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【摘 要】近几年，应用土工合成材料来控制路基不均匀沉降已经成为了技术人员关注的热点。本文介绍了 土工格栅的特点及其在铁路高填方路基中的作用，并以实际工程为例探讨了土工格栅在铁路高填方路基中的施工技术。
【关键词】土工格栅；铁路；高填方路基
一、 土工格栅的特点
土工格栅是用于土木工程和岩土工程中的平面结构聚合物，由呈整体规则网格状的抗拉材料组成，常用的聚合物有聚丙烯、高密度聚乙烯、玻璃纤维、涤纶、合成纤维等。土工格栅在铁路高填方路基中的应用
（一）抗拉强度高
土工格栅通过独特的工艺过程使聚合物的长链碳氢分子沿拉伸方向重新排列成一直线，分子链间的联结力大大加强，因而具有较高的抗拉强度和较低的延伸率，如其抗拉强度与拉伸前相比，提高了5-10倍，延伸率与拉伸前相比，却只有拉伸前的10%-15%。粒料在格栅网格内互锁力增高，摩擦系数明显增大。可以说，在众多的土工合成材料中，在同等应变下，土工格栅的抗拉强度是最高的，其抗拉强度已接近于软钢。
（二）具有耐酸、碱性，耐腐蚀性，老化速度慢寿命长
对于塑料土工格栅来说，它具有良好的耐腐蚀性，能够抵抗酸性、碱性物质的腐蚀；耐高温，耐低温的性能也非常优越，并且耐老化。而玻璃格栅具有熔点高的特性，并且整体性非常好，寿命在50-70年之间。
（三）施工便捷
土工格栅不论是应用在道路工程还是铁路工程中，它的施工过程非常方便，操作简单，这就大大的缩短了工期，降低了费用成本。从土工格栅的铺设到搭接再到定位、平整不需耗费大量的人力物力就能够轻松完成。
二、土工格栅在铁路高填方路基中应用的作用
高填方路基通常是根据边坡的总高度进行划分，碎石土、砂类土、粉类土路基填筑高度大于20m，砂、砾路基的填筑高度超过12m则认为是高填方路基。随着铁路建设范围的扩大，尤其是山区地方出现了较多的高填方路基，这类路基在货车荷载和自重的作用下易形成路基的沉陷，会对过往列车的行车安全产生影响。这种路基最明显的弊病是较难控制路基的沉陷，受水害影响较大，施工比较困难。因此，在铁路高填方路基的施工过程中需要采取沉降控制措施，确保填筑的质量。
引起高填方路基下沉的因素有很多种，但主要还是自然与人为因素。在进行铁路高填方路基工程施工中，由于地质不良，引起的高填方下沉的现象越来越多。采用土工格栅就是控制沉降的一项有效措施。当在土工格栅上摊铺碾压粒料时，格栅肋条间的孔隙与粒料之间咬合、互锁、镶嵌作用，形成具有一定柔度的坚实平台，这种平台能使承载力的扩散角增大，从而达到分散应力、荷载的作用。土工格栅能很好地处理高填方不良路基的不均匀沉降， 克服了常规方法的不足和局限性，具有反滤、排水、隔离、补强等常规方法难于相比的应用优势。其应用一般不受时间、地理位置、地质条件、土质类别的限制，不管软土薄厚、软硬，不管其具备不具备常规处理方法的条件均可采用。高填路基采用土工格栅进行加固处理，能有效提高软土地基的抗剪强度，增强地基的承载力、改善地基土的压缩性、减少地基的不均匀沉降，延缓地基土的沉降速度；同时还可以节省填料，降低工程造价，大大缩短工期等。
三、土工格栅在铁路高填方路基中的应用
（一）工程概况
某铁路路线所处区域属武夷山西麓低山丘区，山体剥蚀严重，地形起伏剧烈，山体陡峭，发育冲沟洼地，山间切割很深，呈典型V字型谷地，植被发育茂密。路线所经地区大部分在山脊，路基填方高度达到48m，高填方边坡稳定问题成为这条铁路成败的关键。由于本标段路堤填方很高，边坡位置存在滑动面，为了保证路堤边坡稳定，根据需要在高填方路堤中上部铺设3～6层土工格栅。 双向土工格栅抗拉强度≥50KN/m，延伸率≤3%，节点强度>300N。
（二）施工技术
1.测量放样与整平基底
根据路线走向及路基边坡、坡顶、坡脚标高放出路基坡脚线，并根据标高确定高填土范围。
