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土工格柵在城市道路中的應(yīng)用論文
1 引言
隨著濟(jì)南經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面也有了很大的發(fā)展。每一條道路對(duì)于帶動(dòng)城市及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的作用。如何延長(zhǎng)城市道路的使用壽命，減少道路病害(如龜裂、網(wǎng)裂、縱橫裂縫、擁包)的發(fā)生，降低城市道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，是從事市政工程建設(shè)的廣大工程技術(shù)人員所急需研究的一個(gè)重要課題。幾年來(lái)我們?cè)谑兄攸c(diǎn)工程經(jīng)十路路道路拓寬工程及解放東路施工中使用了新型復(fù)合材料玻璃纖維土工格柵，共440000m，從根本上解決了在道路拓寬工程施工中新舊道路銜接這一施工技術(shù)難題，根除了由此而造成的路面病害，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
2 概述
土工格柵是將聚乙(丙)烯或聚脂等高分子化合物通過(guò)擠壓并在加熱控制下拉伸成網(wǎng)眼薄片，使雜亂長(zhǎng)鏈分子變成有序，從而提高聚合物的抗拉強(qiáng)度和剛度。有單向格柵、雙向格柵及多功能格柵等形式。具有很高的縱橫向抗拉強(qiáng)度，低延伸率，耐高溫性。經(jīng)表面處理之后，抗堿性較高，可應(yīng)用于瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工。同傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的路面相比能降低工程造價(jià)和工程的維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)道路的使用壽命。有效地防止了道路反射裂縫、龜裂、網(wǎng)裂等質(zhì)量通病。目前已主要用于路基加固、軟基處理及路面面層結(jié)構(gòu)層處理，其作用效果較明顯。本文僅以基礎(chǔ)處理和路面面層結(jié)構(gòu)層中土工格柵的應(yīng)用來(lái)簡(jiǎn)要介紹土工格柵特性。
3 玻璃纖維土工格柵在工程中的應(yīng)用
為了探究復(fù)合材料在城市道路施工中的應(yīng)用，我們?cè)诮?jīng)十路路道路拓寬工程中，選用了道路專用玻璃纖維土工格柵。主要用在新舊道路的銜接段，之所以選在此部位原因有二：
1)作為材料的局部實(shí)驗(yàn)段較為典型(處于機(jī)動(dòng)車道且交通量大可以經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn))，可以取得一些最基本的施工經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)以便今后更大面積的推廣應(yīng)用；
2)新舊路結(jié)構(gòu)段是施工技術(shù)難點(diǎn)，所暴露的質(zhì)量問(wèn)題也較多，同時(shí)從設(shè)計(jì)角度而言也有其不合理的地方，本次施工將從根本上解決這些問(wèn)題。
3.1工程概況及應(yīng)用部位
經(jīng)十路道路拓寬工程全長(zhǎng)13.8km，規(guī)劃紅線60m，屬舊路拓寬工程(原舊路45m寬)，工程總投資60000萬(wàn)元。解放東路1.6km，規(guī)劃紅線30米，程總投資2000萬(wàn)元，兩條道路玻璃纖維土工格柵均用在快車道。經(jīng)十路屬于路面面層結(jié)構(gòu)層處理；其中解放東路與茂嶺三號(hào)路相交路口主要是對(duì)原路基加寬10m，加鋪基層和面層(結(jié)構(gòu)為16cm二灰土+20cm水泥穩(wěn)定石屑+15cm瀝青碎石)。而需要加寬的部分，多為原路基邊溝。由于城市出入口排水不暢加之郊區(qū)農(nóng)田灌水積存等原因，使邊溝水長(zhǎng)期浸泡路基，造成5-150cm深度不同的濕軟路基，部分路段邊溝已填平，但回填材料多為城市建筑垃圾、工業(yè)廢渣垃圾、生活垃圾等，厚度在2m左右。若全部挖除并更換新土或風(fēng)積沙，則需大量的材料和資金，同時(shí)延長(zhǎng)了施工工期，我們提出多方案進(jìn)行對(duì)比分析，最后決定采用土工格柵處理濕軟路基、城市建設(shè)垃圾路基、工業(yè)廢渣垃圾路基以及混合型垃圾路基，并對(duì)城市生活垃圾采用更換新材料，個(gè)別特深段(2m以下)采用部分更換，同時(shí)加鋪土工格柵的綜合措施。根據(jù)設(shè)計(jì)和多年的施工經(jīng)驗(yàn)，兩條道路新舊路結(jié)合段的設(shè)計(jì)存在以下問(wèn)題：
