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1、具有伸縮自如,運輸可縮疊,施工時可張拉成網(wǎng)狀,填入泥土、碎石、混凝土等松散物料,構(gòu)成具有強大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體。
2、材質(zhì)輕、耐磨損,化學(xué)性能穩(wěn)定、耐光氧老化、耐酸堿,適用于不同土壤與沙漠等土質(zhì)條件。
3、較高的側(cè)向限制和防滑,防變形、有效的增強路基的承載能力和分散荷載作用。
4、改變土工格室高度、焊距等幾何尺寸可滿足不同的工程需要。
5、伸縮自如,運輸體積小;聯(lián)接方便、施工速度快。
土工格室之所以具有功效而受到工程界的關(guān)注,還應(yīng)從其基本原理說起。國外文獻中在描述其原理時稱其為"一種蜂窩狀三維限制系統(tǒng),可以在很大范圍內(nèi)顯著提高普通填充材料在承載和蟲蝕
控制應(yīng)用中的性能。"它的關(guān)鍵原理就是三維限制。大家都知道,當(dāng)汽車行駛在沙漠上時,就會壓出兩道深深的轍印,被壓部分深深下陷,車轍兩側(cè)會高高隆起。后面的車輛如果繼續(xù)沿著車轍前進,沉陷
部分會進一步下沉、隆起部分會進一步隆起,直到隆起部分蹭到了車底盤、沉陷的車轍埋沒了大半個輪子,進而無法前進。之所以如此,就是因為當(dāng)外荷作用于地基表面時,依據(jù)普朗特爾理論和泰勒理
論可知:在集中荷載的作用下,主動區(qū)1受壓下沉,并將力向兩側(cè)分解傳遞給過渡區(qū)2,過度區(qū)2又傳給被動區(qū)3,被動區(qū)就會毫無限制地發(fā)生形變而隆起。
伸縮自如,運輸體積小,聯(lián)接方便、施工速度快。 也就是說,載荷一旦作用于路基,在載荷的下方就會形成起契狀的主動區(qū)域,它又通過過渡區(qū)域進行擠壓,從而使被動區(qū)域發(fā)生隆起。也就是說,
通過沿滑移線的剪切力和移動主動、過渡、被動三個區(qū)域的力決定了地基的承載能力。不僅在沙基地上可以十分明顯的體會到以上原理的真實過程,在軟基公路上也會找到這種的樣板,只不過其形成的
速率較之在砂上的變化慢些罷了。即使較好的路基材料也仍然無法避免其橫向移動。一般的高速公路路基都高出地面好幾米,吸水翻漿不太容易,但長期沉降依然存在。究其原因,雨水滲透、材料流失
、基地下沉是其中部分原因,路基路面在車輪荷載長期碾壓、振動力的作用下,材料向路基斷面兩側(cè)橫向位移不可否認是另外一個十分重要的原因。以我省各地各級公路為例,都有在該路的主行車道上
可以明顯感覺到路面已經(jīng)被壓出了一條"S"型溝狀帶。部分高速公路也不例外,汽車行駛在行車道上的顛簸明顯強烈于行駛在超車帶上的感覺,在道橋連接段尤為明顯(俗稱"橋頭跳車")。這種溝狀路基沉
降就是路基材料橫向滑移的典型。
工程中常規(guī)處理路基的方法無需贅述,其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力,減少或延緩地基材料在荷載的壓力或震動作用下發(fā)生移動的能力,因而工程中對材料的要求必然有許多苛刻的限制
,如果不能就近獲取所需材料,就需要外購這些材料,購買材料的費用和運輸費用占去整個工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材,甚至可以使用在常規(guī)情況下不能使用的材料,
從而大幅度減少材料購置費用和運輸費用。為什么會這樣呢?土工格室承載情況示意:在集中載荷作用下,受力的主動區(qū)1依然會把所受的力傳遞給過渡區(qū)2,但由于格室壁的側(cè)向限制和相鄰格室的反作用
力,以及填料與格室壁的摩擦力所形成橫向阻力,抑制了過渡區(qū)2和被動區(qū)3的橫向移動傾向,從而使路基的承載能力得以提高。經(jīng)過試驗,在格室的限制作用下,中密砂的表觀粘聚力可以增加三十幾倍
。很顯然,如果能增加路基材料的抗剪力或抑制三個區(qū)域移動就可以取得提高地基承載力的效果,這就是土工格室的限制原理。土工格室作為一種新型的合成材料,在八十年代末九十年代初,歐美等國
家就開始了大量的研發(fā)工作,并經(jīng)試驗和現(xiàn)場應(yīng)用證明在提高一般填土承受動荷以及路基防護方面均有很大的功效。我國在九十年代初在吸收國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,開始了土工格室的開發(fā)研究工作,
