2020年土工格室公路工程應(yīng)用技術(shù)指南精品版

1、土工格室公路工程應(yīng)用技術(shù)指南長安大學(xué)晉中市交通局二OO六年十月刖曰土工格室是一種具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型土工合成材料。采用該種材料的組成的柔性結(jié)構(gòu)體系具有整體強度高、剛度大、抗腐蝕、耐老化等優(yōu)良的特性。與其它土工材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層相比回彈模量和變形模量可提高一倍以上，地基承載能力大于180kPa,與現(xiàn)有的加固方法相比，工程總造價可降低1015%并可以實現(xiàn)公路沿線的生態(tài)恢復(fù)功能，達(dá)到綠化、美化環(huán)境的目的。2001年至2004年課題組通過對土工格室柔性結(jié)構(gòu)層系統(tǒng)的力學(xué)性狀試驗、室內(nèi)模型試驗、數(shù)值仿真與優(yōu)化及實體工程的現(xiàn)場測試分析等,對其力學(xué)與工程應(yīng)用性狀進行了大量的研究工作，取得了許多有價值的研究結(jié)論

2、。2005年12月該課題被驗收鑒定為國際先進水平，2007年被中國公路學(xué)會評為交通公路科技進步參等獎。為了深化研究并推廣應(yīng)用該成果，為相應(yīng)規(guī)范（或規(guī)程）修訂和增補提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。我們編寫出了這本土工格室公路工程應(yīng)用技術(shù)指南手冊，旨在方便設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位、質(zhì)檢單位等工程各參建單位參考運用,我們相信隨著項目的進一步推廣,將會取得更加顯著的經(jīng)濟、社會效益。本指南雖然經(jīng)過廣泛征求意見和多次修改，但由于各地填料、土工格室材料有很大差異，彳艮難全面適應(yīng)各地的具體條件，再加上編寫者的技術(shù)水平有限，不當(dāng)之處在所難免，希望使用單位和讀者提出寶貴意見，給予批評指正。主管單位：山

3、西省交通廳編寫單位：長安大學(xué)晉中市交通局主要起草人：1 謝永利：長安大學(xué)教授/博導(dǎo)楊曉華：長安大學(xué)教授/博導(dǎo)來弘鵬：長安大學(xué)講師/博士吳紅兵：晉中市交通局、高級工程師藥秀明：晉中市交通局、高級工程師顧問：郭燕平李彥平2006年12月土工格室簡介11.1概述11.2原材料及基本特性11.3材料性能測試方法52 1.4材料性能小結(jié)8設(shè)計142.1 土工格室處治路基差異沉降142.2 土工格室在支擋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用16土工格室在地基處理中的應(yīng)用383施工413.1 土工格室處治路基差異沉降41土工格室在支擋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用423.3土工格室在地基處理中的應(yīng)用454質(zhì)量驗收464.1 土工格室處治路基差異沉降

4、464.2 土工格室在支擋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用46土工格室在地基處理中的應(yīng)用47參考文獻491土工格室簡介1.1概述土工格室是一種具有獨特立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型土工合成材料，工程上常用的主要有二類。一類是由土工格柵裝配構(gòu)成的土工格室，另一類是由改性聚烯輕為原材料經(jīng)擠出成型分切，再由超聲波焊接而成的土工格室。目前，我國使用的土工合室基本上是改性聚烯輕片材經(jīng)超聲波焊接而成的產(chǎn)品。由于該類土工格室的生產(chǎn)流程長、成型工序多、應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變。因此，構(gòu)成該產(chǎn)品的原材料及制成品應(yīng)滿足以下要求： 材料本身除具有較好的力學(xué)性能外，還需具有較好耐低溫、高溫、耐酸堿腐蝕、耐霉變和抗老化性能； 為適應(yīng)土工格室的制備工藝要求，還

5、需具有較好的可焊接性； 整個網(wǎng)絡(luò)體系強度需一致； 具有較好的組件連接功能，以保證土工格室整體強度的一致性。由于我國目前實行的聚烯輕土工格室技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較低，在原材料選取、生產(chǎn)工藝流程上還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，特別是在工程應(yīng)用上還未制定出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，各研究和設(shè)計單位針對同一產(chǎn)品所檢測出來的結(jié)果存在差異。造成差異的原因主要是試驗方法不盡相同所致，極大地制約著土工格室在土木工程領(lǐng)域的推廣使用。為此，對土工格室材料性能的試驗檢測方法進行研究，確定其取值范圍是十分必要的。1.2原材料及基本特性由于土工合成材料受使用環(huán)境和使用費用的限制,土工合成材料一般選用通用樹脂材料作原料，如聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚苯乙烯等。

6、在工程上使用的土工格室產(chǎn)品一般選用的材料是高密度聚乙烯和乙烯丙烯共聚的聚丙烯材料。1. 聚乙烯聚乙烯(PE)是世界產(chǎn)量最大的聚合物。它的高韌性、可塑性，優(yōu)異的耐化學(xué)品性、低水汽透過性、非常低的吸水性及其易加工性，使各種不同密度級別的聚乙烯對制取多種制品提供了極有吸引力的選擇。聚乙烯幾乎是一個萬能的聚合物,由丁其共聚潛力幾乎能制出無數(shù)種類的聚合物，即寬密度范圍，分子量可以從非常低到非常高（6x106的超高分子量聚乙烯），且分子量分布可變的聚合物。可用來制作容器、瓶子、薄膜、管子和其他制品。聚乙烯完全由碳和氫原子構(gòu)成，聚乙烯是結(jié)構(gòu)最簡單的碳鏈高分子，其能量最低的構(gòu)象是全反式，分子鏈呈平面鋸齒形，如

