双向塑料土工格栅用途

随着加筋技术的发展和土工合成材料加筋理论的不断完善，新型的土工加筋材料不断涌现。土工格栅的出现，对公路工程的发展起到了重要的推动作用。但由于不同的土工产品的作用不同，正确选择合适的材料对公路工程的质量保证起到了关键作用。 土工格栅是聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开口网格、较高强度的平面网状材料。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。土工格栅分为塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和玻纤聚酯土工格栅四大类。 一、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，按其制造时拉伸方向的不同可为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材（原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯）上冲孔，然后在加热条件下施行定向拉伸。单向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成，而双向拉伸格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。 （一）塑料土工格栅的基本特性 1、力学性能：由于在制造过程中，经过了定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向定向排列，加强了分子链间的联结力，大大提高了其抗拉强度，甚至比软钢强度还大，延伸率却很小。土石料在网格内互锁力增高，它们之间的磨擦系数也显著增大。 2、抗温度性能：由于拉伸作用，使其抗高温性能也提高。 3、耐久性能：由于土工格栅中加入炭黑等老化材料，使它具备较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀、抗老化等耐久性。 4、施工性能：土工格栅重量轻，与土或碎石咬合力强；抗酸碱、耐腐蚀、耐老化；柔性、质轻易施工。塑料土工格栅是有一定柔性的塑料平面网材，易于现场裁剪和连接（可用聚乙烯绳或连接棒连接），也可重叠搭接，便于现场组装成所需形状，且在施工过程中折曲影响小，施工简单，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。 （二）塑料格栅视单、双向应用场合分别如下： 单向土工格栅适用于公路及铁路路基、路堤、边坡加筋、各类挡墙加筋、江河海坝的加筋及堆场加筋、桥台加筋、较浅层基础的加筋。广泛应用于各类加筋挡土墙。双向格栅适用于公路及铁路路基、路堤加筋、浅层基础加筋、大型广场、车场、码头货场、堆场等 性承载的地基增强，河道路基加筋，防治沥青混凝土路面反射裂缝等。广泛应用于路基、路堤加筋和浅层基础加筋。 二、钢塑土工格栅 钢塑土工格栅以高强钢丝（或其他纤维），经特殊处理，与聚乙烯（PE），并添加其他助剂，通过挤出使之成为复合型高强抗拉条带，且表面有粗糙压纹，则为高强加筋土工带。由此单带，经纵、横按一定间距编制或夹合排列，采用特殊强化粘接的熔焊技术焊接其交接点而成型，则为加筋土工格栅。 （一）钢塑土工格栅的工程作用： 1、强度大、蠕变小、适应各类环境土壤，完全可以满足高等级公路中的高大挡墙使用。 2、能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强地基的承载力、有效的约束土体的侧向位移，增强地基稳固性能。 3、与传统格栅相比更具有强度大、承载力强、抗腐蚀、防老化、摩擦系数大、孔眼均匀、施工方便、使用寿命长等特点。 4、更适应于深海作业、堤岸加固，从根本上解决了其他材料做石笼因长期受海水冲蚀而造成的强度低、耐腐蚀性能差、使用寿命短等技术难题。 5、能有效的避免在施工过程中被机具碾压、破坏而造成的施工损伤 （二）钢塑土工格栅在工程的适用范围 公路、铁路、桥台、引道、码头、水坝、渣场等的软土地基加固、挡墙和路面抗裂工程等。 　　三、玻璃纤维土工格栅 玻璃纤维土工格栅是以玻璃纤维为材质，采用一定的编织工艺制成的网状结构材料，为保护玻璃纤维、提高整体使用性能，经过特殊的涂复处理工艺而成的土工复合材料。玻璃纤维的主要成份是：氧化硅、是无机材料，其理化性能极具稳定，并具有强度大、模量高，很高的耐磨性和优异的对寒性，无长期蠕变；热稳定性好；网状结构使集料嵌锁和限制；提高沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能，极大地提高了土工格栅的耐磨性及剪切能力。 （一）玻璃纤维土工格栅的工程性能： 1、抗拉强度极高，延伸率很低；抗拉强度能达到100 kN/m，断裂延伸率为3％左右。 2、没有长期蠕变性；玻琉纤维格栅不发生蠕变，这保证产品能够长期使用。 3、高温稳定性：玻璃纤维格栅熔点在1 000℃以上，在160℃热铺沥青混凝土上不受任何影响。 4、与路面混合料具有很好的相容性：玻璃纤维土工格栅经表面有机涂层处理以后与混凝土混合料有机物具有很好的相容性，特别是沥青材料，从而改善了玻璃纤维土工格栅不耐磨、不耐折的缺点。 5、化学稳定性：经过特殊处理后，玻璃纤维格栅能防止各类化学侵蚀，抵抗生物侵蚀和气候变化。 6、嵌锁和限制作用：沥青混凝土混合料穿过玻璃纤维土工结构，形成了复合嵌锁结构。这种限制能够阻止混凝土混合料的运动，使沥青混凝土混合料可以得到更好的压实，获取更大的承载力，并且能够提高传递荷载能力，减少变形，增强沥青混凝土路面。将其变为一整体结构，犹如混凝土中加入钢筋一样，具有良好的结构强度，在道路罩面中起到骨架作用。 玻璃纤维格栅的应用 （二）玻璃纤维格栅的适用范围 玻璃纤维格栅适用于沥青混凝土路面加筋、路面反射裂缝防治及新旧路面的衔接等变形量不是很大的场合。玻璃纤维格栅用于沥青道路时发挥的作用有抗疲劳开裂、抗低温收缩、耐高温车辙和延缓反射裂缝。

