浅谈土工格栅在市政道路设计中的应用

摘要：介绍市政道路工程中常用的土工格栅材料，浅谈土工格栅在市政工程中所起的作用及土工格栅使用范围，以及设计采用土工格栅的目的。

关键词：土工格栅；设计；不均匀沉降；反射裂缝

土工格栅是彩用聚丙烯聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑而成，具有二维网格状的一种材料。土工格栅的生产是属于塑料材料的再生产利用过程，将废弃旧原材料进行加工，添加塑化剂后进行模压，然后再通过拉伸高分子材料形成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的网状整体性结构，这种结构具有很高的拉伸强度和模量，是工程建设中广泛采用的一种加固材料。土工格栅比起其他的土工合成材料，具备有强度高、抗老化能力强等特点。

市政工程中主要采用的土工格栅按材质分为塑料类和玻璃纤维类，使用范围广泛。塑料类土工格栅制造时根据不同方向的拉伸，又分为单向拉伸和双向拉伸两种，单向土工格栅只延一个方向进行拉伸，其强度仅体现在拉伸方向，而双向土工格栅由于通过两个方向的拉伸制作，其强度在纵横向均能达到较高的强度及韧性。玻璃纤维类土工格栅以高强度玻璃纤维材质为原料，有的还通过表面浸沥青处理，使产品的耐腐蚀性能更强。土工格栅最终成型孔的形状，大小根据最终制成的产品规格而定。

土工格栅材料在苏州市政工程建设中应用广泛，归纳起来大致应用于软土路基搭接处理、老路加宽路基搭接、桥头台后回填以及路面结构加铺这几个方面。

1、软土路基搭接处理

由于地理位置缘故，苏州地区在道路工程建设中路基范围内经常鱼塘、暗塘、软土等不良填土区域，设计中经常需要采取一些常规的软土路基处理方式，比如换填处理、水泥搅拌桩处理等，不同的路基处理段落产生的工后沉降也不一样，为了保持道路路基纵横向沉降均匀，设计中将土工格栅材料埋设在搭接位置的回填土中，依靠他们来平衡土压力，以此提高土体的抗减强度，达到防止产生不均匀沉降的目的。

此类处理在苏州市华元路西延二期工程中应用比较凸出，相城区华元路西延二期工程位于苏州市相城区黄桥街道三角嘴地区，西起规划苏虞张公路，西至规划永方路，全长约2.5km。道路沿线主要为成片鱼塘、老河道以及部分农田、住宅，现状部分老河道已开始回填，路基设计中分浅层路基处理、换填路基处理、河塘段路基处理、水泥搅拌桩路基这几种路基处理方式，设计中在换填路基处理及水泥搅拌桩路基处理交界位置顶部采用铺设双向塑料土工格栅达到防止不均匀沉降的目的。土工格栅两侧搭接范围为10m，每层铺设纵向间距为20cm，共铺设有5层，土工格栅采用TGSG3030聚丙烯双向土工格栅，土工格栅应满足：纵横向拉伸强度大于30KN/m，纵横向标称伸长率小于13%。从目前施工的情况来看效果良好。

2、老路路基加宽搭接

老路路基加宽是市政道路设计中常遇到的技术难点，不管是新建道路还是旧路改造，利用能满足设计标准的老路路基是节约工程造价措施之一。老路路基由于建设时间长沉降已经稳定，而新近回填路基的工后沉降需要靠时间减弱，尤其是在道路新建初期，在新建路基拼宽位置处理不好往往会产生纵向或横向由于不均匀沉降产生的反射裂缝。所以在市政道路设计中针对这类情况采用加入土工格栅作为加筋路基，同时在新老路基搭接出铺设土工格栅材料，可以不同程度的改善土体的强度与变形要求，使新老路基受力均匀，同时抑制不均匀沉降的产生。

在苏州市相城区黄桥街道兴元路市政工程中，靠近永方路段，已经修建有通入污水处理厂的道路，而该路正处于设计兴元路路幅范围内，为节省工程造价，避免重复投资，该段道路路基予以利用，在新老路基交界位置开挖台阶每级台阶宽度200cm，高度为80cm，并倾斜5%，每级台阶顶面满铺土工格栅通过铺设土工格栅，土工格栅采用TGSG3030聚丙烯双拉塑料格栅。土工格栅应满足：纵横向拉伸强度大于30KN/m，纵横向标称伸长率小于13%。当土工格栅铺设好后，碾压时机械不能直接与土工格栅接触，也不允许车辆在上面行驶，以免错位。

