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土工格柵在公路路面改建中的應(yīng)用研究是國際領(lǐng)先和國內(nèi)首創(chuàng)的應(yīng)用技術(shù),這種新材料、新工藝的研究成果,主要解決了瀝青混凝土路面在改建過程中不設(shè)底基層的工程難題,有效地提高了路面的整體強(qiáng)度和剛度,延緩路面反射裂縫的出現(xiàn),增加路面疲勞壽命,從而大大降低工程投資。目前,這項(xiàng)在國際、國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展和更廣泛的應(yīng)用,尤其在重載交通具有單向性的改建道路中的應(yīng)用。到目前為止統(tǒng)計(jì)到的應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的工程如下(含已通車和正在施工的):1)河南省S238常付線(洛界公路)襄城茨溝至舞陽界段改善工程,15.33公里二級(jí)公路。2)河南省國道106至國道107沿黃連接線工程,33.56公里二級(jí)公路。3)廣東省珠海市三灶鎮(zhèn)城市道路工程,6公里次干道。4)陜西省周至~馬召省道工程,25.4公里二級(jí)公路。本項(xiàng)目研究成果的應(yīng)用,不僅可以提高公路的承載能力、保證或者提高公路的使用壽命、提高公路的通行能力,有力地促進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展,并為宏觀經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定、、持續(xù)的發(fā)展提供保障。而且可以節(jié)約大量的水泥、石料等原材料,降低工程投資,減少養(yǎng)護(hù)維修工作及其費(fèi)用支出,因而本項(xiàng)目的研究具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。許昌市公路管理局將會(huì)同省公路管理局和省交通廳,在總結(jié)項(xiàng)目研究成果的基礎(chǔ)上,根據(jù)鑒定專家組的意見,組織推廣應(yīng)用項(xiàng)目研究成果,在工程實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證和完善,使科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,以適應(yīng)重載交通運(yùn)輸發(fā)展的需要。
玻璃纖維土工格柵是以玻璃纖維為材質(zhì),采用一定的編織工藝制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料,為保護(hù)玻璃纖維、提高整體使用性能,經(jīng)過特殊的涂復(fù)處理工藝而成的土工復(fù)合材料。玻璃纖維的主要成份是:氧化硅、是無機(jī)材料,其理化性能極具穩(wěn)定,并具有強(qiáng)度大、模量高,很高的耐磨性和優(yōu)異的對(duì)寒性,無長期蠕變;熱穩(wěn)定性好;網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使集料嵌鎖和限制;提高瀝青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性瀝青使其具有兩重的復(fù)合性能,極大地提高了土工格柵的耐磨性及剪切能力。有時(shí)配合自粘感壓膠和表面瀝青浸漬處理,使格柵和瀝青路面緊密結(jié)合成一體。由于土石料在土工格柵網(wǎng)格內(nèi)互鎖力增高,它們之間的摩擦系數(shù)顯著增大(可達(dá)08~10),土工格柵埋入土中的抗拔力,由于格柵與土體間的摩擦咬合力較強(qiáng)而顯著增大,因此它是一種很好的加筋材料。