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河南许昌土工格栅
本项目将结合实体工程，主要解决土工格栅材料选择、含有土工格栅的改建路面结构力学分析、施工工艺、检测方法等方面的问题。为路面改建工程中合理应用土工格栅提供科学依据。1）土工格栅材料选择土工合成材料的质量性能差异较大，具有不同的力学指标。根据工程使用的情况不同，应该选择不同的土工合成材料。在工程设计与施工中，应根据原路面的具体情况和工程特点要求，选择符合力学性能的格栅材料。2）土工格栅改建路面结构力学分析分析土工格栅位于基层下、基层上、面层下等位置时，在汽车荷载作用下，路面的弯沉、各层层底弯拉应力的变化情况，路面裂缝处理情况和旧路加宽部位的路面结构进行了理论分析，确定土工格栅的合理层位及所起作用。3）施工工艺研究在工程实施过程中，如何施工才能使土工格栅在改建路面结构中取得良好的加筋效果，可通过试验路的铺筑，总结施工工艺，寻求可行的检测手段提出检测方法。4．研究方法采用理论分析与室内室内外相结合的方法。技术路线如下：1）收集国内外关于土工格栅在沥青路面研究中的成果及经验。2）土工格栅的物理力学性能试验，为理论计算提供科学的依据。3）制作加格栅与未加格栅的半刚性水泥稳定碎石材料试件，通过室内梁的拉弯拉试验、疲劳试验对比分析格栅对提高基层的抗弯拉强度及疲劳特性所起的作用。4）理论计算及分析。5）通过改建前后的常规弯沉测试方法及运营过程中的落锤式弯沉仪（FWD）现场弯沉测试，评定格栅对路面承载能力起到的作用。6）结论与建议。5．研究结论1）结合河南省洛界公路襄城茨沟至舞阳界段二级沥青公路路面改建工程，提出在交通量较大，超重车具有单方向性的路幅旧路面上，即补强基层底面加铺土工格栅的设计方案，提高改建路面的抗反射裂缝能力。2）对土工格栅材料性能进行研究，提出适用的土工格栅类型、性能指标和力学参数。正六边形的土工格栅受力均匀、稳定。建议选用对称性好的材料，能使受拉时应力传递均匀，风格变形性好；土工格栅可以瘃减缓反射裂缝的发生；引用复合材料力学得出泊松比，可以为理论计算提供依据。3）对土工格栅加筋半刚性基层材料进行弯拉、疲劳试验，结果表明，在半刚性基层下加铺土工格栅，可延缓半刚性基层的裂缝，增加疲劳寿命。4）应用弹性层状体系理论和有限元法，对土工格栅铺设在改建路面不同层位、原有路面裂缝处理和旧路加宽部位时的路面结论进行了理论分析并得出了类似的结论。在新建或改建路面基层底面加铺土工格栅会：改变基层地面的层底拉应力和路表弯沉；对路面结构力学性能的改善为理想；可以减薄半刚性基层厚度，减小的厚度与土工格栅模量成正比等。5）联合应用贝克曼梁和落锤式弯沉仪对试验路段路面进行承载性能测试，表明加铺土工格栅对路面整体强度和刚度均有提高作用，落锤式弯沉仪精度较高，可作为评价路面刚度的有交往检测手段。6）提出了土工格栅改建路面工程应用中的技术要点并进行了经济效益分析。以上结论中的第2）、3）和4）条的技术内容在国内外文献中未见报道，该成果的部分技术在国际上具有一定的创造性，因此该成果在国内外具有一定的先进性。随着汽车工业的迅猛发展，道路交通量不断增加，国省干线公路交通趋于饱和，特别是近年来超限、超载、超重车辆的增多，致使路面严重超负荷，在设计年限内，过早的出现路面病害，严重制约了公路的运输条件及道路的通行能力，未能充分发挥国省干道的作用。