7、圖1-1：實測的晶胞中分子鏈方向上的重復(fù)周期尺寸（等同周期）c值為0.2534nm,這同CHC鍵的鍵長（0.154nm）和鍵角（109.5°）計算得到的隔開一個CH基團的兩個碳原子之間0.252nm一致'不同種類的聚乙烯具有不同的熱和力學(xué)性能。聚乙烯通常是白色的半透明聚3合物，一般的聚乙烯的密度范圍是從0.910.97g/cm,聚乙烯的密度受王鏈的形態(tài)所支配，支鏈越少越可堆積成緊密規(guī)整的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。常使用的聚乙烯產(chǎn)品有：極低密度聚乙烯（VLDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（1J,DPE）、高密度聚乙烯（HDPEW日超高分子量聚乙烯（UHMWPE）圖1-2列出

8、了它們在分子鏈構(gòu)象上形象性的差別，這種差別決定了它們的結(jié)晶度和分子量，從而也決定了聚合物的最終熱力學(xué)性能。圖1-2不同密度的聚乙烯分子鏈構(gòu)象圖極低密度聚乙烯（VLDPE）這種材料是1985年由UnionCarbide（聯(lián)碳公司）提出的，它非常像LLDPE主要作薄膜使用；VLDPE密度級別是0.8800.912g/cmL其性能特征是：高伸長率，良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂能力。低密度聚乙烯（LDPE）LDPE的高沖擊強度、韌性和可延展性使之被優(yōu)先選擇作包裝薄膜，包裝膜是LDPE»大的應(yīng)用，薄膜范圍從收縮膜、自動包裝膜、重包裝袋到多層膜（層合膜和共擠出膜），做成多層膜時LDPEM以起密封層或水汽

9、隔離層的作用。高密度聚乙烯（HDPE）HDPE是世界上產(chǎn)量最大的化學(xué)商品之一。HDPER常用的加工方法是吹塑成型，也可注塑成型。工業(yè)上最常用的聚合方法有二：一是Philips(菲利普)催化劑(氧化銘)，二是Ziegler-Natta催化劑(非均相載體催化劑，例如鹵化鈦、鈦酸酯和三烷基鋁負(fù)載在化學(xué)惰性的載體如PE或PP上),分子量主要用溫度來控制，溫度升高則分子量降低；催化劑載體及其化學(xué)性質(zhì)也是控制分子量和分子量分布的重要因素。超高分子量聚乙烯(UHIVIWPE)UHMWPEHDPBI全相同，只不過分子量超過了50000g/mol，典型的分子量是在3X1066X106之間。高分子量賦予它突出的耐

10、磨性，即使在低溫下也具有高韌性和優(yōu)異的耐應(yīng)力開裂性；但是一般說來，這種材料不能用常規(guī)的設(shè)備加工。盡管市場已有Hoechst公司的注射成型級UHMWPE售，但是由于聚合物分子鏈太長、纏結(jié)嚴(yán)重以至于通常認(rèn)為它實際上不存在熔點，而且即使有熔點的話，它也非常接近于其降解溫度。因此UHMWPE常用粉料沖壓或壓塑成型來加工，所得制品的性能也有利于用作化工裝置的管道、用以保護金屆表面的有軌機動車潤滑涂料、娛樂設(shè)備如滑雪板以及醫(yī)藥設(shè)備。土工格室產(chǎn)品采用高密度聚乙烯作為原料，經(jīng)擠出成型片材、焊接而成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。高密度聚乙烯HDP理一種性能比較好的高分子材料，與低密度聚乙烯(LDPE)相比具有結(jié)晶度高、軟化點高

11、、模量高和強度高等優(yōu)點,其低溫性能尤為突出，在-60C的寒冷環(huán)境中仍能保持其撓曲性。因此，其應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，但從圖1-2可知，HDP改鏈結(jié)構(gòu)少，因此HDP既一種對環(huán)境應(yīng)力開裂極為敏感的材料。所謂環(huán)境應(yīng)力開裂ESC(Environmcntalstres:crac),是指材料在遠(yuǎn)低于瞬間強度的低應(yīng)力和環(huán)境介質(zhì)協(xié)同作用下發(fā)生提早破壞的現(xiàn)象。作為工程制品，一旦開裂，將造成嚴(yán)重?fù)p失。為了有效預(yù)測和防止塑料這一開裂現(xiàn)象的產(chǎn)生，國外自50年代開始，一直在進行大量的研究，而且目前對開裂機理的探討仍是方興未艾，眾說紛紜，迄今為止HDPE的ESC機理尚不完全活楚。較有代表性的看法：基于Grimth強度理論，認(rèn)為

12、活性介質(zhì)降低了聚合物的表面張力，因而降低了銀紋形成的能量；另一個機理是Maxwell和Rahm首先提出的，認(rèn)為活性介質(zhì)的效應(yīng)是對聚合物的增塑和溶脹使Tg和粘度降低，并使流動過程更加容易；認(rèn)為活性介質(zhì)使裂紋端部鏈段的熱運動加強，而應(yīng)力乂促進了活性介質(zhì)與聚合物互溶性等。這些機理探討在一定程度上說明了一些問題。2. 聚丙烯圖1-3b聚丙烯不同的立體異構(gòu)圖聚丙烯為通用塑料，其應(yīng)用可以從薄膜到纖維。其結(jié)構(gòu)除了一個氫原子被甲基取代之外與聚乙烯相似，這一取代卻改變了聚合物分子鏈的對稱性，這就使之能形成不同的立體異構(gòu)體即全同（等規(guī)）、問CH.tCH3I1nHjjC=CHrCHjCH圖1-3a聚丙烯重復(fù)結(jié)構(gòu)單元

