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三維植被網和土工格柵在公路路基加固中的應用

發布時間:

2021-12-10


  三維植被網是采用聚乙稀材料經擠出、拉伸成型的一種聚合物格網,種上草籽幫助固土,可防止植被網變形和水土流失。土工格柵是一種新型的聚合物材料,經雙向定向拉伸后,它的縱、橫向抗拉強度均勻,且具有良好延性、高抗疲勞性和耐腐蝕性,其重量較輕,方便施工。因此這兩類土工合成材料對于邊坡防護,提高路基穩定性和承載力有良好的作用。

  一條位于亞熱帶,降雨量充足,地貌為低山丘陵和剝蝕臺地的公路,沿線山丘風化土層深厚,大多逾20m,經暴雨沖刷后極易形成槽溝,因而必須進行邊坡防護,維持路基邊坡穩定;路線所經區域常有弱軟土層存在,為保證施工及運營階段的安全性和穩定性,減小工后沉降,須對路基基底進行加固處理。

  一、路基邊坡防護方案

  該地區影響邊坡穩定的因素主要是暴雨引起的地表水對邊坡的作用,暴雨強度大、時間集中、覆蓋面積廣且破壞力強。其對邊坡影響主要表現在兩個方面:①集中的地表水流對坡面的沖刷;②雨水滲入土壤后造成邊坡滑坍。根據上面的分析,在設計中選擇了三維植被網掛網的方案對中等高度的邊坡進行防護,力求最大程度地減少地表水對邊坡的影響。

  邊坡高度較大及坡面較陡時,一般種草和鋪草皮均容易在暴雨中被地表徑流沖刷殆盡,采用掛網植草能較好的解決這一問題。

  掛網植草的施工步驟如下:

  (1)在安裝防護覆蓋層之前,應將邊坡面處理平整,清除場地中的石塊、瓦礫;

  (2)將三維植被網置于坡面,兩塊格網之間的搭接長度不得少于10cm;

  (3)在搭接縫處每間隔100cm用固定釘固定;

  (4)三維植被網在坡頂及坡底均需固定,其固定方法可參見圖1;

  (5)播撒草籽,將松土填滿植被網,植被最好在春秋兩季施工,且注意灑水養生,直至草開始均勻生長。在施工時須注意三維植被網應與坡面貼平,避免翹起而影響防護效果。播撒草種時,草種可由地毯草、黑草、狗牙根及結縷草等混合組成,這樣生長出來的草皮質量較佳。

  二、路基基底加固方案

  1、方案選定

  根據路堤的高度鋪1~4層土工格柵并在基底設砂墊層(圖2為兩層格柵)。特殊情況時,還需設置縱、橫向排水盲溝。

  2、土工格柵墊層綜合處理地基的原理

  土工格柵墊層處理地基(軟土地基)的原理表現在下面幾個方面:

  (1)土工格柵有一定的剛度,從而使上面的負荷得到擴散,提高了地基的承載能力;

  (2)由于土工格柵的抗拉強度大,它的存在可增加路堤的穩定性;

  (3)土工格柵與砂墊層或填土層(0.5m厚)共同作為一層,這一層具有同路堤、地基或軟土地基不同的剛度,它既是路堤的柔性筏基,又是地基及軟土的排水通道,所以地基變形顯得均勻,差異沉降較小;

  (4)由于格柵網眼的存在制約了顆粒材料的橫向移動,形成了良好的嵌鎖作用,通過這種機械咬合作用使土體具有較好的整體抗剪能力。

  砂墊層及盲溝的作用:砂墊層可保證路堤排水良好;有軟土地基時,砂墊層及盲溝形成一個綜合排水通道,通過上部的路堤荷載作用,可加速軟土地基的排水固結,并在施工階段完成大部分沉降。

  砂墊層要求用潔凈的中粗砂,含泥量應小于5%,以利形成排水通道。土工格柵是一種新型的聚合物材料,經雙向定向拉伸后,它的縱、橫向抗拉強度均勻,且具有良好延性、高抗疲勞性和耐腐蝕性。其重量較輕,方便施工。

  3、土工格柵的性能及要求

  本次地基處理所用的土工格柵是TGSG20-20,其縱、橫向抗拉強度均為20kN/m。

  4、土工格柵墊層處理地基的施工程序

  (1)先平整場地,清表土并排干地表水;

  (2)在地基上鋪一層50cm的砂墊層,然后鋪上一層TGSG20-20土工格柵(采用橫鋪),每邊搭接長度為20cm,搭接邊用U型釘固定,另外格柵靠路堤邊緣處應回折2m以利格柵錨固,施工時必須注意格柵的搭接和錨固質量。多層格柵鋪設的施工方法類似,兩層格柵間的填土厚度為50cm;

  (3)路基土應分層填筑并滿足相應規范要求,另外應避免運料車在已攤鋪好并張緊定位的格柵上直接碾壓;

  (4)施工中應控制路堤的填土速率并加強沉降和側向位移的觀測,防止路堤失穩。

  用格柵墊層來提高地基的承載力,并不是因為格柵的大變形使其表面張力產生向上的分力所致,而是通過格柵將其上部填料的垂直變形向水平方向擴散以致其上部填料的抗剪切變形能力得以充分發揮,從而使得地基表面的承載區增加,表面壓強減小,達到提高承載力的目的。

  這些年土工材料運用在工程中所取得的成功經驗,不但有前面提到的格柵、格網進行邊坡防護和地基處治,還有運用軟式排水管、土工膜、土工布等材料對公路的防排水、隔滲和反濾進行綜合處理。相信在未來的公路建設中,土工合成材料應用前景將更加光明。

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