土工格柵的應(yīng)用及作用機(jī)理土工格柵的應(yīng)用很廣泛，在水利工程、工民建工程和公路工程均有著大量應(yīng)用。公路方面主要集中在以下方面：1）布置在瀝青混凝土面層以下，減少反射裂縫、提高抗車轍能力和增加抗疲勞性能。2）應(yīng)用在粒料基層中間以防止產(chǎn)生過(guò)大的 變形和疲勞破壞。3）土方路基施工中軟弱地基的處理，保證路基承載能力，減少土方工程量。土工格柵的作用機(jī)理如下：1）格柵表面與混合料的摩擦作用。2）混合料對(duì)格柵筋肋條和節(jié)點(diǎn)的被動(dòng)阻抗力作用。3）格柵上的孔眼對(duì)混合料的鎖定作用。2．課題的提出改建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，很大程度上取決于原路面的狀況。土工格柵放在什么位置，起什么改善作用是值得研究的問(wèn)題。本項(xiàng)目將結(jié)合豫20線茨溝至舞陽(yáng)界段改善工程，將土工格柵放在基層下部，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、施工工藝等方面的問(wèn)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)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外也進(jìn)行了相關(guān)的研究，但大都是針對(duì)以上三個(gè)方面，沒(méi)有進(jìn)行以下研究：傳統(tǒng)理論與有限元相結(jié)合的研究、各種土工材料性能及其對(duì)比的研究、土工格柵應(yīng)用于基層以下的研究、土工格柵對(duì)路基加寬新舊結(jié)合部的研究。

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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)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(chǎng)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(chǎng)組裝成所需形狀，且在施工過(guò)程中折曲影響小，施工簡(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)、車場(chǎng)、碼頭貨場(chǎng)、堆場(chǎng)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(guò)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(jí)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(tái)、引道、碼頭、水壩、渣場(chǎng)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(guò)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(wú)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(wú)長(zhǎng)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(méi)有長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(dòng)，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(chǎng)合。玻璃纖維格柵用于瀝青道路時(shí)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。