13、同（問規(guī)）和無規(guī)立構(gòu)的分子鏈，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。聚丙烯是由丙烯單體經(jīng)聚合合成的。在聚合過程中催化劑可以控制聚合物的立體化學(xué)即全同和問同立體構(gòu)型，兩種構(gòu)型均可結(jié)晶成有用的剛性聚合物材料。生產(chǎn)聚丙烯可采用懸浮法、氣相法和液體淤漿法。三種立體異構(gòu)體具有不同的性質(zhì)，全同立構(gòu)和問同立構(gòu)聚丙烯可堆積成規(guī)整的結(jié)晶從而得到剛性材料，兩種材料都是結(jié)晶性的，但是問同立構(gòu)（問規(guī)）聚丙烯的Tm比全同立構(gòu)（等規(guī)）聚合物低。全同聚丙烯是最具商業(yè)價值的聚合物，其熔點為165C，無規(guī)聚丙烯由丁它的無規(guī)結(jié)構(gòu)阻礙了結(jié)晶，所以它是結(jié)晶度非常低（5%10%）的聚合物，它可作為柔韌材料使用。無規(guī)聚丙烯可用作密封帶、層合紙和膠粘劑。

14、和聚乙烯呈平面鋸齒形結(jié)晶不同，全同立構(gòu)聚丙烯結(jié)晶由丁它的分子鏈上有甲基，故呈螺旋結(jié)構(gòu)。商業(yè)聚合物90吮95%!全同立構(gòu)聚丙烯，分子鏈中全同立構(gòu)的存在量會影響聚合物的性能。隨著全同立構(gòu)量（常用全同指數(shù)來量化）的增加，結(jié)晶度也提高，其結(jié)果使其模量、軟化點和硬度也隨之增大。聚丙烯雖然在很多方面像聚乙烯（由丁它們都是飽和的碳?xì)浠衔铮撬鼈兊哪承┬阅軈s有重大差別；全同聚丙烯的硬度和軟化點都比聚乙烯高，因此它用在需要較高剛度的地方。聚丙烯比聚乙烯更不耐降解特別是高溫氧化，但具有更好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能。由丁PP中存在叔碳原子，所以它比聚乙烯更容易抽取氫，導(dǎo)致PP更容易降解，因此在PP中需要加入抗氧劑

15、以提高其抗氧化能力。兩種聚合物的降解機理是不同的，聚乙烯在氧化時發(fā)生交聯(lián)，而PP則發(fā)生斷鏈，當(dāng)把聚合物暴露在高能輻射環(huán)境中也是如此。這一方法常用來制取交聯(lián)PR聚丙烯的相對密度為0.905，是最輕的塑料之一，聚合物的非極性本性導(dǎo)致PP的低吸水性。聚丙烯具有良好的耐化學(xué)品性，但是含氯溶劑、汽油和二甲苯等液體可腐蝕聚合物，聚丙烯的介電常數(shù)小，是良好的絕緣體；聚丙烯粘合的困難可用表面處理來改善其粘接性質(zhì)。除UHMWP6，聚丙烯的Tg和Tm均比聚乙烯高，因而使用溫度可以提高，但是聚丙烯需要更高的加工溫度。由于PP的軟化點較高，所以聚丙烯可耐沸騰的熱水并可用于需要水蒸氣消蠹的應(yīng)用。聚丙烯比聚乙烯更耐彎曲開

16、裂，所以更適合于用在需要彎曲的場所，例如繩索、膠帶、地毯纖維和活動皎鏈零件?；顒羽ㄦ?zhǔn)怯杀容^厚的模塑片組裝而成，因而更耐彎曲。聚丙烯的一個缺點是它的低溫脆性，當(dāng)溫度低至0C時聚合物變脆，這可以通過與乙烯共聚來改進。聚丙烯與其他填料如碳酸鈣和滑石粉混合能改善PP的剛性。其顏料、抗氧劑和成核劑與聚丙烯共混可得到特定的性能，碳黑加入聚丙烯后可以提高聚丙烯的戶外抗紫外線性能。橡膠加到聚丙烯中可以改善其抗沖擊強度，最常用的彈性體之一是乙一丙橡膠，彈性體與聚丙烯共混形成相分離的彈性相。橡膠加入量超過50%寸得到彈性體組合物，若加入的橡膠小于50®U得到改性熱塑塑料。共聚物通常含1%7%偵）的乙烯

17、無規(guī)律地分布于聚丙烯的主鏈上，這樣就破壞了聚合物鏈的結(jié)晶能力，由此得到柔軟制品，從而就提高了聚丙烯的抗沖擊性能、降低了熔點、提高了柔韌性，其柔軟度隨著乙烯含量的增多而提高。1.3材料性能測試方法1.3.1試驗的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境與試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境與試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB/T2918的規(guī)定，溫度：23C±2C,濕度：45禰55%所有力學(xué)性能的試樣，狀態(tài)調(diào)節(jié)時間48h至72h。1.3.2格室片的性能測試1. 格室片的拉伸屈服強度格室片拉伸屈服強度的試驗以我國現(xiàn)有的測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040為基礎(chǔ)。拉伸屈服強度測試的試樣：在距焊接處大于20mm的格室片上沿長度方向切取試樣，試樣是GB/T10

18、40規(guī)定的II型試樣，試樣的厚度為格室片的厚度。拉伸試驗按GB/T1040-1992規(guī)定進行，拉伸速度為50mm/mim2. 格式片的環(huán)境應(yīng)力開裂在格室片上裁取約250mmc250mm的片材，擦干凈表面作為試驗用樣品。環(huán)境應(yīng)力開裂用試樣按GB/T1842-1999規(guī)定重新制備試樣。首先根據(jù)GB/T9352-1988標(biāo)準(zhǔn)，采用單功位模壓機和溢料式模具制備壓塑試片，壓塑試片的條件見表1-1:試樣按GB/T1842-1999標(biāo)準(zhǔn)中8.2要求制備。試驗按GB/T1842-1999規(guī)定進行。表1-1壓塑試樣模塑條件材質(zhì)熱壓冷壓模塑溫度C預(yù)熱熱壓平均冷卻速率C/min壓力MPa脫模溫度C壓力MPa時間mi

