路橋工程知識：土工格室在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用.doc

1、路橋工程知識：土工格室在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用土工格室作為一種新型的合成材料， 在八十年代末九十年代初，歐美等國家就開始了大量的研發(fā)工作， 并經(jīng)試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用證明在提高一般填土承受動荷以及路基防護(hù)方面均有很大的功效。 我國在九十年代初在吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 開始了土工格室的開發(fā)研究工作，并在道路基床病害整治， 固定松散介質(zhì)的應(yīng)用方面取得了重大突破。隨著人們對土工格室特性的進(jìn)一步了解， 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其具有其它土工材料（土工布、土工膜、土工格柵、土工模袋、土工網(wǎng)等）不可替代的優(yōu)勢，使其在諸多領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用前景。1 、土工格室的特點(diǎn)土工格室是一種采用高強(qiáng)度聚乙烯片材，經(jīng)超聲波焊接等方法連接，展開

2、后呈蜂窩狀的三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)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(gòu)成不同視粘聚力、不同加筋強(qiáng)度、不同深度的墊層。 這些墊層可以根據(jù)工程的要求放置于需要的位置，用以加固公路的路基、邊坡防護(hù)、修建擋土墻等。其最大的特點(diǎn)是可以完成巖石工程中常規(guī)方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(zhì)輕， 耐磨損，耐老化，耐化學(xué)腐蝕，適用溫度范圍寬，拉伸強(qiáng)度高，剛性、韌性好，抗沖擊力強(qiáng)，尺寸相對穩(wěn)定，運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。在施工中連接簡單易行，施工方法簡單，從而簡化了施工工序，提高了施工速度；并可以反復(fù)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

3、到工程界的關(guān)注，還應(yīng)從其基本原理說起。國外文獻(xiàn)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(nèi)顯著提高普通填充材料在承載和蟲蝕控制應(yīng)用中的性能。它的關(guān)鍵原理就是三維限制。大家都知道，當(dāng)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(cè)會高高隆起。 后面的車輛如果繼續(xù)沿著車轍前進(jìn)，沉陷部分會進(jìn)一步下沉、隆起部分會進(jìn)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(jìn)而無法前進(jìn)。之所以如此，就是因?yàn)楫?dāng)外荷作用于地基表面時， 依據(jù)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(cè)分解傳遞給過渡區(qū)2，過度區(qū) 2 又傳給被

4、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，它又通過過渡區(qū)域進(jìn)行擠壓， 從而使被動區(qū)域發(fā)生隆起。也就是說，通過沿滑移線的剪切力和移動主動、過渡、被動三個區(qū)域的力決定了地基的承載能力。 不僅在沙基地上可以十分明顯的體會到以上原理的真實(shí)過程， 在軟基公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免其橫向移動。 一般的高速公路路基都高出地面好幾米，吸水翻漿不太容易，但長期沉降依然存在。究其原因，雨水滲透、材料流失、基地下沉是其中部分原因，路基路面在車輪荷載長期碾壓、振動力的作用

5、下，材料向路基斷面兩側(cè)橫向位移不可否認(rèn)是另外一個十分重要的原因。以我省各地各級公路為例， 都有在該路的主行車道上可以明顯感覺到路面已經(jīng)被壓出了一條 S 型溝狀帶。部分高速公路也不例外，汽車行駛在行車道上的顛簸明顯強(qiáng)烈于行駛在超車帶上的感覺，在道橋連接段尤為明顯（俗稱橋頭跳車） 。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)處理路基的方法無需贅述，其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力， 減少或延緩地基材料在荷載的壓力或震動作用下發(fā)生移動的能力，因而工程中對材料的要求必然有許多苛刻的限制，如果不能就近獲取所需材料， 就需要外購這些材料， 購買材料的費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用占去整個工程成本的很大部

6、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)情況下不能使用的材料， 從而大幅度減少材料購置費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用。 為什么會這樣呢？土工格室承載情況示意：在集中載荷作用下， 受力的主動區(qū) 1 依然會把所受的力傳遞給過渡區(qū) 2，但由于格室壁的側(cè)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高。經(jīng)過試驗(yàn)，在格室的限制作用下，中密砂的表觀粘聚力可以增加三十幾倍。 很顯然，如果能增加路基材料的抗剪力或抑制三個區(qū)域移動就可以取得提高地基承載力的效果，這就是土工格室的限制原理。大多情況下格室內(nèi)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(jié)過程中空隙水壓力消散速度，從而加速土體的固結(jié)。 總之，土工格室具有墊層、 加筋、排水、調(diào)節(jié)應(yīng)力及變形，提高土體抗?jié)B能力的綜合功效。3 、土工格室的施工方法土工格室作為一種新型的土工