将路基范围内的表土、垃圾、草木、淤泥清理干净，并运出路基外。清理干净后进行回填前压实。 将路基范围内的凹槽、低洼处分层回填、夯实。
2.材料管理
土工格栅的材料应具有质量轻、整体连续好、抗拉强度较高、耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好、施工方便等优点。
完成土工格栅进场前对样品的试验，各批次土工格栅进场后，由试验室按检测频率完成抽样试验的自检工作，自检合格后监理中必试验室进行复检。对抽样进行试验合格时，应注明该批次材料的品牌、规格、数量、拟用工程的部位、存放地点等。除原材料品质试验之外，还应对缝合质量进行抗拉验证试验，验证试验应证明缝合强度不小于土工格栅的同向抗拉强度。
3.开挖台阶
由于横断面现况地面横坡较陡，必须开挖台阶。施工中采用机械配合人工的方式开挖，台阶高度1m，宽度2m，台阶有2～4%向内倾斜的横坡。如果开挖后仍是松散的碎石土，则继续开挖至稳定的岩层。若遇到坚硬岩石无法开挖，及时通知设计部门到现场一并确定是否减短格栅长度。在半填半挖处，格栅以铺到开挖台阶的末端为准。
4.铺土工格栅
土工格栅的纵轴向应与主要受力方向一致；土工格栅沿纵轴向不宜设接头缝；为增加路堤的稳定性，在路床顶以下铺设2层土工格栅，土工格栅间距1m。
5.连接、固定格栅
土工格栅尽量张紧，沿横向摊铺，并采用绑扎连接，搭接长度不小于15cm；铺好的土工格栅应通过格栅孔插入锚钉进行固定，有效的锚固在原状土样中，锚钉采用φ10钢筋弯制而成，锚钉沿路线纵向每1m设两个。
6.回填土料
铺好的土工格栅应及时回填覆盖防止日晒老化。运料前，挖方区的填料经试验合格后使用。采用挖掘机或装载机装车，自卸汽车运输到填方区。汽车卸料时，安排专人指挥，按每层50cm的松铺厚度计算卸料密度，由远及近进行卸料，一层料卸完后，即停止卸料，进入摊铺和整平阶段。当填方区一层填料上料完成后，按层厚50cm的松铺厚度、采用大型履带式推土机初步摊平，并在初平后的填料上来回碾压，完成初步压实。每层初步平整完成后，并形成一定的路拱以利排水。对机械无法到达边角处采用人工找平。在经过平整后的填层面上采用大吨位振动式压路机碾压。碾压时直线段由两边向中间，纵向进退式进行，横向接头重叠0.4～0.5m，纵向碾压轮迹重叠0.4～0.5m，压路机的行驶速度控制在4km/h之内，初压时采用静压，然后改为振动压实，其压实遍数均由试验确定。机械无法到达边角处或压实机械不能达到要求的地方，采用强夯处理。回填时，车辆不得直接在铺好的格栅上行走；填土顺序应先填土工格栅两端，并形成纵向站台或交通道，然后再依次扩大。
（三）施工效果
由于采用了上述施工方法，施工效果很好，多次人工挖开检验，土工格栅平整，与下承层紧密贴良好，未出现扭曲，褶皱重叠现象。边坡稳定，抗雨水冲刷能力比一般路堤要强。经沉降观测，铺设土工格栅的路段平均沉降量3.1cm，且沉降均匀，趋于稳定；而未铺设土工格栅的路段平均沉降量4.7cm，且沉降仍在继续。通过铺设土工格栅加固高填方路堤边坡，不但保证了边坡稳定，也克服了高填方路堤后期沉降量偏大的通病，达到设计要求。
四、结束语
土工格栅加固高填方边坡技术，具有施工作业简单，施工速度快，成本低等特点，又具有一定的强度和抗腐蚀能力，能够长久地保证高填方路堤边坡稳定，也克服了高填方路堤后期沉降量偏大的通病，应用前景广阔。
参考文献：
[1]王敏强，肖全，杨雨，李国军.土工格栅在路基工程中的应用及效果分析[J].中国科技纵横，2014年20期.
[2]李锁平，龚成亮.土工格栅砂砾垫层在软弱地基路基加宽段的应用设计[J].公路，2011年11期.
[3]金艳丽，黄小华.土工格栅加筋挡土墙在某高填路基中的应用[J].施工技术，2009年7期.