19、n壓力MPa時間minPE180接觸555土1155<40PP210接觸555土1155<403. 格式片的低溫脆化溫度格室片低溫脆化溫度用壓塑試片采用壓塑的方法制備，制備方法同環(huán)境應(yīng)力開裂壓塑試片，試片的厚度為1.91m洲0.13mm制備好試片的狀態(tài)調(diào)節(jié)同拉伸試驗。試驗按ASTMD746ft準(zhǔn)中A型試驗規(guī)定進行。4. 格室片的維卡軟化溫度在格室片上裁取10mm<10mm勺片材若干，擦干凈表面，將其中的4片疊加在一起作為試驗用樣品。制備好的試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)同拉伸試驗。試驗按GB/T1633-2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進行，選用A50法（負(fù)荷：10N,加熱速率：50C/h）5. 格室片的氧

20、化誘導(dǎo)時間在格室片上裁取約10mmc10mm勺片材，擦干凈表面作為試驗用樣品，試樣按GB/T17391-1998規(guī)定制備。試驗按GB/T17391-1998規(guī)定進行，N2流量為50ml/min。以PE為基料的格室片，試樣也為Al,溫度為200C；以PP為基料的格室片，試樣皿為Al,溫度為200C或210C。老化性能試驗（1）熱老化實驗將片材放置在給定條件（溫度、風(fēng)速和換氣率等）的熱老化試驗箱中，使其經(jīng)受熱和氧的加速老化作用，通過檢測試驗前后性能的變化，評定材料的耐熱性。具體試驗按照GB/T7141-1992規(guī)定進行。（2）光老化實驗采用實驗室光源暴露試驗方法，該方法是采用模擬和強化大氣環(huán)境中主

21、要因素的一種人工加速老化試驗方法，可在較短的時間內(nèi)獲取近似丁常規(guī)大氣暴露結(jié)果，具體試驗按照GB/T16422.2-1999規(guī)定進行。1.3.3格室片焊接處強度以及格室連接處的強度1. 格室片焊接處的抗拉強度格室片焊接處強度的試驗是拉伸試驗，測試的是抗拉強度。試樣和試驗條件規(guī)定如下：100mm220mm圖1-4格室片焊接處抗拉強度試樣的示意圖試樣在焊接的兩片格室片上沿長度方向切取。試樣的長度為220mm焊縫在試樣的中間，試樣的寬度（即格室片的寬度方向）為100mm具體見圖1-4。試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)與拉伸試樣一樣試驗時將焊縫一側(cè)的兩片試樣分開，用火具火住試樣的中間部位，夾具的長和寬均為60mm夾具間距

22、離為100mm試驗按GB/T1040-1992規(guī)定進行，拉伸速度為50mm/mim試驗進行到將焊接的兩片格室片斷開為止，記錄試驗中的最大負(fù)荷（單位為可。試驗結(jié)果以N/cm表示。2. 格室片聯(lián)接處抗拉強度格室片的聯(lián)接有兩種情況：邊緣聯(lián)接和中間聯(lián)接。聯(lián)接處抗拉強度試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗條件及步驟與焊接處抗拉強度的試驗相同。試樣情況如下：格室片邊緣聯(lián)接處的試樣長度為160mm寬度為100mm格式片中間聯(lián)接處試樣的切取與焊接處抗拉強度試樣相同，將焊縫改為連接處。格室片連接處抗拉強度試驗與焊接處抗拉強度相同。試驗時，聯(lián)接處一側(cè)的試樣并起來放在夾具中，拉伸速度為50mm/min試驗進行到負(fù)荷達(dá)到最大值為止。

23、記錄試驗中的最大負(fù)荷，單位為M記錄試驗中聯(lián)接處是否脫開。試驗結(jié)果以N/cm表小。1.4材料性能小結(jié)1. 格室片的拉伸屈服強度格室片拉伸屈服強度的試驗的測試結(jié)果見表1-2:該項目與使用的原材料有關(guān)，也與格室片擠出時的工藝條件有關(guān)，應(yīng)作為表征土工格室產(chǎn)品性能的項目之02. 格室片除拉伸屈服強度外的其他性能格式片的環(huán)境應(yīng)力開裂、低溫脆化溫度、維卡軟化溫度和氧化誘導(dǎo)時間四項的測試結(jié)果見表1-2，老化性能見表1-3、1-4。3. 格室片焊接處強度以及格室連接處的強度格室片焊接處強度以及格室連接處的強度的測試結(jié)果見表1-2（試驗中，夾具寬度為60mm。表1-2格室片、焊接處與連接處性能數(shù)據(jù)表序號牌號（命名

24、）批號原料性能格室片拉伸屈服強度MPa焊接處抗拉強度N/cm連接處抗拉強度環(huán)境應(yīng)力開裂時間h低溫脆化溫度C維卡軟化溫度C氧化誘導(dǎo)時間min格室片邊緣N/cm格室片中間N/cm1TGLG-PE-400-150-1.2200106181100124.743.224.4106.0260.2167.62TGLG-PE-400-150-1.220010619125.525.0148.5275.6143.23TGLG-PE-400-150-1.220010620124.924.6111.2296.7157.64TGLG-PE-400-150-1.220010621125.825.1202.5274.716

25、0.15TGLG-PP-400-100-1.22001062225.8156.4343.3151.06TGLG-PP-400-100-1.22001062326.1144.6338.4137.87TGLG-PP-400-100-1.22001062426.1112.8317.8174.68TGLG-PE-400-150-1.220010625126.034.825.3137.3328.6226.69TGLG-PE-400-150-1.220010626125.324.8122.6358.0186.310TGLG-PE-400-150-1.220010627125.224.2151.0334.5