河南许昌玻璃纤维土工格栅是以玻璃纤维为材质，采用一定的编织工艺制成的网状结构材料，为保护玻璃纤维、提高整体使用性能，经过特殊的涂复处理工艺而成的土工复合材料。玻璃纤维的主要成份是：氧化硅、是无机材料，其理化性能极具稳定，并具有强度大、模量高，很高的耐磨性和优异的对寒性，无长期蠕变；热稳定性好；网状结构使集料嵌锁和限制；提高沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能，极大地提高了土工格栅的耐磨性及剪切能力。有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高，它们之间的摩擦系数显著增大（可达０８～１０），土工格栅埋入土中的抗拔力，由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显著增大，因此它是一种很好的加筋材料。同时土工格栅是一种质量轻，具有一定柔性的塑料平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。玻璃纤维土工格栅1）高抗拉强度、低延伸率——玻纤土工格栅是以玻璃纤维为原料，具有很高的抗变形能力，断裂延伸率小于3％。2）无长期蠕变——作为增强材料，具备在长期荷载的情况下抵抗变形的能力即抗蠕变性是极为重要的，玻璃纤维不会发生蠕变，这保证产品能够长期保持性能。 3）热稳定性——玻璃纤维的熔化温度在1000℃以上，这确保了玻纤土工格栅在摊铺作业中承受热的稳定性。4）与沥青混合的相容性——玻纤土工格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的，每根纤维都被充分涂覆，与沥青具有很高的相容性，从而确保了玻纤土工格栅在沥青层中不会与沥青混合料产生隔离，而是牢固的结合在一起。 5）物理化学稳定性——经过特殊后处理剂进行涂覆处理，玻纤土工格栅能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀，还能抵御生物侵蚀和气候变化，保证其性能不受影响。 6）集料嵌锁和限制——由于玻纤土工格栅是网状结构，沥青混凝土中的集料可以贯穿其中，这样就形成了机械嵌锁。这种限制阻碍了集料的运动，使沥青混合料在受荷载的情况下能够达到更好的压实状态，更高的承重能力，更好的荷载传递性能及较小的变形。
土工格栅垫层处理软土地基表现在以下几个方面。 1、土工格栅有一定的刚度,从而使上面的负荷得到扩散,提高了地基的承载力。 2、由于土工格栅和土工布的抗拉强度大,它的存在可增加路堤的稳定性。 3、由于格栅能适应地基变形,砾石又能与格栅网孔互相锁合在一起,形成稳固的平面,防止砾石下陷,增加地基的抗剪强度,从而防止软弱地基产生过大或不均匀沉降以至侧向变形。 4、砂砾垫层及盲沟的的作用。 砂砾垫层可保证路堤排水良好,有软土地基时,砂砾垫层及盲沟形成一个综合排水通道,通过上部的路堤荷载作用,可加速软土地基的排水固结,并在施工阶段完成大部分沉降。 2.3材料的性能与要求 砂砾垫层要求用洁净的砂砾石,粒径为3～6cm,含泥量小于5％,以利形成排水通道。 土地格栅采用CE131型土工网,该材料系高密度聚乙烯(HDPE)配以抗老化剂经挤压旋转模塑成型。具有强度高、耐腐蚀和使用寿命长等特点。其重量较轻,方便施工。CE131土工格栅,其纵、横向抗拉强度≥5.8N/m；网孔尺寸为27mm×27mm；幅长30m；幅宽2.5m；材料标准重660g/m2。 土工布采用SWC50-4型裂膜丝机织土工布,其经向断裂强度≥2500N/m；纬向断裂强度≥200N/m；断裂伸长率≤25％；经向撕破强度≥1200；单位面积质量240g/m2,幅度4m。 2.4土工格栅垫层处理地基的程序 1、先平整场地,表土并排干地表水。 2、在地基上铺设层格栅,铺网从处理地段的一端开始,垂直路线铺设,并沿线路走向一幅接一幅向前摊铺。横向铺网与路堤两边纵向盲沟相接,相邻幅土工格栅搭接长度为20cm,搭接边用U型钉固定。另外,格栅靠路堤处,应回拆2.5以利格栅稳固,然后在格栅上摊铺厚40cm,粒径3～6cm的砾石。平整后,用轻型压路机振碾3～5遍,接着在砾石层铺土工布,开始分层填土碾压。 3、路基土应分层填筑并满足相应规范的要求。另外,应避免运料车在已摊铺好并张紧定位的格栅上直接碾压。 4、施工中应控制路堤的填土速率并加强沉降和侧向位移的观测,防止路堤失稳。
