摘要:土工格柵由于具有良好的力學(xué)性能,能夠不斷提高土體的強度和抗變形能力,施工簡便、占地面積少。因而在路基工程中應(yīng)用廣泛。目前,我國高填方路基工程使用的最多的技術(shù)土工格柵。本文簡單介紹了土工格柵技術(shù)原理與優(yōu)勢,并以實際工程為例探討了其在鐵路高填方路基中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:土工格柵;鐵路;高填方路基
一、土工格柵
我國鐵路高填方路基建設(shè)要求高,尤其是在一些地質(zhì)條件不佳的地區(qū),需要采取一些措施對路基進(jìn)行處理,以滿足高鐵路基的承載力,減少工后沉降。當(dāng)前我國高填方路基的處理工藝眾多,土工格柵技術(shù)就是其中一種。土工格柵技術(shù)是在路基建設(shè)中,將抗拉強度較高的土工格柵埋入土體中,充分利用土體表面摩擦和格柵網(wǎng)孔之間的嵌鎖作用和土工格柵抗拉強度高的特點,更好的約束土體,進(jìn)而提高土體的抗滑力、抗負(fù)荷以及抗剪切性能,為鐵路路基工程提供堅實的基礎(chǔ)。 具體來說土工格柵具有如下優(yōu)點:
(一)抗拉強度高
土工格柵的抗拉強度很高,且延伸率很低。粒料在格柵網(wǎng)格內(nèi)互鎖力變得更高,摩擦系數(shù)也更大。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn),在同等應(yīng)變條件下土工隔柵是眾多的土工合成材料中抗拉強度最高的,它的抗拉強度與軟鋼幾乎沒有差別。
。ǘ┩瑫r兼具耐酸性與耐堿性
塑料土工格柵的耐腐蝕性非常好,對于酸性、堿性物質(zhì)的腐蝕抵抗力高;并且耐高溫,也耐低溫。因而老化的周期特別長。玻璃格柵的熔點高,整體性能佳,壽命可達(dá)到五到七十年或更久。
。ㄈ┦┕け憬
土工格柵應(yīng)用到鐵路高填方工程中,土工格柵從鋪設(shè)到搭接需要的人力和物力都不是特別大,施工簡單,施工工期短,相應(yīng)的成本也就降低了。
二、土工格柵在鐵路高填方路基中的應(yīng)用
。ㄒ唬┕こ谈艣r
某鐵路工程合同段共設(shè)大橋1343.4米/座,互通式立交1處,分離式公交1座,天橋6座,通道5道、涵洞9道。填土方217.314千立方米,挖土方361.226千立方米,挖石方34.578千立方米。占用地249.3991畝。 本合同段共設(shè)轉(zhuǎn)角5個,最小平曲線半徑2000米/1處,最小緩和曲線250米,最大偏角21°12′22″?v斷面共設(shè)變坡點6個,最短坡長400米/1處,最大縱坡2.879%,1022米/1處,最小豎曲線半徑凸型15000米/1處,凹型10000米/1處,豎曲線占路線總長的54.22%。 本合同段主線起于樁號RK25+500止于樁號RK31+700,全長6.2公里。段路基右側(cè)為高填方路段,為確保地基承載力滿足要求,防止路堤不均勻沉降,本路段采用土工格柵和砂礫墊層加固路堤基底。根據(jù)設(shè)計要求,路基基底鋪土工格柵,基底最下層鋪砂礫墊層。
(二)地質(zhì)狀況
本標(biāo)段屬黃河沖積平原,地形平坦開闊,地貌類型簡單,地勢起伏變化不大,裸露的巖土類型單一,無特殊性巖土,不良地質(zhì)作用不甚發(fā)育,地下水對工程無不良影響,因此場地的工程地質(zhì)復(fù)雜程度屬簡單類型。
路區(qū)內(nèi)上部淺層地基土以第四系全新統(tǒng)粘土為主,地基土容許承載力在不同路段變化很大。原地面以下分布有新近沉積土薄層及松散粉細(xì)砂層,夾軟弱土層,地基土較軟弱。路區(qū)地基土容許承載力多在100Kpa左右,工程性質(zhì)較差。
。ㄈ┩凉じ駯诺囊
土工格柵采用雙向拉伸(GSL)土工格柵,每延米縱向極限抗拉強度不小于25KN/m,橫向極限抗拉強度不小于35KN/m,延伸率不大于13%;土工格柵網(wǎng)孔尺寸為30mm×40mm,肋條截面為矩形。
新建地段:當(dāng)邊坡高度6m≤H<8m時,全坡面鋪設(shè)幅寬2.5m的雙向土工格柵;H≥8m時,全坡面鋪設(shè)幅寬5.0m的雙向土工格柵,且當(dāng)H≥12m時間隔3.0m需全斷面滿鋪設(shè)幅寬4~5m的土工格柵,邊坡土工格柵各層間距離均勻0.6m,鋪設(shè)后格柵邊緣距坡面垂直距離為0.6m。
與既有線并行幫寬地段:當(dāng)幫寬寬度小于2m時,于每一臺階面處鋪設(shè)雙向土工格柵。邊坡高度3m≤H<6m時,鋪設(shè)幅寬2.5m的雙向土工格柵;H≥6m時,鋪設(shè)幅寬4~5m的雙向土工格柵。邊坡土工格柵各層間距離為0.6m。
土工格柵主要技術(shù)指標(biāo): 土工格柵采用整體拉伸型塑料土工格柵,不得使用粘貼型土工格柵,嚴(yán)禁使用玻璃纖維格柵及鋼塑格柵。 縱、橫向拉伸強度≥30kn/m?v、橫向屈服伸長率均≤10%。 3.3.5 網(wǎng)孔直徑8~12cm。斜坡地面,為便于鋪設(shè)土工格柵,須在邊坡坡腳處地面挖設(shè)3.5~4.5m寬平臺。 路堤本體填料的壓實標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足相應(yīng)部位的壓實標(biāo)準(zhǔn)。