26、247.711TGLG-PE-400-150-1.220010628-60124.964.224.0127.5220.7166.312TGLG-PE-400-150-1.220010629-60124.923.6139.8324.7163.313TGLG-PE-400-150-1.220010630125.023.4156.5206.5235.914TGLG-PE-400-150-1.2200107041040-60124.960.224.3150.0323.7161.815TGLG-PE-400-150-1.220010705-60125.124.3122.6274.7191.816TGLG

27、-PE-400-150-1.220010706-60125.123.2152.0279.5157.417TGLG-PE-400-150-1.220010707124.837.424.3220.7288.9250.118TGLG-PE-400-200-1.220010720125.233.723.6127.5260.4196.219TGLG-PE-400-200-1.220010721125.024.8132.4296.7244.220TGLG-PE-400-200-1.220010722124.721.924.4167.7275.6191.221TGLG-PE-400-100-1.220010

28、731125.025.098.1274.7223.222TGLG-PE-400-100-1.220010801125.019.425.0103.0299.6174.623TGLG-PE-400-100-1.220010802124.924.7103.5270.8236.924TGLG-PE-400-100-1.220010803-60125.224.324.390.7289.8176.2續(xù)表1-2格室片、焊接處與連接處性能數(shù)據(jù)表序號牌號（命名）批號原料性能格室片拉伸屈服強度MPa焊接處抗拉強度N/cm連接處抗拉強度環(huán)境應(yīng)力開裂時間h低溫脆化溫度C維卡軟化溫度C氧化誘導(dǎo)時間min格室片邊緣N/c

29、m格室片中間N/cm25TGLG-PE-400-100-1.220010810125.024.5155.9276.1163.426TGLG-PE-400-100-1.22001081123.524.2105.9278.5153.227TGLG-PE-800-200-1.22001081325.6117.7281.2167.628TGLG-PP-400-100-1.219991019-33.724.4127.829TGLG-PP-400-100-1.219991020-41.926.1106.8265.0230.030TGLG-PP-400-100-1.219991021-30.126.5107

30、.931TGLG-PP-400-100-1.219991022-33.922.8118.5252.0200.032TGLG-PE-400-100-1.219991115110.033TGLG-PE-400-100-1.2199911291056-70106.0264.0200.034TGLG-PE-400-100-1.220000219126.035TGLG-PE-400-100-1.2200002201000-7023.4106.336TGLG-PE-400-100-1.22000022124.5118.0260.0214.037TGLG-PE-400-100-1.22000022223.9

31、158.538TGLG-PE-400-100-1.220000223102123.2133.0275.0170.039TGLG-PE-400-100-1.22000022423.6127.040TGLG-PE-400-100-1.220000225-7023.1116.0265.0198.041TGLG-PE-400-150-1.22000022622.7110.042TGLG-PE-400-150-1.22000022723.5106.0264.0180.043TGLG-PE-400-150-1.2200002281000-7023.2118.0275.0165.044TGLG-PE-400

32、-150-1.220001130110022.5134.5274.0170.0表1-3熱老化性能數(shù)據(jù)表時間(小時)溫度(C)分析項目試驗方法PP土工格室PE土工格室單位結(jié)果保持率%單位結(jié)果保持率%023拉伸屈強強度GB/T1040-1992MPa23.6MPa22.1拉伸斷裂強度MPa35.4MPa35.4拉伸斷裂伸長率%896%8961500120拉伸屈強強度GB/T1040-1992MPa26.91.4MPa26.9121.7拉伸斷裂強度MPa32.792MPa32.791.5拉伸斷裂伸長率%76885.7%88498.7表1-4光老化性能數(shù)據(jù)表時間(小時)溫度(C)分析項目試驗方法PP土

33、工格室PE土工格室單位結(jié)果保持率%單位結(jié)果保持率%023拉伸屈強強度GB/T1040-1992MPa23.6MPa22.1拉伸斷裂強度MPa35.4MPa35.4拉伸斷裂伸長率%896%8961500120拉伸屈強強度GB/T1040-1992MPa23.298.3MPa23.4106拉伸斷裂強度MPa32.491.532.732.792.4拉伸斷裂伸長率%85695.5%75283.92設(shè)計2.1.1 土工格室處治路基差異沉降土工格室處治填挖交界處路基差異沉降不均勻沉降問題較為突出，為有效地解決這一問題，可采用土工格室處治方法。處治斷面各布置兩層格室，填方部分采用滿鋪方式，挖方部分伸入12m

34、具體設(shè)計見圖2-1。2.1.2 ，一土工格室層'rV一'挖方路基一填方路基圖2-1土工格室處治填挖交界處路基差異沉降圖土工格室柔性搭板處治路橋過渡段路基差異沉降楔形柔性搭板是利用土工格室加固層新穎的立體結(jié)構(gòu)和獨特的加固機理，形成整體性好、剛度較大的柔性結(jié)構(gòu)層，采用模量漸變原理，同時考慮地基和路基兩部分沉降因素，在路橋過渡段設(shè)置楔形加固區(qū)，柔性結(jié)構(gòu)層一端固定丁橋臺，另一端與路基相連，實現(xiàn)剛性橋臺與柔性路基模量的平穩(wěn)過渡，消除過大的差異性沉降，形成平緩的沉降過渡段，達(dá)到防治橋臺跳車之目的。1. 設(shè)計原則柔性搭板設(shè)計應(yīng)遵循“技術(shù)可行、施工方便、造價經(jīng)濟、效果明顯”的設(shè)計原則。(1)

35、設(shè)計計算及參數(shù)取值柔性搭板布置型式柔性搭板布置按橋臺類型(重力式、樁柱式、肋板式)的不同而分為三種基本型式，如圖所示。(c)樁柱式圖2-2楔形柔性搭板布置型式(2) 柔性搭板適用范圍柔性搭板處治臺背跳車的適用性主要體現(xiàn)在其對地基條件的要求上;地基的工后沉降要滿足公路軟土地基設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定小丁等丁要求；計算不符合要求時，必須對臺背地基進行處理。(3) 填料即臺背10cm的當(dāng)換填高模土工格室填充料可與路基填料一致，但最大粒徑不得大丁5cm;量、容易壓實的填料而乂不明顯提高造價時，宜采用換填方案。(4) 土工格室材料要求土工格室的規(guī)格和性能指標(biāo)必須滿足以下要求： 土工格室規(guī)格：焊距40cm,

