土工格室在高速公路建設中的應用

Word版本，下載可自由編輯土工格室在高速公路建設中的應用1土工格室的特點

土工格室是一種采納高強度聚乙烯片材，經超聲波焊接等辦法銜接,綻開后呈蜂窩狀的三維立體網格結構材料,屬于特種土工合成材料。在巖石工程中與土、砂、石等填料共同構成不同視粘聚力、不同加筋強度、不同深度的墊層。這些墊層可以按照工程的要求放置于需要的位置，用以加固馬路的路基、邊坡防護、修建擋土墻等。其最大的特點是可以完成巖石工程中常規(guī)辦法難以處理的多種疑難問題，如橋頭跳車、軟基沉陷、翻漿、塌方等。具有材質輕，耐磨損，耐老化，耐化學腐蝕，適用溫度范圍寬，拉伸強度高，剛性、韌性好，抗沖擊力強，尺寸相對穩(wěn)定，運送便利等特點。在施工中銜接容易易行，施工辦法容易，從而簡化了施工工序，提升了施工速度；并可以反復多次使用。

2土工格室的基本原理

土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的關注,還應從其基本原理說起。國外文獻中在描述其原理時稱其為“一種蜂窩狀三維限制系統(tǒng)，可以在很大范圍內顯著提升一般填充材料在承載和蟲蝕控制應用中的性能。”它的關鍵原理就是三維限制。大家都知道，當汽車行駛在沙漠上時，就會壓出兩道深深的轍印，被壓部分深深下陷，車轍兩側會高高隆起。后面的車輛假如繼續(xù)沿著車轍前進，沉陷部分會進一步下沉、隆起部分會進一步隆起，直到隆起部分蹭到了車底盤、沉陷的車轍埋沒了大半個輪子，進而無法前進。之所以如此，就是由于當外荷作用于地基表面時，依據普朗特爾理論和泰勒理論可知：在集中荷載的作用下，主動區(qū)1受壓下沉，并將力向兩側分解傳遞給過渡區(qū)2，過度區(qū)2又傳給被動區(qū)3，被動區(qū)就會毫無限制地發(fā)生形變而隆起。也就是說，載荷一旦作用于路基，在載荷的下方就會形成起契狀的主動區(qū)域，它又利用過渡區(qū)域舉行擠壓，從而使被動區(qū)域發(fā)生隆起。也就是說，利用沿滑移線的剪切力和移動主動、過渡、被動三個區(qū)域的力打算了地基的承載能力。不僅在沙基地上可以非常顯然的體味到以上原理的真切過程，在軟基馬路上也會找到這種的樣板，只不過其形成的速率較之在砂上的變化慢些罷了。即使較好的路基材料也仍然無法避開其橫向移動。普通的高速馬路路基都高出地面好幾米，吸水翻漿不太簡單，但長久沉降依舊存在。究其緣由，雨水滲透、材料流失、基地下沉是其中部分緣由，路基路面在車輪荷載長久碾壓、振動力的作用下，材料向路基斷面兩側橫向位移不行否認是另外一個非常重要的緣由。以我省各地各級馬路為例，都有在該路的主行車道上可以顯然感覺到路面已經被壓出了一條“S”型溝狀帶。部分高速馬路也不例外，汽車行駛在行車道上的顛簸顯然劇烈于行駛在超車帶上的感覺，在道橋銜接段尤為顯然。這種溝狀路基沉降就是路基材料橫向滑移的典型。

工程中常規(guī)處理路基的辦法無需贅述，其目的就是提升地基材料的抗剪力和摩擦力，削減或延緩地基材料在荷載的壓力或震驚作用下發(fā)生移動的能力，因而工程中對材料的要求必定有許多苛刻的限制，假如不能就近獵取所需材料，就需要外購這些材料，購買材料的費用和運送費用占去囫圇工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材，甚至可以使用在常規(guī)狀況下不能使用的材料，從而大幅度削減材料購置費用和運送費用。為什么會這樣呢？土工格室承載狀況暗示：在集中載荷作用下，受力的主動區(qū)1依舊會把所受的力傳遞給過渡區(qū)2，但因為格室壁的側向限制和相鄰格室的反作用力，以及填料與格室壁的摩擦力所形成橫向阻力，抑制了過渡區(qū)2和被動區(qū)3的橫向移動傾向，從而使路基的承載能力得以提升。經過實驗，在格室的限制作用下，中密砂的表觀粘聚力可以增強三十幾倍。很明顯，假如能增強路基材料的抗剪力或抑制三個區(qū)域移動就可以取得提升地基承載力的效果，這就是土工格室的限制原理。

大多狀況下格室內充填砂礫或碎石等非粘性材料，因此，土工格室加固層又是一個水平排水通道，可加快飽和土固結過程中空隙水壓力消散速度，從而加速土體的固結?？傊?，土工格室具有墊層、加筋、排水、調整應力及變形，提升土體抗?jié)B能力的綜合功效。

3土工格室的施工辦法

土工格室作為一種新型的土工合成材料。施工快捷、便利、省力，整平施工場地，清除雜物。鋪設施工墊層并壓實，然后鋪設土工格室,鋪設中要盡量拉緊，不得有褟皺。準時用填料填充格室內并壓實，同時觀測格室變形和檢查密實度。最后修正邊坡完工。

