土工材料是当今被广泛应用于岩土工程中的土工合成材料,它是高分子聚合物产品的统称。早在20世纪20年代,化工部门即成功地生产出人工合成材料,但直到50年代后期,这种材料才逐渐地作为一种新型的建筑材料被推广应用于岩土工程。早期的产品主要是透水的有纺及无纺土工织物,后来又生产出不透水的土工膜。
随着工程实践的要求和制造工艺的提高,又陆续制造出高强加筋用的土工格栅和其他组合产品。
从宏观和微观的角度分析了沉降差的产生机理后,就不难发现土工格栅加筋填挖过渡段是十分合适的。当过渡段的填土在垂向附加应力作用下,产生水平方向的剪应力和侧向位移,但由于土与土工格栅的刚度不同,受力后的变形也不同,因此,狭隘两者之间产生相对位移趋势或相对位移,进而产生摩擦力。这个摩擦力一般称为“表面摩擦力”。同时,由于土工格栅空格约束了其内部的土粒的侧向滑移与滚动,这部分土粒与相邻的土粒之间也产生相对位移趋势或相对位移,从而产生摩擦力。这个摩擦力一般称为“咬合力”或“横胁阻力”。“表面摩擦力”和“咬合力”使土工格栅在所在位置上限线之力土粒的滑移和滚动,在整个格栅平面限制了土体的侧向位移。土工格栅对于产生沉降的关键之处产生了作用,因而,采用土工格栅处治填挖过渡路基不均匀沉降的问题是合理的。
将塑料土工格栅置于土体内部,表面或各层介质之间,利用土工格栅与土的摩擦作用、土对土工格栅的被动阻抗作用、土工格栅孔眼对土体的锁固作用以及加筋补强作用,阻止土体的位移、下沉和滑坍,提高路堤的稳定性,可以充分发挥土体较好的抗压性能和塑料的抗拉性能,使整个土体整体受力条件得以改善,是工程施工的主要材料,为工程建设作出重要贡献。
要想使塑料土工格栅发挥应用的作用,在施工中还要保证格栅质量,具体从四个方面做起。
①铺设土工格栅应按图纸施工,在平整的下承层上全断面铺设。铺设时,不允许有褶皱,应用人工拉紧,可采用插钉等措施固定土工合成材料于下承层表面。土工合成材料的两侧回折长度应不小于2m。
②土工格栅在铺设时,应将强度高的方向置于路堤轴线方向。
③土工格栅摊铺后应及时填筑填料,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下,间隔时间不应超过两天。
④土工格栅上的上层填土摊铺宜采用轻型推土机。填料卸在土工合成材料上面,必须卸在已摊铺完的土面上。卸土后应立即摊铺,以免出现局部下陷。
土工格栅适用于各种堤坝和路基补强、边坡防护、洞壁补强。大型机场、停车场、码头货场等常久性承载的地基补强。土工格栅的成功应用,有望减少高烈度地震区常见的各种路堤病害,提高道路的抗震减灾能力。而现行公路、铁路抗震设计规范均未对土工格栅加固路堤的抗震性能作出相应规定。
土工格栅在路面面层中的施工技术:对新建沥青混凝土道路路面,玻纤格栅可置于半刚性基层与下封层之间,也可置于下封层与沥青面之间;对新建水泥混凝土道路路面,玻纤格栅应置于半刚性基层与刚性水泥混凝土封层之间。
对旧沥青路面的维修,可采用喷油法,锚固法,自粘法。在原有路面上铺设玻纤格栅;也可在原路面上做20-30mm细粒式沥青混凝土找平层,再铺设玻纤格栅,然后加铺沥青混凝土面层,然后加铺沥青混凝土面层,厚度宜为60-100mm。
对旧水泥路面维修,可采用自粘法与喷油法,在原路面上铺设玻纤格栅,也可在原路面上做20-30mm细粒式沥青混凝土找平层,在铺设玻纤格栅,然后加铺沥青混凝土面层,厚度宜为60-100mm。对新建路面面层均可采用锚固法,自粘法进行施工。