36、格室高度15cm，格室板材厚度1.25mm; 主要技術(shù)指標(biāo)：材料拉伸強度20Mpa,拉伸模量650Mpa,常溫剝離強度100N/cm,低溫脆化溫度-23C，使用壽命大于30年。(5) 柔性搭板設(shè)計要素 布置間距柔性搭板布置從上往下由密漸疏，一般頂部層問距在1m左右，底部層間距在2m左右，中間的問距在1m到2m逐漸過渡。 布置層數(shù)柔性搭板布置層數(shù)視地基條件和路堤高度而定。一般情況下，當(dāng)?shù)鼗鶙l件較差、填土較高時，布置35層，地基條件較好時，布置23層。 布置長度柔性搭板按楔形布置，自上而下長度逐漸減短；頂層需布置812m,底層布置34m,中間幾層逐漸過渡。布置寬度為整個路基橫斷面。 柔性搭板布置厚

37、度當(dāng)?shù)鼗鶙l件較差時，柔性搭板頂部(緊靠路基頂面)須連續(xù)布置45層土工格室，可把下面23層長度減短為4m,地基條件較好時，布置23層。(6) 柔性搭板與橋臺的連接方式在條件容許的情況下，柔性搭板必須固定于橋臺上，兩者的錨固力1KN柔性搭板與橋臺的連接方式如圖所示。當(dāng)柔性搭板無法固定時(樁柱式橋臺)，須把土工格室伸入橋臺里面一定長度，部分起到固定端的作用。土工格室在支擋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用2.2.1土工格室在生態(tài)護坡中的應(yīng)用土工格室生態(tài)護坡是指在展開并固定在坡面上的土工格室內(nèi)填充改良客土，然后在格室上掛三維植被網(wǎng)，進行噴播施工的一種護坡技術(shù)。利用土工格室為草坪植物生長提供穩(wěn)定、良好的生存環(huán)境。采用土工格室

38、生態(tài)，可使不毛之地的邊坡充分綠化，帶孔的格室還能增加坡面的排水性能。1.護坡型式與適用條件各地區(qū)均可應(yīng)用，特別是在有養(yǎng)護用水供應(yīng)條件的干旱、半干旱地區(qū)能發(fā)揮其獨特優(yōu)勢。邊坡坡率不陡丁1：0.5的任何穩(wěn)定黃土邊坡。當(dāng)坡率緩丁1：1時，采用平鋪式生態(tài)護坡型式；當(dāng)坡率陡丁1：1而緩丁1：0.5時，采用疊置式護坡型式(見圖2-3)。無論采用哪一種護坡型式，每級坡高不應(yīng)超過10md.坡腳剛性支撐加固巳坡頂加固c一坡腳錨固反壓加固圖2-3土工格室生態(tài)護坡設(shè)計型式斷面示意圖2.設(shè)計計算方法這里設(shè)計計算方法由平鋪式土工格室生態(tài)護坡型式推導(dǎo)得來，主要適用丁平鋪式土工格室護坡。(1)土工格室生態(tài)護坡的破壞模式工程

39、實踐表明，土工格室-種植土坡面防護體的破壞主要有兩種類型：格室焊接部位剝離，引發(fā)格室-土體系的漸進破壞；格室防護體系沿原坡面發(fā)生整體剪切下滑。格室焊接部位的剝離破壞格室由焊接部位的釬釘固定丁坡面。若釬釘數(shù)量偏少，或釬釘施工質(zhì)量較差，則提供抗滑阻力的釬釘受力增大，傳遞到格室連接部位的局部應(yīng)力增大，可觀察到該處出現(xiàn)明顯的塑性變形。當(dāng)某個連接部位的局部應(yīng)力超過其焊接點的剝離強度時，局部應(yīng)力的重分布使得相鄰焊接點相繼破壞，導(dǎo)致周圍格室逐一散開，從而喪失對種植土的加固作用，坡面水流作用因而易在局部發(fā)生沖蝕。格室破壞主要受焊點的剝離強度控制。格室破壞引發(fā)的整個格室一土防護體系的破壞呈漸進性發(fā)展特征。格室-

40、土體系整體剪切下滑破壞當(dāng)格室種植土防護體系的阻滑力不足以抵抗下滑力時，格室沿原坡面發(fā)生整體剪切下滑，致使邊坡腳部第一排格室底部上翹。從而，經(jīng)排水孔滲入的水流將上翹的格式中的種植土掏空。當(dāng)?shù)谝慌鸥袷冶惶涂蘸?，第二排格室開始上翹，并繼續(xù)被水沖掏。依次進行，最終使得格室-土體系的坡面防護作用完全實效。上述土工格室生態(tài)護坡的破壞模式要求設(shè)計時需計算格室-土體系的抗滑穩(wěn)定性、釬釘?shù)暮侠聿贾瞄g距、釬釘合理錨固長度。（2）穩(wěn)定系數(shù)計算對土工格室加固邊坡進行力學(xué)設(shè)計分析時，須將土工格室、格室固定釬釘和格式充填土作為一個整體結(jié)構(gòu)物來考慮。充填種植土的土工格室在坡面上的受力情況見下圖（如圖2-4）。以單位寬度坡面

