂缝的问题。
通过相关部门对以上问题的不断试验探索,最终发现,在原水泥混凝土的路面上设置玻璃纤维土工格栅加筋层,之后再在上面浇筑沥青混凝土面层,利用玻璃纤维土工格栅的抗拉强度高、延伸率低、蠕变性差、理化性能较稳定、耐高温性能良好、嵌锁和限制作用较强的优点,以及其与沥青混合物的良好相容性,其在使用中能够很好的实现均匀传递轴载以及将沥青加铺层承受的反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向的作用。
2.在沥青混凝土路面施工中的应用。
沥青混凝土路面在长期使用中,承受来自车辆的长期的荷载压力作用,尤其是沥青路面面层,在轮载范围内外的相邻区域分别受到压力与拉力的不同作用,使受力区域的交界位置容易出现疲劳开裂的问题。在沥青路面的施工中,将玻璃纤维土工格栅加置于路面结构层中,能够有效的分散路面面层所承受的压应力以及拉应力,减缓路面的弯沉现象,从而控制路面的变形程度;同时玻璃纤维土工格栅的应用还能够充当路面结构的骨架,强化结构层的横向约束力,从而控制塑性推移的情况发生,对于减少因高温使沥青混凝土流动性加大,导致的车辙问题有很好的效果;此外,玻璃纤维土工格栅良好的抗拉应力性能,能够很好的防止和控制因严寒天气影响,导致的沥青混凝土路面面层冷缩造成拉应力过强,产生的路面裂缝问题。
四、总结
土工格栅在路基路面工程中的应用能够有效的增强路基路面的结构强度与使用性能,对于控制和预防路基路面使用过程中出现的开裂、沉降、结构不稳定的问题,有着良好的效果,能够有效的延长路基路面的使用寿命。随着科技的不断发展,土工格栅的性能也将会不断得到提高和完善,相信在未来的路桥建筑施工中,新型土工格栅的应用将会发挥出更加良好的作用,也为我国的路桥建设与使用安全提供更好的保障。
参考文献:
[1] 李冬雪,邓卫东,葛娟.考虑土工格栅蠕变的加筋路堤变形分析[J].长安大学学报(自然科学版).2011(05).