同時(shí)土工格柵是一種質(zhì)量輕,具有一定柔性的塑料平面網(wǎng)材,易于現(xiàn)場裁剪和連接,也可重疊搭接,施工簡便,不需要特殊的施工機(jī)械和專業(yè)技術(shù)人員。玻璃纖維土工格柵1)高抗拉強(qiáng)度、低延伸率——玻纖土工格柵是以玻璃纖維為原料,具有很高的抗變形能力,斷裂延伸率小于3%。2)無長期蠕變——作為增強(qiáng)材料,具備在長期荷載的情況下抵抗變形的能力即抗蠕變性是極為重要的,玻璃纖維不會(huì)發(fā)生蠕變,這保證產(chǎn)品能夠長期保持性能。 3)熱穩(wěn)定性——玻璃纖維的熔化溫度在1000℃以上,這確保了玻纖土工格柵在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中承受熱的穩(wěn)定性。4)與瀝青混合的相容性——玻纖土工格柵在后處理工藝中涂覆的材料是針對(duì)瀝青混合料設(shè)計(jì)的,每根纖維都被充分涂覆,與瀝青具有很高的相容性,從而確保了玻纖土工格柵在瀝青層中不會(huì)與瀝青混合料產(chǎn)生隔離,而是牢固的結(jié)合在一起。 5)物理化學(xué)穩(wěn)定性——經(jīng)過特殊后處理劑進(jìn)行涂覆處理,玻纖土工格柵能夠抵抗各類物理磨損和化學(xué)侵蝕,還能抵御生物侵蝕和氣候變化,保證其性能不受影響。 6)集料嵌鎖和限制——由于玻纖土工格柵是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),瀝青混凝土中的集料可以貫穿其中,這樣就形成了機(jī)械嵌鎖。這種限制阻礙了集料的運(yùn)動(dòng),使瀝青混合料在受荷載的情況下能夠達(dá)到更好的壓實(shí)狀態(tài),更高的承重能力,更好的荷載傳遞性能及較小的變形。
隨著加筋技術(shù)的發(fā)展和土工合成材料加筋理論的不斷完善,新型的土工加筋材料不斷涌現(xiàn)。土工格柵的出現(xiàn),對(duì)公路工程的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。但由于不同的土工產(chǎn)品的作用不同,正確選擇合適的材料對(duì)公路工程的質(zhì)量保證起到了關(guān)鍵作用。 土工格柵是聚合物材料經(jīng)過定向拉伸形成的具有開口網(wǎng)格、較高強(qiáng)度的平面網(wǎng)狀材料。常用的聚合物有聚丙烯、高密度聚乙烯、玻璃纖維、滌綸、合成纖維等。土工格柵分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和玻纖聚酯土工格柵四大類。 一、塑料土工格柵 塑料土工格柵是經(jīng)過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網(wǎng)材,按其制造時(shí)拉伸方向的不同可為單向拉伸和雙向拉伸兩種。它是在經(jīng)擠壓制出的聚合物板材(原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯)上沖孔,然后在加熱條件下施行定向拉伸。單向拉伸格柵只沿板材長度方向拉伸制成,而雙向拉伸格柵則是繼續(xù)將單向拉伸的格柵再在與其長度垂直的方向拉伸制成。 (一)塑料土工格柵的基本特性 1、力學(xué)性能:由于在制造過程中,經(jīng)過了定向拉伸,使聚合物分子沿拉伸方向定向排列,加強(qiáng)了分子鏈間的聯(lián)結(jié)力,大大提高了其抗拉強(qiáng)度,甚至比軟鋼強(qiáng)度還大,延伸率卻很小。土石料在網(wǎng)格內(nèi)互鎖力增高,它們之間的磨擦系數(shù)也顯著增大。 2、抗溫度性能:由于拉伸作用,使其抗高溫性能也提高。 