土工格栅用于临时道路


什么是临时进场道路?

临时进场道路通常用于施工现场,在项目前期为重型施工车辆运输材料和设备提供通道。
因为这些道路只是临时使用,通常是直接在现状地面上铺设粒料或骨料形成。粒料或骨料直接作为道路路面。这些道路可能只有几十米长,也可能长达数公里(例如,用于风电场建设的通道)。


如何设计并修建临时进场道路?

尽管一条进场道路可能只使用很短的一段时间——比如六个月——但它的设计应该基于使用寿命内所承担的预期交通荷载。
进场道路的设计评估考虑以下几个因素:
现状地基强度—通常采用加州承载比(CBR)、不排水抗剪强度或刚度模量表示
预期的交通荷载—表示为根据不同类型和配置的车辆访问次数(例如,混凝土搅拌车,钢材运输车)计算所得的等效标准轴载通行次数(ESAL's)*



粒料级配—用于修建道路的骨料的质量,通常根据粒径分布曲线分类

表面变形或车辙深度指标—运输后道路表面的可靠性指标

*需要注意的是,在用于主体项目建设的车辆使用临时道路之前,运送用于修建临时道路粒料的车辆也需要使用它们。这意味着修建进场道路的关键时期是施工阶段本身,因为此时运送粒料的车辆行驶于距离地基土最近的地方。

设计程序确定了承担交通荷载所需的粒料层厚度。交通荷载基于表面变形指标,该指标来源于根据经验数据推导的计算方法。

在英国,罩面道路的粒料基础与其上的沥青层是分开设计的。采用的方法可追溯到交通工程研究实验室(TRRL)和英国公路局(图1)。


道路设计本质上是基于经验的…..

图1:英国公路局证实,道路设计是基于经验

采用土工格栅修建临时进场道路的优势有哪些?

现状地基条件软弱多变的地方经常需要临时通道。通常,采用“传统方案”意味着道路可能需要非常厚的石料层来满足预期的交通荷载,并且需要定期维护以解决表面变形和车辙问题。

加固土工格栅可以减少修建道路所需的粒料层的厚度 ,这带给道路设计师和使用者的显著优势包括:



坦萨土工格栅应用于临时进场道路已超过35年。这些基于性能的产品被研发并应用于数千公里的道路修建,这些道路修建于各种不同的地基条件,用于承担各种不同荷载。


但是,需要注意的是,在粒料道路建设中加入任意土工格栅并不意味着在任何情况下都能节省成本。
衡量在临时进场道路中加入土工格栅带来的收益,不能简单的依据产品规格表中的参数来评估其适用性。


如前所述,粒料进场道路的设计通常基于试验和研究的经验数据。这也是衡量粒料道路中土工格栅效益最有效的方法。
为此,英国坦萨国际在交通研究实验室(TRL,前身为TRRL)进行了9项足尺行车试验,试验长达30年,并证明了以下结果:


• 没有一项土工格栅参数可以作为判定预期性能的良好指标。

• 土工格栅的极限抗拉强度不能明确指示预期的交通性能。

• 土工格栅与粒料颗粒相互嵌锁的效果为道路提供最大效益。这一效果被称为“加固”。

• 推导出土工格栅特定的“加固因子”,可用于道路设计中评估土工格栅的影响。

加固土工格栅与粒料道路结合,这就是所谓的力学稳定层(MSL)。最关键的是粒料颗粒与刚性的土工格栅结构之间的相互作用(图2和3)。

图2:粒料颗粒嵌锁于刚性格栅网孔


图3:坦萨力学稳定层由三向土工格栅与粒料组成

 


如何量化土工格栅的效益?


通过足尺试验确定土工格栅特定的“加固因子”,可以在保持交通性能的同时减小道路厚度。这些因子被用于专门研发的道路设计软件(图4)。

图4:TensarPave7道路设计软件对比未加固断面(左)与力学稳定层(右)

使用该软件,可以对比和评估有无加固土工格栅的设计,并获得量化的成本节省。在粒料道路中加入加固土工格栅,相比未加固断面,厚度可减少高达50%。
采用其他机理时,通常是基于抗拉强度。这意味着道路很可能发生变形,不仅是在表面,同时会在用于永久保持道路性能的加筋格栅所在层面。
但是,加固土工格栅不会像“吊床”那样变形,而是作为MSL的一部分保持水平。这样可以防止路基永久变形(图5)。

图5:土工格栅加固和加筋机理的区别


土工格栅如何匹配工程条件?

坦萨研发了一系列加固土工格栅,使工程师和道路设计师可以灵活的满足其项目的特定条件。选择土工格栅的标准基于35年的实践经验,包括:
• 现状地基条件
• 预期交通荷载
• 用于进场道路的粒料的级配
• 进场道路的临时天气

加固土工格栅的不同级别不是基于强度等级,而是根据不同的网孔尺寸和产品刚度来适应特定的项目条件。这意味着多种不同类型的填料可用于形成MSL,从粗粒料一直到砂质填料(图6)。也可以用于各种不同的地基土。


图6:适应不同填料类型的加固土工格栅系列

大埃普尔顿风电场,英国

所示照片展示了在低强度土壤上安装土工格栅(左图),在土工格栅上摊铺粒料并压实,进场道路即修建完成。

承包商证实,使用加固土工格栅“…使得进场道路的厚度显著减小,施工更快速直接”。

怀特利风电场,英国

修建于苏格兰格拉斯哥郊外的大型风电场需要大约45km长的进场道路。现场的地基条件为软弱多变的土壤,初始现场交通总重约50吨。

加固土工格栅结合粒料形成MSL,以满足上图所示石料运输车通行。减小了进场道路的厚度,为承包商节省了时间和金钱。