[4]石海丽.拓宽路基差异沉降及土工格栅处治机理的研究[D].建筑与土木工程：哈尔滨工业大学，2012.
【关键词】土工格栅；铁路；高填方路基
一、 土工格栅的特点
土工格栅是用于土木工程和岩土工程中的平面结构聚合物，由呈整体规则网格状的抗拉材料组成，常用的聚合物有聚丙烯、高密度聚乙烯、玻璃纤维、涤纶、合成纤维等。土工格栅在铁路高填方路基中的应用
（一）抗拉强度高
土工格栅通过独特的工艺过程使聚合物的长链碳氢分子沿拉伸方向重新排列成一直线，分子链间的联结力大大加强，因而具有较高的抗拉强度和较低的延伸率，如其抗拉强度与拉伸前相比，提高了5-10倍，延伸率与拉伸前相比，却只有拉伸前的10%-15%。粒料在格栅网格内互锁力增高，摩擦系数明显增大。可以说，在众多的土工合成材料中，在同等应变下，土工格栅的抗拉强度是最高的，其抗拉强度已接近于软钢。
（二）具有耐酸、碱性，耐腐蚀性，老化速度慢寿命长
对于塑料土工格栅来说，它具有良好的耐腐蚀性，能够抵抗酸性、碱性物质的腐蚀；耐高温，耐低温的性能也非常优越，并且耐老化。而玻璃格栅具有熔点高的特性，并且整体性非常好，寿命在50-70年之间。
（三）施工便捷
土工格栅不论是应用在道路工程还是铁路工程中，它的施工过程非常方便，操作简单，这就大大的缩短了工期，降低了费用成本。从土工格栅的铺设到搭接再到定位、平整不需耗费大量的人力物力就能够轻松完成。
二、土工格栅在铁路高填方路基中应用的作用
高填方路基通常是根据边坡的总高度进行划分，碎石土、砂类土、粉类土路基填筑高度大于20m，砂、砾路基的填筑高度超过12m则认为是高填方路基。随着铁路建设范围的扩大，尤其是山区地方出现了较多的高填方路基，这类路基在货车荷载和自重的作用下易形成路基的沉陷，会对过往列车的行车安全产生影响。这种路基最明显的弊病是较难控制路基的沉陷，受水害影响较大，施工比较困难。因此，在铁路高填方路基的施工过程中需要采取沉降控制措施，确保填筑的质量。
引起高填方路基下沉的因素有很多种，但主要还是自然与人为因素。在进行铁路高填方路基工程施工中，由于地质不良，引起的高填方下沉的现象越来越多。采用土工格栅就是控制沉降的一项有效措施。当在土工格栅上摊铺碾压粒料时，格栅肋条间的孔隙与粒料之间咬合、互锁、镶嵌作用，形成具有一定柔度的坚实平台，这种平台能使承载力的扩散角增大，从而达到分散应力、荷载的作用。土工格栅能很好地处理高填方不良路基的不均匀沉降， 克服了常规方法的不足和局限性，具有反滤、排水、隔离、补强等常规方法难于相比的应用优势。其应用一般不受时间、地理位置、地质条件、土质类别的限制，不管软土薄厚、软硬，不管其具备不具备常规处理方法的条件均可采用。高填路基采用土工格栅进行加固处理，能有效提高软土地基的抗剪强度，增强地基的承载力、改善地基土的压缩性、减少地基的不均匀沉降，延缓地基土的沉降速度；同时还可以节省填料，降低工程造价，大大缩短工期等。
三、土工格栅在铁路高填方路基中的应用
（一）工程概况
某铁路路线所处区域属武夷山西麓低山丘区，山体剥蚀严重，地形起伏剧烈，山体陡峭，发育冲沟洼地，山间切割很深，呈典型V字型谷地，植被发育茂密。路线所经地区大部分在山脊，路基填方高度达到48m，高填方边坡稳定问题成为这条铁路成败的关键。由于本标段路堤填方很高，边坡位置存在滑动面，为了保证路堤边坡稳定，根据需要在高填方路堤中上部铺设3～6层土工格栅。 双向土工格栅抗拉强度≥50KN/m，延伸率≤3%，节点强度>300N。
（二）施工技术
1.测量放样与整平基底
根据路线走向及路基边坡、坡顶、坡脚标高放出路基坡脚线，并根据标高确定高填土范围。
将路基范围内的表土、垃圾、草木、淤泥清理干净，并运出路基外。清理干净后进行回填前压实。 将路基范围内的凹槽、低洼处分层回填、夯实。