1)從施工質(zhì)量而言：結(jié)合段直接連接(無(wú)連接措施)，這無(wú)疑會(huì)使路面在荷載重復(fù)作用下短期內(nèi)出現(xiàn)通長(zhǎng)縱縫、龜裂等質(zhì)量問(wèn)題。
2)從政治經(jīng)濟(jì)而言：短期內(nèi)出現(xiàn)這些質(zhì)量問(wèn)題不僅會(huì)造成養(yǎng)護(hù)費(fèi)用上的浪費(fèi)；社會(huì)影響和社會(huì)效益差。所以選用玻璃纖維土工格柵可以有效地防止瀝青混凝土路面各種裂縫的產(chǎn)生。
3.2對(duì)原有道路的要求
為了達(dá)到良好的施工效果，使玻璃纖維土工格柵的應(yīng)用真正的起到作用，我們?cè)诨鶎邮┕ぶ兄攸c(diǎn)做了以下幾方面的工作；
1)縱向平整度、橫斷面路拱的坡度和平順度，應(yīng)絕對(duì)符合設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，全線施工三級(jí)檢測(cè)中，合格率百分之百。
2)對(duì)基層壓實(shí)度的評(píng)價(jià)，這是關(guān)鍵。若壓實(shí)度局部達(dá)不到要求，新舊路結(jié)合部會(huì)逐漸下沉開裂，玻璃纖維土工格柵將不起任何作用。為此我們做到工序施工專人專職，施工驗(yàn)收檢測(cè)率高出規(guī)范要求幾倍，全部合格，加大了隨機(jī)性。
3)不得出現(xiàn)局部坑洞、松散、裂縫，在鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵之前，基層應(yīng)清潔，并打一層結(jié)合油，以保證上下一體。
3.3玻璃纖維土工格柵路面面層處理的施工工藝
1)目前常用的玻璃纖維土工格柵有帶自粘膠和不帶自粘膠兩種，經(jīng)十路采用的是不帶自粘膠的，故而需用鋼釘固定。固定所需之材是：(a)50mm×50mm×0.3mm的固定鐵皮，要求不翹角，平整。(b)兩英寸的優(yōu)質(zhì)水泥鋼釘。
2)在用鋼釘固定玻璃纖維土工格柵時(shí)，將一端用固定鐵皮和釘子固定，在灑了結(jié)合油的基層上，將材料縱向展開拉緊，每隔10至15m釘一個(gè)鋼釘，通常一卷玻璃纖維上工格柵長(zhǎng)100米，幅寬1～1.5m左右。
3)固定所用的鋼釘不應(yīng)置于土工格柵骨架上，否則應(yīng)重新固定，固定之后最好用大噸位的膠輪壓路機(jī)穩(wěn)壓，以確保和基層結(jié)合，使其表面平整。在玻璃纖維土工格柵上應(yīng)嚴(yán)禁機(jī)動(dòng)車輛剎車或轉(zhuǎn)向，以防破壞基材。 4)瀝青黑色碎石和瀝青混凝土面層的鋪筑依照現(xiàn)行的施工技術(shù)規(guī)范即可。
3.4玻璃纖維土工格柵基礎(chǔ)處理的實(shí)施及觀測(cè)對(duì)比
1）實(shí)施
土工格柵處理濕軟路基的施工程序?yàn)椋洪_挖清理路槽——犁翻路槽——碾壓路槽(第一次灣沉值測(cè)量)——平鋪土工格柵——張拉土工格柵——錨固土工格柵——加鋪底基層——碾壓底基層——養(yǎng)生(第二次彎沉值測(cè)量)。
�。�1）開挖清理路槽。按照設(shè)計(jì)標(biāo)高開挖，預(yù)留5cm，犁翻與拌和建筑垃圾與工業(yè)垃圾至大致均勻，清除特大建筑垃圾及過(guò)濕泥漿。
�。�2）碾壓路槽(第一次灣沉值測(cè)量)。采用12-15T壓路機(jī)初壓平整，試驗(yàn)路段不過(guò)分強(qiáng)調(diào)實(shí)度控制，但要求均勻、平整。路基清理整平后，采用貝克曼彎沉測(cè)定儀，汽車采用黃河JN-150，后軸重10T。按1個(gè)10m斷面進(jìn)行彎沉值測(cè)量。
