马丛亮
土工格栅作为重要的土工合成材料之一，凭借其优越的工程性能，已在水利、铁路、公路、港口和建筑工程中得到了广泛的应用。土工格栅是采用聚乙烯、聚丙烯等高分子聚合物经模压、热塑等工艺制成的二维甚至三维立体的网格屏栅。使杂乱长链分子变得有序，从而提高聚合物的抗拉强度和刚度，因而土工格栅具有抗拉强度高、耐久性好、延伸率低、适应性强等特点。土工格栅按构造不同主要分为单向土工格栅和双向土工格栅两种。双向土工格栅能与土颗粒形成非常有效的咬合作用，约束土颗粒的侧向位移，一般在路基工程中应用较多，将土工格栅作为加固补强材料埋至土体内，能够较好地均化软土地基的应力，约束地基侧向变形，减少不均匀沉降，提高路基的整体强度，抑制路堤的拉裂和土基的剪切破坏。
国内公路规范对软土地基的定义较少，一般说的软土是指天然含水量大（含水量35%～75%）、空隙比高（空隙比1.0～1.9）、压缩性高（压缩系数0.005～0.02）、强度低（粘聚力在10kPa左右，快剪内摩擦角0°～5°）、承载力低（地基承载力为20～100kPa）和具有灵敏性结构的一种软塑状态的粘性土。软土可分为粘土、淤泥质土及泥炭土等类型。
在软土地基中加入土工格栅可使路堤整体刚度得到提高，内部稳定性增强，使地基均匀性和抗变形能力得到提高。土工格栅有一定的刚度及较好的延性，从而使路面传来的荷载得到扩散，提高了地基的承载力，防止地基的不均匀沉降。土工格栅的抗拉强度大，可增加路基的稳定性。由于土工格栅能很好地适应地基变形，因而土工格栅与土组成的复合体在荷载的作用下共同产生变形，使得土工格栅与地基土一起承受外部荷载。土工格栅的网孔与上下层土体的摩擦咬合产生的摩阻力限制土体的侧向变形使土体增加抗剪强度。
淮河流域的蓄洪区众多，其中的防汛道路承担着转移群众及服务生产生活的交通要求。蓄洪区内防汛道路的地质特点是道路两侧池塘、填坑分布较多、沿线局部有冲沟，坑塘底部大多存在软弱土层。地基土的含水量较大，空隙比高、含水量大，且局部有弱膨胀性，容易形成橡皮土。以某蓄洪区内加固防汛道路的一段为例，勘探资料显示道路的持力层为粉质粘土，但施工时对路基进行碾压后不久出现较为严重的橡皮土现象，且沿车辆行驶方向出现0.3m左右的沉降差。经进一步地质勘探发现，原道路地基为经过处理的淤泥质土，厚度约3.0m。经分析，由于该层土含水量大，地基承载力低，在车辆荷载和振动的作用下，出现了较大沉降变形。而地基中软弱土层的较大沉降变形往往是产生过大沉降和不均匀沉降差的重要原因。
为保证路面结构的安全，需对该段软弱地基进行加固处理。但彻底清除该路段的软弱土层较为困难，因为淤泥层较厚，施工工期较长，施工难度较大。经反复分析比较，设计采用土工格栅对该路段软土路基进行加固处理，以提高承载力，减小不均匀沉降。
设计采用土工格栅和碎石垫层的双层布置，每层土工格栅的高度均为0.1m，上、下层碎石垫层的厚度均为0.3m。施工中先铺筑碎石垫层以形成一个施工平台，使得土工格栅发挥作用。先在软基顶面铺设这样具有一定厚度的碎石垫层，用推土机向前推平。如果不设置这样的垫层，直接将土工格栅铺垫在软基顶面，则在填料压实的过程中，格栅会被压入软基中，不仅影响填料的压实，且会导致土工格栅不能发挥相应的作用。而且由于格栅中的填料为碎石，可以使土工格栅层形成一个水平排水通道，加快路基中孔隙水的消散，使路基加速固结，减小不均匀沉降。
土工格栅性能指标要求：选用SWG50-4型土工格栅，该材料是高密度聚乙烯加抗老化剂经挤压压膜成型，具有重量轻、强度高、耐腐蚀性强和使用寿命长等特点。设计格栅高度0.1m，焊接间距不小于0.5m，其纵、横向抗拉强度大于5.8 kN/m，屈服伸长率小于10%；拉伸模量大于650MPa，填筑的碎石最大颗粒不大于4.0cm，颗粒粒径大小应均匀，含泥量不大于3%。
施工顺序为：清理路基→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→铺设其上路基土→压实。先在地基上铺设第一层格栅，铺设从一端开始，沿路线走向一幅接一幅向前推进。横向铺设与路堤两边纵向排水沟相接，土工格栅间应可靠连接，搭接边用锚钉固定，铺设要平整，无皱折，尽量张紧。当格栅铺设定位后，应及时填土覆盖，采取边铺设边回填压实的施工顺序。接着在碎石层上铺土工布，最后开始分层填土碾压，填料应分层压实，用轻型压路机振碾，控制压实度不小于0.92。填料时要求严禁高举倾倒，且不能直接将土石料卸至格栅上，要边卸边填料，整平。碎石垫层未铺土工格栅前，不得当施工临时便道使用，以免车辆荷载将垫层压坏，不利于上部格栅的施工，且应避免车辆在已摊铺好并张紧定位的格栅上直接碾压。施工中应控制路堤的填筑速度并加强沉降和侧向位移的观测，防止路堤失稳。
施工结束后，通过现场检测，土工格栅的宽度、厚度和压实度均满足了设计要求，加固后路基的整体性和刚度均有大幅度提高。在上部级配碎石底基层铺筑后，施工车辆能够顺利通过且未引起该段路基的变形破坏，保证了该标段的顺利实施。工程完工后，路面情况良好，未出现由不均匀沉降引起的表面裂缝等现象，处理效果明显。
从土工格栅在此次防汛道路软土地基处理中的成功应用看，土工格栅处理软土路基施工简便，可操作性强，有效地提高了路基的承载力，减小不均匀沉降，增强了路基的稳定性，并大大节省了工程造价。工程实践证明，这项新工艺新技术在公路工程中将得到推广。但土工格栅的应用还需进一步研究和发展，在实践中不断地总结经验，完善分析计算方法，使其理论更加完善，与实际结合更加紧密■
（作者单位：寿县水务局安丰塘分局232200）
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