。ㄋ模┦┕ぜ夹g(shù)
。1)首先對路基邊坡線進(jìn)行精確的放樣,要確保路基寬度,將兩遍都加寬0.5m,整平晾曬好的基底土進(jìn),再用25T的振動壓路機靜壓兩遍,50T震壓四遍,如果還存在不平整的地方就采取人工方式進(jìn)行整平。鋪墊0.3m厚的中(粗)砂,用25T的振動壓路機靜壓兩遍。
。2)鋪設(shè)土工格柵時,首先要確保底面平整、密實,接著進(jìn)行平鋪,平鋪時不要出現(xiàn)重疊、卷曲、扭結(jié)等問題,對于相鄰的兩幅土工格柵要進(jìn)行0.2m的搭接。沿路基橫向?qū)ν凉じ駯糯罱硬糠置扛?米用8號鐵絲進(jìn)行穿插連接,在鋪設(shè)的格柵上方,用U型釘每隔1.5-2m的距離固定在地面上。在第一層土工格柵鋪完成之后,緊接著進(jìn)行第二層0.2m厚的中(粗)砂的鋪設(shè)。第二層鋪設(shè)時首先將砂放置到路基一側(cè),接著用推土機直接向前趕推。先將路基兩側(cè)2米范圍內(nèi)填筑0.1m,再把第一層土工格柵折翻上來再填上0.1米的中(粗)砂。這樣施工可以使土工格柵更加平整,減少起鼓、起皺問題的出現(xiàn)。完成第二層中(粗)砂平整后,用通過水平測量的方式,確保填筑厚度均勻,再用25T振動壓路機靜壓兩遍。
。3)第二層土工格柵施工技術(shù)科采用第一層一樣的方式,然后填筑0.3m的中(粗)砂,填筑方法也和第一層一樣,用25T壓路機靜壓兩遍后,這樣路基基底加固就處理完畢。 在第三層中(粗)砂碾壓好后,沿線路縱向在邊坡兩側(cè)各鋪設(shè)土工格柵兩幅,搭接0.16m,并用同樣方法連接好,然后開始土方施工作業(yè),鋪設(shè)土工格柵進(jìn)行邊坡防護(hù),必須每層測量出鋪設(shè)的邊線,每側(cè)要保證邊坡整修后土工格柵埋于邊坡內(nèi)0.10m。
。4)邊坡土工格柵每填筑兩層土,即厚度0.8m時就需兩側(cè)同時鋪設(shè)一層土工格柵,然后以此類推,直至鋪到路肩表面土下。路基填筑好后,及時進(jìn)行邊坡整修,并進(jìn)行坡腳的干砌片石防護(hù),對該段路基除每側(cè)加寬0.3m外,并預(yù)留1.5%的沉落量。
。ㄎ澹┛v橫向填挖交界處理
為了減少填挖交界處的差異沉降,對縱橫向填挖交界處的地基進(jìn)行處理。對填挖交界處挖方路床(80cm)進(jìn)行超挖回填碾壓,并在上路堤頂面和底面設(shè)置土工格柵,填方部分路堤除嚴(yán)格按照《路基填料設(shè)計圖》中的技術(shù)要求處理外,其基底上下路堤壓實度相應(yīng)提高1%,即清表處理后地基為91%,下路堤為94%,上路堤為95%,交界面開挖不小于2米寬臺階,并設(shè)置向內(nèi)2%橫坡?v向填挖交界處填方一端進(jìn)行強夯處理,處理范圍為2倍填土高度,對挖方一端10米范圍進(jìn)行超挖回填夯實,并在超挖回填的頂部和底部設(shè)置土工格柵,界面兩側(cè)不小于5米,對填方部分基底采用換填80厘米8%灰土墊層進(jìn)行處治。
縱橫向填挖交界處理注意要點:
。1)地面坡度超過1:5時,需要挖臺階,臺階寬度根據(jù)填土高度及地面坡度確定,不小于2m,并設(shè)4%的反坡。(2)在填挖交界處向挖方方向超挖80cm深,橫向超挖范圍應(yīng)挖至中央分隔帶中部。(3)地面坡率大于1:3.5,根據(jù)填土高度和地面橫坡情況以及地質(zhì)情況設(shè)置2-4層土工格柵。其中縱向填挖交界處僅再上下路床底部設(shè)置兩層土工格柵,長10m;橫向填挖交界處除了在上下路床底部設(shè)置兩層10m長土工格柵外,再由上到下開挖臺階上設(shè)置0-2層土工格柵,長6m,均對稱布置于填挖交界處。 全填方穩(wěn)定路基不設(shè)土工格柵。(4)填方邊坡高度大于12m時,對填挖交界處,每2m填高采用高性能壓路機進(jìn)行增強補壓。(5)對于不穩(wěn)定路基,需要設(shè)置擋土墻等支擋結(jié)構(gòu)物。(6)當(dāng)挖方區(qū)為土質(zhì)時,應(yīng)優(yōu)先采用滲水性好的材料填筑,同時對挖方區(qū)路床0.8m范圍內(nèi)土體進(jìn)行超挖回填碾壓;當(dāng)挖方區(qū)為堅硬巖石時,宜根據(jù)土石方調(diào)配情況采用填石路基。(7)施工中應(yīng)根據(jù)地下水出露情況和沿途性質(zhì),設(shè)置完善的地下排水系統(tǒng),除在邊溝下設(shè)置縱向滲溝外,還應(yīng)在填挖之間設(shè)置橫向或縱向盲溝,將地下水引至路基外排水系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
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