3、耐久性能:由于土工格柵中加入炭黑等老化材料,使它具備較好的耐酸、耐堿、耐腐蝕、抗老化等耐久性。 4、施工性能:土工格柵重量輕,與土或碎石咬合力強(qiáng);抗酸堿、耐腐蝕、耐老化;柔性、質(zhì)輕易施工。塑料土工格柵是有一定柔性的塑料平面網(wǎng)材,易于現(xiàn)場裁剪和連接(可用聚乙烯繩或連接棒連接),也可重疊搭接,便于現(xiàn)場組裝成所需形狀,且在施工過程中折曲影響小,施工簡單,不需要特殊的施工機(jī)械和專業(yè)技術(shù)人員。 (二)塑料格柵視單、雙向應(yīng)用場合分別如下: 單向土工格柵適用于公路及鐵路路基、路堤、邊坡加筋、各類擋墻加筋、江河海壩的加筋及堆場加筋、橋臺(tái)加筋、較淺層基礎(chǔ)的加筋。廣泛應(yīng)用于各類加筋擋土墻。雙向格柵適用于公路及鐵路路基、路堤加筋、淺層基礎(chǔ)加筋、大型廣場、車場、碼頭貨場、堆場等 性承載的地基增強(qiáng),河道路基加筋,防治瀝青混凝土路面反射裂縫等。廣泛應(yīng)用于路基、路堤加筋和淺層基礎(chǔ)加筋。
玻纖格柵施工方法 1、璃纖維土工格柵的層位 (1)路面面層 對(duì)新建瀝青混凝土路面,玻纖格柵可置于半剛性基層與下封層之間,也可置于下封層與瀝青面層之間。 對(duì)新建水泥混凝土道路路面,玻纖格柵應(yīng)置于半剛性基層與剛性水泥混凝土路面層之間。 對(duì)舊瀝青路面補(bǔ)強(qiáng),可采用噴油法、錨固法、自粘法在原路面上鋪設(shè)玻纖格柵。也可在原路面上做20mm-30mm細(xì)粒式瀝青混凝土找平層,再鋪設(shè)玻纖格柵,然后加鋪瀝青混凝土面層,厚度宜為60mm-100mm。 對(duì)舊水泥混凝土路面補(bǔ)強(qiáng),可采用自粘法和噴油法在原路面上鋪設(shè)玻纖格柵,也可在原路面上做20mm-30mm細(xì)粒式瀝青混凝土找平層,再鋪設(shè)玻纖格柵,然后加鋪瀝青混凝土面層,厚度宜為60mm-100mm。 新建路面面層均可采用錨固法、自粘法進(jìn)行施工。 (2)基層 基層采用玻纖格柵,鋪設(shè)位置宜放在基層的底部,采用錨固法施工。 (3)路基 玻纖格柵必須鋪放在路基較低的1/3處。 玻纖格柵亦可鋪放在路基的底部,但下面至少要鋪設(shè)50mm-100mm厚的砂墊層或鋪設(shè)土工布。 用錨固法施工。 2、加筋路面的要求 (1)縱向平整度,橫向路拱的坡度與平順性均符合規(guī)范要求,若達(dá)不到規(guī)范要求,則應(yīng)在加鋪之前作出處理。 (2)加鋪前須對(duì)路面承載力進(jìn)行評(píng)定,若承載力達(dá)不到規(guī)范要求,或水泥混凝土路面有板底脫空現(xiàn)象,均應(yīng)作補(bǔ)強(qiáng)處理。水泥混凝土路面的伸縮縫與裂縫應(yīng)提前清理和填充。 (3)原有路面或基層表面有局部松散、坑洞或擴(kuò)散型裂縫,均應(yīng)提前作補(bǔ)強(qiáng)或填充處理,以保持其表面狀況完好。 (4)原有路面表面須清掃干凈,塵土、松散顆粒及雜物。 3、玻璃纖維土工格柵瀝青路面施工方法 (1)錨固法 不帶自粘膠的玻璃纖維土工格柵能增強(qiáng)瀝青混凝土路面層間連接和防止路面反射裂縫,可采用錨固法施工。但宜先鋪設(shè)玻纖土工格柵,再灑布熱瀝青作粘層油,施工方法如下: 粘層油選用AH-70或AH-90重油熱瀝青,粘層油的規(guī)格及質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求,采用專用灑布車噴灑,粘層油每平方米用量約0.4kg-0.6kg。 鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵時(shí),必須要鋪設(shè)平順、拉緊,橫向搭接長度為80mm-100mm,縱向搭接長度為150mm-200mm。