塑料土工格栅的生产、应用及发展趋势郭小丽

塑料土工格栅的生产、应用及发展趋势郭小丽

郭小丽

鄂尔多斯市神东检测有限责任公司内蒙古017209

摘要：塑料土工格栅是一种新型的土工合成材料，主要用于土木工程中对土体的加固。它具有质轻、强度高、伸长率低、耐酸碱、不易腐烂等优良性能，从经济、技术等方面综合考虑，优于金属、天然石材等传统加固用土工材料。目前我国加筋工程中所用加筋土工合成材料以土工格栅为主，因而其力学形状和与土联合工作状况成为研究的热点之一。其中有关土工格栅节（结）点的研究也逐渐成为重点之一。基于此，本文主要对塑料土工格栅的生产、应用及发展趋势进行分析探讨。

关键词：塑料土工格栅；生产；应用；发展趋势

1、塑料土工格栅的生产

单向、双向拉伸土工格栅生产工艺流程如图2所示。首先是塑料板材挤出，板材厚度在2mm～8mm范围内，宽1.2m左右。然后在板材上制孔，孔型多为圆形，每横排约40个，得到的带孔板材如图1(c)所示。加热后即沿板材纵向拉伸，拉伸比为4～8。拉伸使圆孔成为长圆孔，见图1(a)。肋部变薄，节点处厚度则基本保持不变。再经定型和切断收卷后即得到单向格栅成品。如果在纵向拉伸后再横拉，就得到双向格栅成品，长圆孔也成为方孔见图1(b)。和单向拉伸相比，双向拉伸时两个方向上的拉伸比比较小，约为3～4。常用单向格栅成品宽为1m～1.2m，双向格栅成品宽为4m～4.2m。拉伸是格栅生产的关键，拉伸比和拉伸温度是重要的工艺参数。拉伸过程还与板材质量、孔型及分布、拉伸机构等有关。

单向拉伸塑料土工格栅是一种以高分子聚合物为主要原料，加入一定的防紫外线助剂、抗老化助剂，经过挤出成板、冲孔、定向拉伸使原来散乱分布的链形高分子重新定向排列呈线性状态的高强度土工材料。生产工艺中，网孔规格、拉伸比、拉伸方式、拉伸温度、拉伸速度是影响塑料土工格栅性能的主要因素。研究者认为拉伸是土工格栅生产中的重要工艺环节。研究结果表明，二次拉伸工艺是提高土工格栅性能非常有效的方法。在格栅适宜的拉伸温度范围内格栅拉伸强度随着拉伸温度的降低而增加，断裂延伸率随着拉伸温度的下降而减小。研究者认为，拉伸过程中的最大应力随着冲孔圆角半径的增大而减小，但同时圆角半径的增大一定程度上会降低材料沿拉伸方向的变形量；拉伸速度对不同位置的材料具有不同影响作用，高速拉伸有利于土工格栅肋部材料的变形，而低速拉伸有利于提高节点区域材料的拉伸量；高拉伸比下的材料在拉伸过程中能够表现出更明显的强化效应。在双向格栅拉伸工艺中，应注意纵、横拉伸比的分配问题。

2、塑料土工格栅的应用

2.1软地基加固

凡是承载力、沉降量不能满足建筑物要求的杂填土、冲填土地基等均可采用塑料土工格栅进行加固。塑料土工格栅加筋土垫层的承载力可达200～400kPa，完全可满足一般建筑物或施工机具对地基承载力的要求。用于软地基加固时，塑料土工格栅加筋垫层一般布置于地基表面或浅层区。与砂垫层联合使用可以对地基起加筋补强作用，减少路基底部的差异沉降。

2.2路面处理

塑料土工格栅对道路基层的侧限作用能有效地将载荷分布到更宽的底基层上，因此基层的厚度可减少50%，使用寿命可延长3倍。塑料土工格栅还可提高基层承受往复载荷的能力，降低往复载荷对基层和底层所产生的泵吸作用。加固公路路面的塑料土工格栅一般宜铺在面层或基层的下部。