4土工格室在馬路建設中的應用

4.1沙漠筑路應用

早在1994年，西安馬路學院與華北石油管理局筑路工程公司合作，使用華北石油管理局橡膠制品暨防腐技術討論所研制的土工格室，舉行了沙漠筑路應用討論，重點討論了土工格室填充塔克拉瑪干沙漠筑路的主要設計參數抗壓回彈模量。討論結果證實，所獲得的抗壓回彈模量達190∽210MPa，徹低滿足路基設計要求，而且土工格室填沙結構層比自然?砂礫結構層減薄約10cm，可以就近取材。1995年應用此項討論在塔里木沙漠永主性石油馬路塔中四∽民豐南段10Km的線路上全面使用土工格室填沙法構筑路基墊層。所測得的路表彎沉值為49∽64，均小于允許彎沉值，回彈模量為206.19∽273.97MPa，平均值為239.58MPa，說明格室固沙所獲得的整體強度顯然大于級配砂礫層的強度，而且全部層位的壓實度檢測都滿足規(guī)范要求。所節(jié)約的常規(guī)路基材料費用和運送費用，使筑路成本降低50%，所使用的工期也比常規(guī)辦法縮短60%。

4.2軟基處理

1997年，遼河油田勘察設計院海洋工程討論院，在灘海潮間帶臨探道路舉行了土工格室筑路實驗，更進一步證實了土工格室在解決沉降方面的獨到功效。該地區(qū)黃海高程1m以上，漲潮水深近1m，地基承載力僅110MPa，上有10cm以上的淤泥。他們采納華北石油管理局橡膠制品暨防腐技術討論所生產的20cm高土工格室兩層，協(xié)作土工布作路基底層，下層格室內填粗砂、礫石，上層內填礦渣，兩邊用山皮石作路肩。經過潮水浸透自然沉降以后，無需碾壓即可行走大型重載翻斗車。經過四個多月、每日近百車次，反映了格室、礦渣路面結構強度高、整體性好、荷載勻稱蔓延能力強的特點。從他們在這次實驗中所作的土工格室筑路與常規(guī)使用山皮石填海筑路兩種計劃的經濟效益和社會效益分析中可知：使用山皮石筑路每公里造價在400∽500萬元之間，工期30∽40天，每公里需要3600個運送臺班，每公里占地20萬m2。而用土工格室筑路，造價在100∽130萬元，工期7天左右，每公里運送臺班310個，每公里占地近7000m2。兩者差距之大令人贊嘆。削減車輛行駛污染、削減石料用量、削減填料對海洋的污染，特殊是具有養(yǎng)殖價格的灘涂地區(qū)，其環(huán)保、經濟效益更為可觀。

4.3濕陷性黃土地區(qū)、高填方路基填挖銜接段

與其它地域相比，我省馬路方面應用此項新材料、新工藝相對落后?？上驳氖?000年在連霍國道饞蘭高速馬路、國道109線白蘭高速馬路的施工中，為了克服高填方路堤濕陷性黃土固結沉降從而引起填挖結合部浮現的裂縫，實行在填挖結合部強夯加鋪土工格室的處理措施，解決挖填銜接段路基不同速率沉降層的連接問題。經過實踐證實，其效果十分顯然。2023年，蘭臨高速馬路、尹中高速馬路均屬粉性土壤，干旱缺水，因此,均采納在路面底基層或底基層下墊層加鋪土工格室，處理挖填銜接段、半挖半填段差異沉降，效果顯然?？梢?，土工格室在馬路中的應用范圍很廣，應用前景很好。

4.4處理橋頭跳車

2023年，我省交通廳與長安高校馬路學院合作完成科研項目，在連霍國道古浪至永昌高速馬路全線橋梁均采納土工格室制作差異沉降過渡段，特地治理“橋頭跳車”的通病。因為全線粉性土、砂性土居多，使用了10cm(高）×40cm土工格室，每個橋頭處理面積需600∽800m2不等，每平方米造價為26∽30元。使用土工格室可以省去大量灰土，工程綜合造價與常規(guī)辦法處理橋頭跳車的造價相當，但效果和使用壽命成倍提升。

4.5控制沖蝕的應用:護坡、堤壩

以上所舉的這些例證多是通過土工格室提升承載能力。其實，土工格室的另一個重要作用是控制沖蝕，而且在國外使用土工格室控制沖蝕的應用量絲毫不亞于承載應用。應用最多的有護坡、堤壩、擋土墻、防波堤岸等等。它的原理就是增強流淌能力，削減毛溝侵蝕，防止水壓積聚、消退集中沖蝕。蜂窩限制結構可以固定填充材料，限制作用于其上的水壓，從而改善了流淌能力。蜂窩壁使正常的排水可以舉行，但卻控制了窩內的流淌速度。猶如千百個微型堤壩，將集中水流簇擁成勻稱、舒緩的薄層水流。

5.結語

今日，全國高速馬路建設仍在高峰期，所經過地區(qū)的地質條件千差萬別，需要舉行大量的挖填段連接，還有許多的道橋銜接處。這些都是高速馬路建設中比較難以處理的難題，雖然以前也有許多處理辦法，但效果并不抱負，尤其是道橋銜接處的“橋頭跳車”問題和路基材料在荷載作用下側移、擠出的問題，嚴峻影響著高速馬路的使用壽命和