并根據(jù)攤鋪方向,將后一端壓在前一端端部之下。 用50×50×1mm的固定鐵皮,要求平整不翹角,周邊宜做倒角處理,2英寸鋼釘(優(yōu)質(zhì)水泥釘、射釘或膨脹螺釘)。 釘子固定玻纖土工格柵時(shí),先將一端用固定鐵皮和釘子固定在已灑布粘層瀝青的下層結(jié)構(gòu)上,釘子可用錘擊或高壓射釘槍射入,再將格柵縱向拉緊并分段固定,每段長度為2-5m。對(duì)于水泥混凝土路面,可按伸縮縫間距分段,鋼釘位置設(shè)入接縫處。要求格柵拉緊時(shí)玻纖縱橫向均處于挺直、張緊狀態(tài)。 固定時(shí)不能將釘子釘于玻纖上,也不能用錘子直接敲擊玻纖,固定后如發(fā)現(xiàn)釘子斷裂或鐵皮松動(dòng),則必須予以重新固定。 使用膠輪壓路機(jī)碾壓(膠輪壓路機(jī)需有灑水裝置)。 為防止施工車輛將玻纖格柵和粘層油粘起來,或攤鋪機(jī)機(jī)輪出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象,可在粘層油表面灑布石屑,石屑用量為3m3-5m3/1000m2。 大氣溫度低于10℃或路面潮濕時(shí)不得施工。 瀝青混合料加鋪層施工方法與普通瀝青路面面層施工方法一致,但應(yīng)注意施工車輛不得在已鋪設(shè)玻纖格柵的路面上急轉(zhuǎn)彎和急剎車。 (2)自粘式玻璃纖維土工格柵直鋪法 對(duì)舊瀝青混凝土路面或舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層時(shí),要首先對(duì)舊路面進(jìn)行清掃,可用真空車或?yàn)⑺嚕WC表面清潔干凈。然 后進(jìn)行舊路面整平,也可先做20mm-30mm厚的瀝青混合料調(diào)平層。 噴灑AH-70或AH-90重油熱瀝青,用量宜為0.3kg-0.4kg/m2。 采用專用攤鋪車,鋪設(shè)自粘式玻纖格柵,鋪設(shè)時(shí)應(yīng)平順、拉緊。 橫向搭接長度宜為50mm-100mm,縱向搭接長度宜為150mm-200mm,搭接重疊方向與瀝青混凝土攤鋪機(jī)運(yùn)行的方向一致。 使用膠輪壓路機(jī)碾壓(膠輪壓路機(jī)需有灑水裝置)。 鋪筑瀝青混合料加鋪層。 4、土工格柵增強(qiáng)基層及下層路基施工方法 玻璃纖維土工格柵增強(qiáng)基層及下層路基均采用錨固法施工。具體施工方法同路面面層錨固法基本相同,但不需噴灑粘層油。鋪設(shè)面要求壓實(shí)、平整。符合相關(guān)規(guī)范要求。 沿路基橫向鋪設(shè)玻纖格柵,要求平順,拉緊,橫向兩端布設(shè)玻纖土工格柵的長度要多出2-3m。 橫向兩端要放砂袋壓實(shí)。 縱向搭接寬度宜為80mm-100mm,以每段長度為500mm用鐵皮和水泥釘錨固,或用鐵絲綁扎固定。 兩端玻纖格柵翻過壓實(shí)砂袋后,再用砂袋壓實(shí)玻纖格柵。 在48h之內(nèi)用砂平整,壓實(shí),以免玻纖格柵被日光照射或雨水淋泡時(shí)間過長。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和道路交通量的日益增加,瀝青路面早期開裂現(xiàn)象作為瀝青路面主要病害之一越來越得到重視。許多高速公路使用不到三、四年,已開始大面積修補(bǔ)路面裂縫。目前我國合資興辦的土工合成材料生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝也日益成熟,科研和施工單位對(duì)土工合成材料的材料特性、力學(xué)機(jī)理、施工方法等方面都研究出一些初步規(guī)律和一套比較成熟的施工工藝。鋼纖維、玻璃纖維、玻璃纖維土工格柵作為瀝青混合料的加筋材料,日益得到推廣和應(yīng)用。
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