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)，對公路工程的發(fā)展起到了重要的推動作用。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。 二、鋼塑土工格柵 鋼塑土工格柵以高強(qiáng)鋼絲（或其他纖維），經(jīng)特殊處理，與聚乙烯（PE），并添加其他助劑，通過擠出使之成為復(fù)合型高強(qiáng)抗拉條帶，且表面有粗糙壓紋，則為高強(qiáng)加筋土工帶。由此單帶，經(jīng)縱、橫按一定間距編制或夾合排列，采用特殊強(qiáng)化粘接的熔焊技術(shù)焊接其交接點(diǎn)而成型，則為加筋土工格柵。 （一）鋼塑土工格柵的工程作用： 1、強(qiáng)度大、蠕變小、適應(yīng)各類環(huán)境土壤，完全可以滿足高等級公路中的高大擋墻使用。 2、能有效的提高加筋承載面的嵌鎖、咬合作用、極大程度的增強(qiáng)地基的承載力、有效的約束土體的側(cè)向位移，增強(qiáng)地基穩(wěn)固性能。 3、與傳統(tǒng)格柵相比更具有強(qiáng)度大、承載力強(qiáng)、抗腐蝕、防老化、摩擦系數(shù)大、孔眼均勻、施工方便、使用壽命長等特點(diǎn)。 4、更適應(yīng)于深海作業(yè)、堤岸加固，從根本上解決了其他材料做石籠因長期受海水沖蝕而造成的強(qiáng)度低、耐腐蝕性能差、使用壽命短等技術(shù)難題。 5、能有效的避免在施工過程中被機(jī)具碾壓、破壞而造成的施工損傷 （二）鋼塑土工格柵在工程的適用范圍 公路、鐵路、橋臺、引道、碼頭、水壩、渣場等的軟土地基加固、擋墻和路面抗裂工程等。 　　三、玻璃纖維土工格柵 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。 （一）玻璃纖維土工格柵的工程性能： 1、抗拉強(qiáng)度極高，延伸率很低；抗拉強(qiáng)度能達(dá)到100 kN/m，斷裂延伸率為3％左右。 2、沒有長期蠕變性；玻琉纖維格柵不發(fā)生蠕變，這保證產(chǎn)品能夠長期使用。 3、高溫穩(wěn)定性：玻璃纖維格柵熔點(diǎn)在1 000℃以上，在160℃熱鋪瀝青混凝土上不受任何影響。 4、與路面混合料具有很好的相容性：玻璃纖維土工格柵經(jīng)表面有機(jī)涂層處理以后與混凝土混合料有機(jī)物具有很好的相容性，特別是瀝青材料，從而改善了玻璃纖維土工格柵不耐磨、不耐折的缺點(diǎn)。 5、化學(xué)穩(wěn)定性：經(jīng)過特殊處理后，玻璃纖維格柵能防止各類化學(xué)侵蝕，抵抗生物侵蝕和氣候變化。 6、嵌鎖和限制作用：瀝青混凝土混合料穿過玻璃纖維土工結(jié)構(gòu)，形成了復(fù)合嵌鎖結(jié)構(gòu)。這種限制能夠阻止混凝土混合料的運(yùn)動，使瀝青混凝土混合料可以得到更好的壓實(shí)，獲取更大的承載力，并且能夠提高傳遞荷載能力，減少變形，增強(qiáng)瀝青混凝土路面。將其變?yōu)橐徽w結(jié)構(gòu)，猶如混凝土中加入鋼筋一樣，具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在道路罩面中起到骨架作用。 玻璃纖維格柵的應(yīng)用 （二）玻璃纖維格柵的適用范圍 玻璃纖維格柵適用于瀝青混凝土路面加筋、路面反射裂縫防治及新舊路面的銜接等變形量不是很大的場合。玻璃纖維格柵用于瀝青道路時發(fā)揮的作用有抗疲勞開裂、抗低溫收縮、耐高溫車轍和延緩反射裂縫。

河南洛陽土工格柵 本項(xiàng)目將結(jié)合實(shí)體工程，主要解決土工格柵材料選擇、含有土工格柵的改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、施工工藝、檢測方法等方面的問題。為路面改建工程中合理應(yīng)用土工格柵提供科學(xué)依據(jù)。1）土工格柵材料選擇土工合成材料的質(zhì)量性能差異較大，具有不同的力學(xué)指標(biāo)。根據(jù)工程使用的情況不同，應(yīng)該選擇不同的土工合成材料。在工程設(shè)計(jì)與施工中，應(yīng)根據(jù)原路面的具體情況和工程特點(diǎn)要求，選擇符合力學(xué)性能的格柵材料。