41、土工格室為研究對象，則坡面格室下滑力為F=Gsin6=丫tLn6式中L坡長，m；G種植土加土工格室的平均重度，kN/m3;t-種植土的深度，與格室深度相同，m；6-角，0坡面格室的總抗滑力為R=RaRsRj坡面土工格室防護體的安全系數(shù)為K=R/F（要求K>1.5式中：Ra坡腳處土工格室提供的被動阻力或抗滑阻力，kN；Rs格室一土系統(tǒng)在坡面的抗滑力，kN；Rj釬釘傳遞的附加阻力，kN。其中Rs=Gcos"gcLRj=tfjL/sw式中：c充填土與基土界面上的粘聚力，kPa；(I)充填土與基土界面上的內(nèi)摩擦角，°kp被動土壓力系數(shù)。fj單位深度格室焊接點的剝離強度，kPa

42、/m；s釬釘沿坡面縱向方向布置間距，m；w釬釘沿坡面橫向方向布置間距，m。圖2-4邊坡坡面格室-土系統(tǒng)受力分析圖(3)釬釘布置問距、錨固長度及抗拔力確定釬釘問距Ltfj由上文穩(wěn)定系數(shù)計算公式可導(dǎo)出釬釘最大布置間距應(yīng)滿足下式K>1.5。swmaxLtKsin"-cos:tg戶）；-Ra式中符號代表含義與上文安全系數(shù)計算相通。安全系數(shù)取值為釬釘錨固長度釬釘?shù)牧W(xué)性質(zhì)屆側(cè)向受力。釬釘錨固段最小長度為:h_2swKF-Ra-Rs一LDtg-式中符號代表含義與上文安全系數(shù)計算相同。安全系數(shù)取值為K>1.5。此外,考慮到釬釘錨固的其他因素，錨固深度深入基土不得小丁0.75m。固定釬釘

43、應(yīng)按格室間距的倍數(shù)交錯布置。釬釘總長為:hs=h+t釬釘抗拔力釬釘?shù)臉O限抗拔力取決丁土層對丁錨固段砂漿產(chǎn)生的最大摩阻力。則釬釘?shù)臉O限抗拔力為:T=兀Dhr式中：D釬釘鉆孔的直徑（m）;r錨固段周邊砂漿與孔壁的平均抗剪強度（kPa）?？辜魪姸瘸齣取決丁地層特性外，還與施工方法、灌漿質(zhì)量等因素有關(guān)，最好進行現(xiàn)場拉拔試驗確定釬釘?shù)臉O限抗拔力。在沒有實驗條件的情況下，對丁黃土可取值為60130kPa3.設(shè)計步驟根據(jù)上述穩(wěn)定分析，土工格室生態(tài)護坡設(shè)計步驟用下列框圖2-5表示:圖2-5土工格室生態(tài)護坡設(shè)計步驟否2.2.2土工格室在支擋擋墻中的應(yīng)用土工格室生態(tài)柔性擋墻是由具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的土工格室和充填料組

44、成的結(jié)構(gòu)層，按一定坡度(1:0.251:0.5)層層疊加形成的一種新型支擋構(gòu)造物。與常見的支擋構(gòu)造物(重力式擋墻、輕型擋墻、加筋土擋墻等)相比，具有結(jié)構(gòu)輕、施工簡便、造價低廉的優(yōu)點，特別是其墻面格室內(nèi)可植草種樹，在公路建設(shè)中，能夠滿足恢復(fù)生態(tài)、綠化墻面、美化沿線景觀的要求，應(yīng)用前景廣闊。1.土工格室生態(tài)擋墻結(jié)構(gòu)型式土工格室生態(tài)擋墻的結(jié)構(gòu)型式分為路肩式擋墻和路堤式擋墻，如圖2-6和圖2-7所示。作用在擋土墻上的力系，包括填土自重及上覆荷載產(chǎn)生的土壓力Ea,可分解為水平土壓力Ex與垂直土壓力Ey；墻身自重G;拉筋拉力Ti。圖2-6路肩式土工格室生態(tài)擋墻圖2-7路堤式土工格室生態(tài)擋墻2.路肩式土工格

45、室擋墻設(shè)計2-6所示。設(shè)拉筋等按荷載組合I進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖如圖間距布置，間距為x,共布設(shè)n層?？芍篐=nx。（1）設(shè)計墻身寬度Bi由丁擋土墻的墻身具有一定的柔性，在墻后填土及車輛荷載引起的土壓力作用下，墻身必將產(chǎn)生一定的變形，但變形不宜過大，以保證擋土墻的正常工作及穩(wěn)定性?？紤]到土工格室的強度利用模數(shù)、土工格室與土體的協(xié)調(diào)變形和擋墻的整體性，以墻身的最大變形不超過墻寬的1.5%進行墻身寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)。1）不考慮拉筋的作用，設(shè)計墻身寬度Bi設(shè)計中分別從控制墻身的變形和保證擋土墻的整體穩(wěn)定安全系數(shù)出發(fā)，設(shè)計墻身寬度，并取二者中的較大者?？刂茐ι淼淖冃畏治龈鶕?jù)庫侖土壓力理論，得到墻背

46、土壓力分布如圖2-8所示。¥(H+hi)K圖2-8墻背土壓力分布其中：&一墻背摩擦角（3；。一墻背傾角（當(dāng)墻背俯斜時為正，仰斜時為負(fù);Ka-庫侖土壓力系數(shù)，(2-1)cos2（'-:）Ka=cos2：cos（、：）1.sin（二）s""2cos（、-）cos-hi一換算均布土層厚度（m）;H一墻背高度（m）;平一土工格室加筋填土的內(nèi)摩擦角（°）;Y一填土的容重(KN/m3)取單位墻長，所得的假想墻背主動土壓力Ea(KN)的表達(dá)式為：Ea'=：Y(H+n)2Ka=2'H'2Ka(2-2)沿墻局的土壓網(wǎng)力ba,可通過E