�。�3）平鋪土工格柵。幅寬為2m、長(zhǎng)30m的正六邊形對(duì)角線長(zhǎng)為3cm的塑料格柵，采用縱縫重疊20cm、橫縫重疊50cm進(jìn)行平鋪。開始對(duì)一端采用木樁錨固(間距為20-30cm，楔形木樁長(zhǎng)30cm)，另一端用鋼管加焊鋼筋鉤由拖拉機(jī)牽引水平抽拉。而后沿長(zhǎng)度1個(gè)5m斷面進(jìn)行錨固。質(zhì)量要求平坦，無(wú)拱起，接縫緊密無(wú)錯(cuò)位。
�。�4）加鋪底基層(二灰土)。
�。�5）碾壓。開始由膠輪壓路機(jī)由邊及里碾壓3遍，再用12-15T鋼輪壓路機(jī)碾壓3遍，基層壓實(shí)度為95%。
�。�6）養(yǎng)生(第二次彎沉值測(cè)量)。二灰土養(yǎng)生時(shí)間要求7天，外觀檢查不露白，不脫皮，無(wú)輪跡。養(yǎng)生完成后組織進(jìn)行第二次彎沉值測(cè)量，滿足底基層頂彎
2）觀測(cè)對(duì)比
從兩次彎沉值對(duì)比情況來(lái)看，試驗(yàn)路段全部高于設(shè)計(jì)要求，而且具有彎沉值均勻、離散度小、整體強(qiáng)度高的共同特點(diǎn)。表1為某路段彎沉對(duì)比測(cè)量結(jié)果。
路段編號(hào)12345678910
鋪設(shè)前彎沉值290260240230260250580560590500
鋪設(shè)前彎沉值10011014080110908010090100
4綜合造價(jià)和社會(huì)效益分析
1）使用幾年后。全線道路通行順暢，路面完好無(wú)損，質(zhì)量和外觀明顯好于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的路面，取得了較好的社會(huì)效益。
2）玻璃纖維土工格柵綜合造價(jià)10元/m2，該工程共用440000m，合計(jì)440萬(wàn)元。在使用該材料以后可以確保瀝青混凝土路面在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不需養(yǎng)護(hù)(除去材料老化和其它特殊原因)，節(jié)省了大量的養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)和工、料、機(jī)的投入。如果是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的路面，以道路使用壽命十年計(jì)，養(yǎng)護(hù)周期為兩年一次，共需養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)220萬(wàn)元(以440000m2做為一個(gè)核算單元)。其經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。
5 施工體會(huì)
1）使用玻璃纖維土工格柵綜合造價(jià)低，社會(huì)效益明顯，施工工藝容易掌握。具有很廣的應(yīng)用價(jià)值，如果我們能夠在新建和養(yǎng)護(hù)工程中大面積使用，不但可節(jié)省大量的資金，而且可以做到國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)的資金合理使用發(fā)揮其最大的效益。
2）通過(guò)解放東路的試驗(yàn)表明，土工格柵處理軟土路基效果明顯，物理力學(xué)性能良好，對(duì)于城市建筑垃圾和工業(yè)廢渣垃圾也同樣適用。對(duì)于城市改造，特別是城市道路建設(shè)具有很高的推廣價(jià)值。僅本工程采用土工格柵與采用挖除更換相比，節(jié)約資金約78萬(wàn)元，可見(jiàn)其明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)合理地利用了城市建筑垃圾和工業(yè)廢渣垃圾，變廢為寶，解決了環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題。通過(guò)試驗(yàn)我們體會(huì)到：土工格柵的位置越低，其效果也越好；土工格柵的層次越多，路基的整體性和均勻性也越好，土工格柵上面的材料粒徑越大，其承重效果越明顯，防水效果也越好。
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