土工格栅 路基中的土工格栅垫层 (1)方案的确定。该段经设计单位、业主、监理三方共同研究决定采用换填,土工格栅垫层等措施进行软基处理,并同时布设纵、横向排水渗沟。(2)土工格栅垫屋综合处理地基的原理。土工格栅层处理地基(软土地基)的机理表现在下面几个方面:①土工格栅有一定的刚度,从而使上面的负荷得到扩散,提高了地基的承载能力。②由于土工格栅的抗拉强度大,它的存在可增加路堤的稳定性。③土工格栅与砂垫层或填土层(0.5m厚)共同作为一层,这一层具有同路基及地基或软土地基不同的刚度,它既是路堤的柔性筏基,又是地基及软土的排水通道。所以在地基变形显得均匀,差异沉降较小。④由于格栅网眼的存在制约了颗粒材料的横向移动,形成了良好的嵌锁作用。通过这种机械咬合作用使土体具有较好的整体抗剪能力。(3)材料的性能及要求。砂垫层要求用洁净的中粗砂,含泥量应小于5％,以利形成排水通道。土工格栅是一种新型的聚合物材料,经双向定向拉伸后,它的纵、横向抗拉强度均匀,且具有良好延性、高抗疲劳性和耐腐蚀性。其重量较轻,方便施工。本次地基处理所用的土工格栅是QLGSG50-50型,延伸率为5％,其纵、横向抗拉强度均为50kN/m双向土工格栅,网孔尺寸为15mm×15mm,幅宽为4m,幅长为50m。(4)土工格栅垫层处理地基的施工程序及要点。①先平整场地,清表土并排干地表水。②在地基上铺一层10cm的砂垫层,然后铺上一层SS-20型土工格栅(采用横铺),土工格栅沿横断面铺设,格栅的强度高的方向(纵向)应垂直于路基的中线,应尽量避免沿这个方向的接缝,各层土工格栅的两端需进行回包,回包长度分别不小于1.5m、2m,平台错台处的回包长度增长至3.5m。回包段应折覆盖在压实的填料面上,平整顺适,外侧用土覆盖,格栅的铺设应平顺,保持一定的松紧度,表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物,局部起伏差不得大于5cm,格栅的纵向搭接重叠宽度不小于30 cm,搭接缝采用塑料带绑扎,间距为50cm,对铺设好的格栅每隔1.5m用勾头钉固定于地面,以保证格栅以下承面密贴,铺设好的格栅应及时回填,防止日晒老化,筋材暴露时间不宜超过24 h,上下层土工格栅的搭接缝错开设置,错开长度不应小于50cm,并用下层土工格栅回包,与上层格栅形成一整体,两层格栅间的填土厚度为50cm。③路基土应分层填筑并满足相应规范要求,另外应避免运料车在已摊铺好并张紧定位的格栅上直接碾压。④施工中应控制路堤的填土速率并加强沉降和侧向位移的观测,防止路堤失稳。四、土工格栅的使用效果 1.增加了路堤的稳定性,有效防止滑移、塌方、沉陷等现象的发生。另一方面,使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。也就是说,当软土地基在上覆荷载作用下可能产生剪砌破坏时,土工格栅将阻止破坏面的出现,从而提高地基的承载力。当土工格栅受到集中应力作用时,高弹性模量的土工格栅受力后将产生垂直分力,分散和抵消部分荷载,有效提高地基承载力,这一效果能有效提高路基加载速率,缩短工期。 2.有效提高地基承载力,由于重型机械在软基路段容易沉陷,路基填土压实难于开展,但砂垫层结合土工格栅处理后,压路机等机械便可在其上开展作业。通常在未经处理的软土路基上填筑路堤,在一定的填筑高度内,都会出现不同程度的“弹簧”状态,填土难于压实,平整度差。经铺设土工格栅后,由于其约束作用,填料易于压实,表面平整。 3.土工格栅在提高地基承载力和增加地基稳定的同时,对不均匀的沉降有调节作用,能较快的减少路基的沉降差异。土工格栅和砂砾层共同构成比软土刚度大得多的复合垫层,对上部施加的荷载起到重新分布的作用,其渗透排水作用又使地基受力趋于均衡,使软基加快排水固结,促成路堤均匀沉降,使路堤平顺。 4.在一边软一边硬的地基上填筑路堤,使用土工格栅能更有效地保证路堤填筑时的安全,并能加快此类路堤的沉降均衡稳定。在此种地基上填上,由于沉降的差异,会造成路基断裂,甚至失稳。由于土工格栅具有均布力特性,可使整个断面平衡。 五、几点体会 (1)原设计对h＞20m的软基采用清淤换填并加土工格栅加筋,我认为是可行的。(2)路堤填土的厚度及密实度要求,在土工格栅上的 层甚至两层适当放松。实际施工中经过各方面技术研究,密实度要求达到85％,可略低于90％。该部分可作为沉降后低于地面线的原状土处理。(3)路堤横断面方向的弧形沉降对土工格栅的抗拉强度有较高要求,特别是沉降差异较大时,对土工格栅的横向搭接长度及搭接方式应给予关注,土工格栅的纵向搭接也有类似问题。

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