塑料土工格栅的特性及其在土木工程中的应用

　　土木工程塑料土工格栅是一种新型土工合成材料，由英国耐特龙公司于20世纪80年代开发成功并应用于土木工程，此后很快就被推广到欧洲及美国、加拿大、日本等国家1.在我国，塑料土工格栅的生产和应用虽起步较晚，但近年来，随着我国基础设施建设的不断加强，人们对提高工程质量的要求愈来愈迫切，特别是经历了1998年特大洪涝灾害造成的严重破坏后，越来越认识到在我国推广使用塑料土工格栅的重要性和必要性，从而促使塑料土工格栅的生产和应用得到迅速发展。

　　1塑料土工格栅的生产工艺塑料土工格栅是以聚烯烃（一般为高密度聚乙烯、聚丙烯或高密度聚乙烯/聚丙烯共混物）为主要原料，经混合、挤出成板材，再经冲孔、预热、拉伸、冷却定型等工序而制成，可分为单向拉伸和双向拉伸土格栅，其生产工艺流程如所示，从可看出，塑料土工格栅的每延米屈服拉力已接近于软钢。土工格栅埋人土中的抗拔力因格栅与土体之间的摩擦咬合力较强而显著增大（见）。由可知，塑料土工格栅的抗拔力远优于钢带和土工织物C 2.3耐候性及长期性能塑料土工格栅主要由聚乙烯（或聚丙烯）、稳定剂、抗氧剂、紫外光屏蔽剂等构成，从聚乙烯和聚丙烯的微观结构来看，其水蒸汽透过率非常低。研究发现，两者对酸、碱、盐等都异常稳定，因此，塑料土工格栅具有优异的耐候性和长期稳定性。

　　表1塑料土工格栅的应用效果项目路床厚/cm铺土工格栅未铺土工格栅30603060车辙深度/cm9-156 ~8行车很难9-12zui大变形值/mm8.715永久变形值/mm1.92.5zui大密实度/%80-8585-8960-7078一塑料土工格栅；2―钢带；3―土工织物几种材料埋入土中的抗拔力3塑料土工格栅在土木工程中的应用塑料土工格栅除具有上述特性外，还具有良好的力学性能、较高的刚度和韧性等，因而得到了广泛的应用。

　　软地基增强在土木T.程中经常会遇到在软地基上筑路或筑堤坝。由于填土中的侧向土压力，使地基面承受水平剪切力，导致堤身向两侧位移，很容易造成堤身失稳。一般的处理方法是换土或在软地基上再铺一层砾石或碎石后压实。但换土法费工费料、不经济，而铺筑砾石或碎石后压实，粒料被挤压人软地基土中，降低了材料强度，且路面在行车作用下会出现沉陷现象t如果把塑料土工格栅直接铺设在软地基上，再铺粒料基层，这样不但能保证粒料与基土不相混，而且由于土工格栅与粒料间咬合作用加强，使基层拉伸强度提高，从而改善了软地基的承载能力。日本住友建筑有限公司在川口-岩枧高速公路东北路段的建设中有4 75km长的公路是在软地基上铺设土工格栅建成的，并进行了试验与测试工作，其应用效果见表1c表1的应用效果表明，铺设土工格栅可减小车辙深度33%、zui大变形值42%、永久变形值24%，增大密实度14%另外的应用例子，还有英国伦敦郊区的路基加固、日本成田机场公路的软地基加固，以及我国六盘山市环城干道的软地基加固、焦柳铁路复线的地基加固等工程，都取得了较好的效果。

　　加固公路路面塑料土工格栅对公路路基土料颗粒的约束作用可有效地将载荷分配到更宽的基础上，同时还可提高基层承载往复载荷的能力，降低往复载荷对基层所产生的泵吸作用，减少路面裂纹和车辙等现象，降低养护成本，使路基具有优良'性能。加拿大皇家军事学院曾对模拟的路面进行过试验研究，结果表明，塑料土工格栅加筋结构可使路面服务寿命提高2倍。我国重庆市南岸区四公里支马路路面采用了塑料土工格栅加固，不仅施工简便，路基性能优良，而且经济效益显著，竣工几年来，运营效益良好。

　　加筋支挡工程支挡工程（包括挡墙、桥台及岸边陡壁等）在铁路、公路、市政、河岸、海岸、港口等建设中不断得到应用，而塑料土工格栅是支挡工程中必不可少的加筋构件，它在土中的摩擦作用要比其它材料大得多，加工土工格栅为席垫式结构，可与土体充分接触产生zui大的加筋效应，而且墙面承受的侧向土压力zui小，大大减小墙面的侧向变形，使整个加筋支挡结构更加稳定。比如，东北地区大洼三角洲水库工作码头周边的直立挡土墙采用了塑料土工格栅加筋结构，效果很好。

　　防护工程在铁路、公路、河道、海岸等的边坡，以及岸线易碎岩石面的防护工程中，利用塑料土工格栅的过滤、封闭或隔离等功能，保证道路、河道等不因边坡土的下滑而阻塞，同时还可在用格栅防护的边坡上种植草木，草木根系与格栅相互交织，可进一步增强防护作用，同时还能绿化环境。

　　修筑路堤用传统方法修筑的路基尤其是高路堤的边坡较缓，占地面积较大，而且路肩易被雨水侵袭造成坍塌。而使用塑料土工格栅对路堤边坡进行加固则可克服上述缺点。

　　加固临时道路临时道路包括工地出人道路、开伐森林道路、农用道路、采石场通路、军事工程用道路等。用塑料土工格栅加固临时道路是在经简单处理的天然地基上直接铺设格栅，然后在其上面再铺设一定厚度的碎石和土，经压实后便可通行车辆等，塑料土工格栅所起的作用是防止铺筑的碎石与路基土相互掺混，同时起到较好的分散载荷的作用，从而改善路面结构的受力状态。

　　桥台与桥墩采用塑料土工格栅制作加筋支挡桥台解决“跳车”现象是十分有效的。将塑料土工格栅制成蜂窝状结构，充填混凝土做桥墩，在欧洲已有先例。参照相关技术进行设计和施工，可大大节省投资并缩短工期，是一种行之有效的新方法。

　　首座运用预加载预应力技术的桥墩于1996年在日本建成并于1997年8月投人使用，经测试，这种预加载预应力桥墩的性能令人非常满意：采矿与涵洞塑料土工格栅可用作矿山X程中的假顶、支护或涵洞喷锚，也可在铁路、公路的水利工程中的涵洞等处使用，特别是利用其喷锚混凝土对矿山顶部进行保护是非常有效的，在欧洲，此类设计相当普遍，这是因为塑料土工格栅比金属网更易施工，也节省投资其它工程在建设防风固沙工程、工地隔离、运动场防护栏、地下管线标示、园艺隔栏、飞机场护栏、高速公路护栏等工程中均可采用塑料土工格栅。使用塑料土工格栅还能起到改变颜色、美化环境的作用。

　　我国1992年将塑料土工格栅用于长江=峡工程的路基淤沙加固、土质边坡防护，珠海国际机场的粉细砂及软土基的隔离、排水与防滤，坡面绿化防护等工程，均取得较好的技术、经济效果：7. 4结语塑料土格栅具有拉伸强度高、伸长率低、与土石结合效果好、耐久性强、施工简便等特点，从经济、技术等方面综合考虑，它优于金属、石材等传统加固用土工材料。因此塑料土工格栅作为加筋加固材料在铁路、公路、机场、市政、水利、港n及航运建设等方面将会有广阔的应用前景。