2.材料管理
土工格栅的材料应具有质量轻、整体连续好、抗拉强度较高、耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好、施工方便等优点。
完成土工格栅进场前对样品的试验，各批次土工格栅进场后，由试验室按检测频率完成抽样试验的自检工作，自检合格后监理中必试验室进行复检。对抽样进行试验合格时，应注明该批次材料的品牌、规格、数量、拟用工程的部位、存放地点等。除原材料品质试验之外，还应对缝合质量进行抗拉验证试验，验证试验应证明缝合强度不小于土工格栅的同向抗拉强度。
3.开挖台阶
由于横断面现况地面横坡较陡，必须开挖台阶。施工中采用机械配合人工的方式开挖，台阶高度1m，宽度2m，台阶有2～4%向内倾斜的横坡。如果开挖后仍是松散的碎石土，则继续开挖至稳定的岩层。若遇到坚硬岩石无法开挖，及时通知设计部门到现场一并确定是否减短格栅长度。在半填半挖处，格栅以铺到开挖台阶的末端为准。
4.铺土工格栅
土工格栅的纵轴向应与主要受力方向一致；土工格栅沿纵轴向不宜设接头缝；为增加路堤的稳定性，在路床顶以下铺设2层土工格栅，土工格栅间距1m。
5.连接、固定格栅
土工格栅尽量张紧，沿横向摊铺，并采用绑扎连接，搭接长度不小于15cm；铺好的土工格栅应通过格栅孔插入锚钉进行固定，有效的锚固在原状土样中，锚钉采用φ10钢筋弯制而成，锚钉沿路线纵向每1m设两个。
6.回填土料
铺好的土工格栅应及时回填覆盖防止日晒老化。运料前，挖方区的填料经试验合格后使用。采用挖掘机或装载机装车，自卸汽车运输到填方区。汽车卸料时，安排专人指挥，按每层50cm的松铺厚度计算卸料密度，由远及近进行卸料，一层料卸完后，即停止卸料，进入摊铺和整平阶段。当填方区一层填料上料完成后，按层厚50cm的松铺厚度、采用大型履带式推土机初步摊平，并在初平后的填料上来回碾压，完成初步压实。每层初步平整完成后，并形成一定的路拱以利排水。对机械无法到达边角处采用人工找平。在经过平整后的填层面上采用大吨位振动式压路机碾压。碾压时直线段由两边向中间，纵向进退式进行，横向接头重叠0.4～0.5m，纵向碾压轮迹重叠0.4～0.5m，压路机的行驶速度控制在4km/h之内，初压时采用静压，然后改为振动压实，其压实遍数均由试验确定。机械无法到达边角处或压实机械不能达到要求的地方，采用强夯处理。回填时，车辆不得直接在铺好的格栅上行走；填土顺序应先填土工格栅两端，并形成纵向站台或交通道，然后再依次扩大。
（三）施工效果
由于采用了上述施工方法，施工效果很好，多次人工挖开检验，土工格栅平整，与下承层紧密贴良好，未出现扭曲，褶皱重叠现象。边坡稳定，抗雨水冲刷能力比一般路堤要强。经沉降观测，铺设土工格栅的路段平均沉降量3.1cm，且沉降均匀，趋于稳定；而未铺设土工格栅的路段平均沉降量4.7cm，且沉降仍在继续。通过铺设土工格栅加固高填方路堤边坡，不但保证了边坡稳定，也克服了高填方路堤后期沉降量偏大的通病，达到设计要求。
四、结束语
土工格栅加固高填方边坡技术，具有施工作业简单，施工速度快，成本低等特点，又具有一定的强度和抗腐蚀能力，能够长久地保证高填方路堤边坡稳定，也克服了高填方路堤后期沉降量偏大的通病，应用前景广阔。
参考文献：
[1]王敏强，肖全，杨雨，李国军.土工格栅在路基工程中的应用及效果分析[J].中国科技纵横，2014年20期.
[2]李锁平，龚成亮.土工格栅砂砾垫层在软弱地基路基加宽段的应用设计[J].公路，2011年11期.
[3]金艳丽，黄小华.土工格栅加筋挡土墙在某高填路基中的应用[J].施工技术，2009年7期.
[4]石海丽.拓宽路基差异沉降及土工格栅处治机理的研究[D].建筑与土木工程：哈尔滨工业大学，2012.