47、a對H求導(dǎo)而得到：dEadHhKa(2-3)其中：H一假想墻背高度(m)截取假想墻背土壓應(yīng)力分布圖中與墻身高度相應(yīng)的部分，得到實際墻背土壓力分布，如圖2-9所示。h1Ka(Hh1)KaHKa(H2h1)H=22Heh1KaH7HKa2H3=H(H3h1)HKa(H2hi)=3(H2W(2-4)(2-5)EaJL+圖4.4實際墻辛圭慶力分布IH叫1Y(H+hi)Ka圖2-9實際墻背土壓力分布經(jīng)分析得:B4125Ka(H2hi)H4cos(、：)24E(2-6)取等號，作為不考慮加筋作用時墻身厚度的初步設(shè)計。墻身穩(wěn)定性分析從墻身穩(wěn)定性出發(fā)，對墻身厚度B1進行進一步設(shè)計a）抗滑穩(wěn)定性分析KcN(GE

48、y)_1B1HEasin(、.：)TExEacos(3-。：)-Kc(2-7)b）抗傾覆穩(wěn)定性分析Ko'MyGHgEyHE'M°ExHe,-Ko(2-8)1 21B1-Htan:一Htan：H(Htan：BiHtan：)(B一Htan：)H(Htan：)2 332B1HB1Htan一2(2-9)_-,(H3h1)HHEy=B1+HExtana=B+2h)tana(2-10)c) 墻底偏心距分析，一B1'My=M。B1GHgEyHEy-ExHex邑Q2N一2一GEy-6d) 基底偏心距e和基底應(yīng)力分析-B1'_a0B1(GEy)(a°；-e)G

49、°-Exboa。Bi22.a°b2一GEyGo二6(2-11)(2-12)GEyGoaoB6(GEyGo)e(a。B1)2(2-13a)(2-13b)_GEyGo6(GEyGo)emin一aoB1(a°B1)2-0Hex一土壓力的水平分力其中：He,一土壓力的垂直分力Ey對墻趾。點的力臂（m）;Ex對墻趾o點的力臂（m）（HEx=HEa）;Hg一墻身重力G對墻趾。點的力臂（m）;Kc一基底抗滑穩(wěn)定系數(shù)；Kc一基底抗滑要求安全系數(shù);K0抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；胃一墻身的容重（KN/m3）;Ko一抗傾覆要求安全系數(shù);ZMy-各力系對墻趾的穩(wěn)定力矩之和（KN/m）;ZMo各力系

50、對墻趾的傾覆力矩之和（KN/m）;b°基礎(chǔ)的高度（m）；omax基礎(chǔ)底面的最大壓應(yīng)力（KN/m）;min基礎(chǔ)底面的最小壓應(yīng)力（KN/m）;cr修正后地基土的容許承載力（kpa）;k一地基土容許承載力提高系數(shù)。（2-7）得：B11Eacos(、.：)Kc一=sin(、.：)(2-14a)(2-8)得:B12，匚.1H2tan：22iH2(H3h1)Eytan：-ExK。(Ey)-23(H2h1)(EyiH2tan：)2（2-14b）取Bii和B12的較大值，作為Bi的進一步設(shè)計值。再取Bi的初步設(shè)計值和Bi的進一步設(shè)計值的較大值作為不考慮拉筋作用時墻身厚度Bi的設(shè)計值。最后，根據(jù)式（2

51、-11）、（2-12）、（2-13a）和（2-13b）,進行對墻底偏心距、基底偏心距和基底應(yīng)力的驗算，若不滿足，增大Bi值，直到滿足要求為止。BiiEacos(、：)Kc±sin(、")十%H2tani2_2?iH2(H+3h1)Eytan>-ExK。+H2tan«B12(Ey2)3(H2h1)(Ey2)其中：8一墻背摩擦角（3;a一墻背傾角（,當(dāng)墻背俯斜時口為正,仰斜時為負(fù);Ka-庫侖土壓力系數(shù)，_cos2（，-：）Ka=2sin（1："）sin'2cos:-cos（。）1+：cos（。J：）cos：hi一換算均布土層厚度（m）;H一墻背

52、高度（m）;中一土工格室加筋填土的內(nèi)摩擦角（°）;丫一填土的容重（KN/m3）L一墻身的容重（KN/m3）;基地抗滑穩(wěn)定性系數(shù):N（GEy）1B1HEasin（、-）=:TExEacos（、"）取Bii和Bi2的較大值，作為Bi的進一步設(shè)計值。再取Bi的初步設(shè)計值和Bi的進一步設(shè)計值的較大值作為不考慮拉筋作用時墻身厚度Bi的設(shè)計值。2）考慮拉筋的作用，設(shè)計墻身寬度Bi設(shè)計中分別從控制墻身變形和保證墻身穩(wěn)定性出發(fā)，設(shè)計墻身寬度，并取二者中的較大者。從控制墻身變形出發(fā)，進行Bi的初步設(shè)計因為共布設(shè)了n層拉筋，將墻身分成了n段，所以將墻身離散為n個兩端皎結(jié)的簡支梁進行分析。因為拉

53、筋等間距布設(shè)，而簡支梁n受力最大，變形也最大，所以以簡支梁n的變形量不超過墻寬的i.5%來初步確定墻身寬度Bi。乂因為拉筋共布設(shè)n層，間距均為x,所以H=nx（2-i5）同樣，根據(jù)疊加原理，梁n的最大撓度f發(fā)生在其跨中截面處，且:5qnx45(qn-qnj)x45-Kacos(、.：)2(Hh)xx4f一768EI364EB1<0.015B1(2-16)推出:Bi_4125Kacos(c：)2(Hh)-xx4,、=(m)24E(2-17)可見,B=f(x)(或B=f(n)從墻身穩(wěn)定出發(fā)，進行B1的進一步設(shè)計，三條假定：a. 各層拉筋的錨固區(qū)長度相等，均為Lm；b. 各層拉筋的拉力設(shè)計值由其抗拔力決定；c. 將錨固區(qū)的土工格室加筋體視為均勻等代層，