3、桥头台后回填处理

苏州属于鱼米之乡，河流湖泊较多，道路设计过程中遇到跨越规划河道位置，一般均采用新建桥梁。而根据内河河道通航标准要求，内河河底标高为-1.88m（黄海高程），内河桥梁梁底标高为3.32m（黄海高程），桥梁位置路面标高一般均在4.5m左右（黄海高程），这样新建桥梁桥台台后回填高度达到6m，有的甚至更高，过高的填土会导致较大的工后沉降，从而导致桥头位置出现跳车现象。为了解决桥头跳车这个技术难题，近年来设计单位相继采用加筋土技术来处理。处理原理与其他应用大同小易，在混凝土刚性桥台台背回填过程中加入双向土工格栅，利用土工格栅筋材的抗拔作用及拉应力改变土体的受力状态，减少路基顶面的沉降及沉降差从而减少桥头错台，达到避免桥头跳车的目的。

土工格栅铺设竖向间距一般按照60cm一层进行，桥梁桥台背侧砼结构中预埋挂钩，预埋件间距与土工格栅铺设间距一致，土工格栅铺设过程中通过预埋件与桥台固定，然后往远离桥台方向铺展。土工格栅铺设应平整，不能起褶皱，要求尽量张紧，采用U形铆钉固定，土工格栅铺设过程中严禁高空抛物避免砸坏已张拉的土工格栅。

4、路面结构加铺

随着经济发展，道路交通量剧增，许多早期建设的道路路面出现不同程度的病害，部分道路出现严重的破损，城市道路的改建工程量逐年增加。在道路改造中洗刨重新加铺沥青砼路面，改善路面使用性能是种比较广泛的方案，但加铺的沥青砼路面处理不好就会产生反射裂缝，随着地表水的下渗，进而导致新摊铺的面层使用较短时间又出现病害，达不到改建目的。而在新建面层和老路基层之间或罩面层底部铺设玻璃纤维格栅，利用玻璃纤维格栅的张拉作用，与结构层之间的摩擦作用，以及裂缝在沥青面层中扩散时玻纤格栅的桥联作用，减少下部裂缝应力集中程度，降低裂缝往上扩散的速度与范围，延长改建道路的使用寿命。这在本地很多工程中得到成功的应用。

干将路综合整治工程及南环路地面道路改造工程中，玻璃纤维格栅的铺设取得了成功，相交道路洗刨罩面范围以及交通转换后前后施工路面结构搭接位置均采用了玻纤格栅铺设。由于干将路和南环路地面道路改造均在不中断交通的情况下施工，加上局部管线埋设较多为保证交通通畅，部分路段位置路面结构基层直接采用现浇砼后再摊铺沥青面层，为防止刚性基层上的裂缝反射至沥青砼面层，同样在刚性砼基层上满双向铺玻纤格栅。玻璃纤维格栅应满足：孔径≤25x25mm，纵横向拉伸强度≥50KN/m，纵横向标称伸长率≤4%，通过目前通车使用情况来看，效果明显避免了反射裂缝的路面病害。

总之，通过对土工格栅的使用，能够在较少的建设资金投入前提下取得较为显著的效果，加之施工工艺容易掌握，社会效益明显，具有很广的应用价值。但同时也应注意到土工格栅使用的一些前提条件，主要是施工前对路基、路面基层质量的控制，若土路基压实度达不到要求，新旧路基结合部位就会逐渐下沉开裂，土工格栅也起不到多大作用，同样旧路改造中洗刨后松散的基层若不清除，铺设的玻纤格栅也起不到防止反射裂缝的作用。设计参数应尽量符合实际施工情况，施工也应达到工程质量要求，这些都是加筋土工格栅工程成败的关键。

参考文献：

[1]国家标准《土工合成材料-塑料土工格栅》（GBT17689-2008）。

[1]国家规范《公路土工合成材料应用技术规范》（JTG/T D32-2012）