2.3加筋支挡工程

塑料土工格栅在土中的摩擦作用比其它加筋构件大得多；同时格栅是席垫式形状，可与土体充分接触，产生较大的隔离和加筋效应。因此，塑料土工格栅是加筋挡土墙的理想构件，采用塑料土工格栅修筑加筋挡土墙可使墙面承受的侧向压力减小，从而大大减小墙面的侧向变形，使整个加筋挡土墙更加稳定、美观。另外，塑料土工格栅比土工带更容易铺设安装，施工速度快，施工质量更容易得到保证。

2.4不同沉降量基础间的过渡处理

路段之间存在不同的沉降量是常见的现象，桥台跳车是最典型的工程实例。岩土工程中处理这种问题有多种方法，而用土工合成材料加筋被认为是较为成功的一项新技术。使用塑料土工格栅加强与桥台相邻路面的路基可以大幅度提高路基刚度，显著减小路基的变形，实现不同沉降量基础间的平缓过渡，减少跳车现象，在高速铁路建设中尤为重要。在轨道路基与路桥桥台连接处设过渡段并用塑料土工格栅处理路基，使该段轨道刚度逐渐变化，保证高速列车的安全、平稳与舒适。

2.5土工格栅用于环境治理

塑料土工格栅用于治理水土流失可直接覆盖于新开挖暴露的土坡或风化严重的软质岩坡面上，其作用是固定部分松动土块，减少地表水冲刷，从而达到治理水土流失的目的；采用格栅加筋处理水田湿地，可提高路基的稳定性，节约投资、缩短工期；土工格栅还能用于加筋垫层处理暗渠软基的施工程序、施工工艺和质量控制等过程；尤其是回填土坡的防护，保证道路、河道等不因边坡土的下滑而阻塞。在用格栅防护的边坡上还可种植草木，草木根系和格栅互相交织进一步增强防护作用，也绿化了环境。

2.6其它工程

随着交通运输的逐渐发达，铁路时速要求一再提高，使得高铁建设势在必行，高铁设计中使用土工格栅加固地基效果好、成本低，且能大大缩短施工周期。

3、发展趋势

土工格栅的用量今后将稳步增长。原因是:①使用土工格栅进行土木工程建设的经济效益明显。如铺设道路路基时，用格栅作为加筋材料，可将基层减薄到未加筋时的2/3;有报导在京沈高速公路北京段中的两个挡土墙工程，即公路二环跨线桥匝道挡墙和五里仓立交范围内挡墙工程中，由于使用了土工格栅加筋而分别节省投资16%和35.2%。②我国的公路、铁路、水利、采矿、港口与机场建设、工业与民用建筑等行业正处在飞速发展的时期，其中要涉及大量的有关岩土加固的问题，必然要使用各种新技术、新材料，包括土工格栅。这给土工格栅的应用、生产、生产技术及基础研究的开展提供了很好的契机。③我国地质状况复杂，区域间差异很大。如在南方软土地基较多，有时要占一条公路全长的1/4～1/3，而西南部山区则需要大量的边坡防护、高路坝修筑和加筋挡土墙，在北方同样有大量诸如软基、边坡处理的岩土加固工作;当前道路修建中的一个趋势是高等级道路比例的增长，这就对路基处理、防止沉降提出了很高的要求，而使用土工格栅可以较好地解决土木工程中的特殊问题，如软地基处理、差异沉降等;在这些场合，格栅是理想的土工材料。

4、结语

我国的公路、铁路、水利、采矿、港口与机场建设，工业与民用建筑等行业正处在飞速发展的时期，其中涉及大量的有关岩土加固的问题，必然要使用各种新技术、新材料。这给塑料土工格栅的应用、生产及基础研究的开展提供了很好的契机。土木工程质量、安全的重要性要求格栅的生产与应用应以扎实的基础研究为依托。基础工作做好了，土工格栅将会有更加广阔的发展前景。

参考文献

［1］谢闻博，等.土工格栅拉伸工艺的有限元模拟及优化[D].济南:山东大学，2008:20．

［2］胡发亭，等.塑料土工格栅的特性及其在土木工程中的应用[J].工程塑料应用，2002，30(1):33

［3］赵东歌.浅谈土工格栅在公路工程中的应用[J].山西建筑，2007，34(25):11．

［4］谢前军.单向土工格栅在软基处理中的应用[J].铁道标准设计，2001，21(10):28．

作者简介

郭小丽（1983—）女，2008年专科毕业于天津工程师范学院，2010年函授本科毕业于内蒙古工业大学，工程师，主要从事检测检验工作。