2）土工格柵改建路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析分析土工格柵位于基層下、基層上、面層下等位置時，在汽車荷載作用下，路面的彎沉、各層層底彎拉應(yīng)力的變化情況，路面裂縫處理情況和舊路加寬部位的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，確定土工格柵的合理層位及所起作用。3）施工工藝研究在工程實(shí)施過程中，如何施工才能使土工格柵在改建路面結(jié)構(gòu)中取得良好的加筋效果，可通過試驗(yàn)路的鋪筑，總結(jié)施工工藝，尋求可行的檢測手段提出檢測方法。4．研究方法采用理論分析與室內(nèi)室內(nèi)外相結(jié)合的方法。技術(shù)路線如下：1）收集國內(nèi)外關(guān)于土工格柵在瀝青路面研究中的成果及經(jīng)驗(yàn)。2）土工格柵的物理力學(xué)性能試驗(yàn)，為理論計(jì)算提供科學(xué)的依據(jù)。3）制作加格柵與未加格柵的半剛性水泥穩(wěn)定碎石材料試件，通過室內(nèi)梁的拉彎拉試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)對比分析格柵對提高基層的抗彎拉強(qiáng)度及疲勞特性所起的作用。4）理論計(jì)算及分析。5）通過改建前后的常規(guī)彎沉測試方法及運(yùn)營過程中的落錘式彎沉儀（FWD）現(xiàn)場彎沉測試，評定格柵對路面承載能力起到的作用。6）結(jié)論與建議。5．研究結(jié)論1）結(jié)合河南省洛界公路襄城茨溝至舞陽界段二級瀝青公路路面改建工程，提出在交通量較大，超重車具有單方向性的路幅舊路面上，即補(bǔ)強(qiáng)基層底面加鋪土工格柵的設(shè)計(jì)方案，提高改建路面的抗反射裂縫能力。2）對土工格柵材料性能進(jìn)行研究，提出適用的土工格柵類型、性能指標(biāo)和力學(xué)參數(shù)。正六邊形的土工格柵受力均勻、穩(wěn)定。建議選用對稱性好的材料，能使受拉時應(yīng)力傳遞均勻，風(fēng)格變形性好；土工格柵可以瘃減緩反射裂縫的發(fā)生；引用復(fù)合材料力學(xué)得出泊松比，可以為理論計(jì)算提供依據(jù)。3）對土工格柵加筋半剛性基層材料進(jìn)行彎拉、疲勞試驗(yàn)，結(jié)果表明，在半剛性基層下加鋪土工格柵，可延緩半剛性基層的裂縫，增加疲勞壽命。4）應(yīng)用彈性層狀體系理論和有限元法，對土工格柵鋪設(shè)在改建路面不同層位、原有路面裂縫處理和舊路加寬部位時的路面結(jié)論進(jìn)行了理論分析并得出了類似的結(jié)論。在新建或改建路面基層底面加鋪土工格柵會：改變基層地面的層底拉應(yīng)力和路表彎沉；對路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的改善為理想；可以減薄半剛性基層厚度，減小的厚度與土工格柵模量成正比等。5）聯(lián)合應(yīng)用貝克曼梁和落錘式彎沉儀對試驗(yàn)路段路面進(jìn)行承載性能測試，表明加鋪土工格柵對路面整體強(qiáng)度和剛度均有提高作用，落錘式彎沉儀精度較高，可作為評價路面剛度的有交往檢測手段。6）提出了土工格柵改建路面工程應(yīng)用中的技術(shù)要點(diǎn)并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。以上結(jié)論中的第2）、3）和4）條的技術(shù)內(nèi)容在國內(nèi)外文獻(xiàn)中未見報道，該成果的部分技術(shù)在國際上具有一定的創(chuàng)造性，因此該成果在國內(nèi)外具有一定的先進(jìn)性。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，道路交通量不斷增加，國省干線公路交通趨于飽和，特別是近年來超限、超載、超重車輛的增多，致使路面嚴(yán)重超負(fù)荷，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，過早的出現(xiàn)路面病害，嚴(yán)重制約了公路的運(yùn)輸條件及道路的通行能力，未能充分發(fā)揮國省干道的作用。