并在道路基床病害整治,固定松散介質(zhì)的應(yīng)用方面取得了重大突破。隨著人們對土工格室特性的進一步了解,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其具有其它土工材料(土工布、土工膜、土工格柵、土工模袋、土工網(wǎng)等)不可替代
的優(yōu)勢,使其在諸多領(lǐng)域有著獨特的應(yīng)用前景。
三維植被網(wǎng)
三維植被網(wǎng)護坡技術(shù)綜合土工網(wǎng)和植被護坡的優(yōu)點,可有效地解決巖質(zhì)邊坡、高陡邊坡防護問題。
近年來出現(xiàn)的三維植被網(wǎng)護坡技術(shù)不僅顯著提高了邊坡的整體和局部穩(wěn)定性,而且還有利于邊坡植被的生長,同時工程造價也較低,符合邊坡工程的發(fā)展方向,在我國水土保持中有很大的應(yīng)用價值。
三維植被網(wǎng)護坡是指利用活性植物并結(jié)合土工合成材料等工程材料,在坡面構(gòu)建一個具有自身生長能力的防護系統(tǒng),通過植物的生長對邊坡進行加固的一門新技術(shù)。根據(jù)邊坡地形地貌、土質(zhì)和區(qū)域氣
候的特點,在邊坡表面覆蓋一層土工合成材料并按一定的組合與間距種植多種植物。通過植物的生長活動達到根系加筋、莖葉防沖蝕的目的,經(jīng)過生態(tài)護坡技術(shù)處理,可在坡面形成茂密的植被覆蓋,在
表土層形成盤根錯節(jié)的根系,有效抑制徑流對邊坡的侵蝕,增加土體的抗剪強度,減小孔隙水壓力和土體自重力,從而大幅度提高邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。
三維植被網(wǎng)的護坡機理
植被的抗侵蝕作用是通過它的三個主要構(gòu)成部分來實現(xiàn)的:一是植物的生長層(包括花被、葉鞘、葉片、莖),通過自身致密的覆蓋防止邊坡表層土壤直接遭受雨水的沖蝕,降低徑流的沖刷能量和
地表徑流速度,從而減少土壤的流失;二是腐質(zhì)層(包括落葉層與根莖交界面),為邊坡表層土壤提供了一個保護層;三是根系層,這一部分對坡面的地表土壤加筋錨固,提供機械穩(wěn)定作用。一般情況下,
在植物生長初期,由于單株植物形成的根系只是松散地糾結(jié)在一起,沒有長臥的根系,易與土層分離,起不到保護作用。而三維網(wǎng)的應(yīng)用正是從增強以上三方面的作用效果來實現(xiàn)更的淺層保護。一
是在一定的厚度范圍內(nèi),增加其保護性能和機械穩(wěn)定性能;二是由于三維網(wǎng)的存在,植物的龐大根系與三維網(wǎng)的網(wǎng)筋連接在一起,形成一個板塊結(jié)構(gòu)(相當(dāng)于邊坡表層土壤加筋),從而增加防護層的抗張強
度和抗剪強度,限制在沖蝕情況下引起的"逐漸破壞"(侵蝕作用會對單株植物直接造成破壞,隨時間推移,受損面積加大)現(xiàn)象的擴展,最終限制邊坡淺表層滑動和隆起的發(fā)生。
三維植被網(wǎng)護坡的作用
三維植被網(wǎng)護坡技術(shù)綜合了土工網(wǎng)和植物護坡的優(yōu)點,起到了復(fù)合護坡的作用。邊坡的植被覆蓋率達到30%以上時,能承受小雨的沖刷,覆蓋率達80%以上時能承受的沖刷。待植物生長茂盛時,
能抵抗沖刷的徑流流速達6m/s,為一般草皮的2倍多。土工網(wǎng)的存在,對減少邊坡土壤的水分蒸發(fā),增加入滲量有良好的作用。同時,由于土工網(wǎng)材料為黑色的聚乙烯,具有吸熱保溫的作用,可促進種子
發(fā)芽,有利于植物生長。
施工工藝
邊坡處理
將邊坡上雜石碎物清理干凈,將低洼處回填夯實平整,確保坡面平順。
鋪設(shè)三維網(wǎng)
⑴鋪設(shè) 將三維植被網(wǎng)沿坡面由上至下鋪于坡面上,網(wǎng)與坡面之間保持平順結(jié)合。
⑵預(yù)埋 三維網(wǎng)鋪于坡頂時需延伸40~80cm,埋于土中并壓實。
⑶錨固 將三維網(wǎng)自下而上用ф6mm以上的U型鋼筋將三維網(wǎng)固定,U型鋼筋長約15~30cm,寬約8mm,U型鋼筋間距約1.5~2.5m,中間用8﹟U型鐵釘或竹釘進行輔助固定。
⑷覆土 三維植被網(wǎng)鋪設(shè)完畢,將泥土均勻覆蓋于三維植被網(wǎng)上,將網(wǎng)包覆蓋住,直至不出現(xiàn)空包,確保三維植被網(wǎng)上泥土厚度不小于12mm。然后將肥料、生長素、粘固劑按一定比例混合均勻,施灑于表
層。肥料為氮:磷:鉀=15:15:15或氮:磷:鉀=10:8:7的復(fù)合肥及含N有機質(zhì),肥量約為30~50g/㎡。