CN112626952A - 一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅 - Google Patents

Abstract

一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅，涉及土工格栅技术领域，解决了土工格栅的结构不符合施工要求的问题，包括纵向主受力筋带、横向主受力筋带、纵向辅受力筋带和横向辅受力筋带，纵向和横向的每根聚酯纤维束平行、并排布置，纵向和横向聚酯纤维束呈上下两个平面，纵向主受力筋带和横向主受力筋带交织处通过捆绑纱线形成主受力筋带交叉节点，纵向辅受力筋带和横向辅受力筋带交织处通过捆绑纱线形成辅受力筋带交叉节点；主辅筋带由于格栅的嵌套作用，辅受力筋带纵横向交叉嵌套到主受力筋带形成的网孔结构中，形成类似“大网孔嵌套小网孔，宽条带嵌套窄条带”的网格形式，充分发挥加筋增强作用和应力协调作用。

Description

一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅

技术领域

本发明涉及一种土工格栅，尤其涉及一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅。

背景技术

桩网结构是高速铁路、高速公路等软土路基处理的十分重要的措施和施工工序。对于控制沉降，避免路基沉陷具有重要作用。一般在地基处理过程中，采用桩网结构，下部土体得到竖向桩的加强形成复合地基加固区，上部荷载大部分由桩体承担，并通过桩体将荷载传递给深层土体。桩顶的土工格栅水平向加筋垫层形成复合地基加固区，使桩、网和土三者协同作用，整体承担上部荷载。具有沉降变形小而且完成快、工后沉降较易控制、稳定性高、施工方便等优点。

加筋垫层的设计对于桩网结构路基来说至关重要，而确定土工格栅的强度又是加筋垫层的设计重点。土工格栅在桩网结构中发挥了两方面重要作用：1）加筋增强作用。在路基荷载的作用下，路基土体中会产生竖向及侧向位移，而桩体的存在除了提高地基承载力外，还可以提高土体抗剪强度，增大路基的抗滑能力；同时在路基土体中加入土工格栅，在外力的作用下，由于筋、土变形不一致导致两者间产生相对位移趋势，进而调动两者间摩阻力，使得筋材受到拉力，限制了土体的侧向挤出，有效的减小土体横向变形，提高路基稳定性。 2）加筋垫层的应力协调作用。加入土工格栅的复合垫层受力时，表现为盘形或膜形变形。由于桩间土的弯沉使土工格栅随之被张拉，从而调动土工格栅的抗拉能力，起到张力膜效应，同时将荷载均匀地传递、分布到地基土中。随着土工格栅的抗拉强度的增加，将部分作用在桩间土上荷载传递给桩体，起到调节桩土应力比的作用，并能提高复合地基承载力，降低桩、土沉降差。

目前，对桩网结构用土工格栅的材质、蠕变性能、强度和耐久性能方面研究较多，土工格栅的结构改进较少，不符合施工对土工格栅的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅，提供一种主辅筋带嵌套土工格栅，纵横向主筋带在桩顶发挥筋材网络骨架作用，纵横向辅筋带在桩间土体中发挥网兜提拉作用，主辅筋带综合受力，充分发挥加筋增强作用和应力协调作用。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅，包括纵向主受力筋带、横向主受力筋带、纵向辅受力筋带和横向辅受力筋带，所述的纵向主受力筋带、横向主受力筋带、纵向辅受力筋带和横向辅受力筋带分别由多根聚酯纤维束构成，纵向和横向的每根聚酯纤维束平行、并排布置，纵向和横向聚酯纤维束呈上下两个平面，纵向主受力筋带和横向主受力筋带交织处通过捆绑纱线形成主受力筋带交叉节点，纵向辅受力筋带和横向辅受力筋带交织处通过捆绑纱线形成辅受力筋带交叉节点。纵向和横向聚酯纤维束并非上下交织，因为上下交织后聚酯纤维束自然弯曲，延伸率加大，张拉预紧后强度较低。

进一步地，聚酯纤维束通过多根聚酯纤维长丝捻合形成，聚酯纤维长丝具有强度高、蠕变小、模量高和耐久性好的优势，选取高模量低伸缩的聚酯纤维长丝作为桩网结构桩网结构用筋带嵌套土工格栅的主要材料。

进一步地，纵向主受力筋带和横向主受力筋带的抗拉强度为200-500KN/m，纵向辅受力筋带和横向辅受力筋带的抗拉强度为100-200KN/m。

进一步地，纵向主受力筋带相邻两个条带中心间距为80-150cm，横向主受力筋带相邻两个条带中心间距为80-150cm。

进一步地，纵向辅受力筋带相邻两个条带中心间距为2-5cm，横向辅受力筋带相邻两个条带中心间距为2-5cm。

进一步地，相邻两根纵向主受力筋带之间，嵌套有若干根纵向辅受力筋带，相邻两根横向主受力筋带之间，嵌套有若干根横向辅受力筋带。

进一步地，土工格栅的外表面喷涂有防护层。

进一步地，防护层采用聚氯乙烯涂层、丙烯酸或者乳化沥青涂层。

进一步地，纵向主受力筋带和横向主受力筋带分别铺设到承载桩顶位置，起到承载和受力传导作用，主受力筋带交叉节点设置在承载桩中心位置。使得铺设土工格栅时，纵向主受力筋带和横向主受力筋带正好铺设到承载桩上，受力更加合理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：桩网结构用筋带嵌套土工格栅具有良好的综合受力结构，主受力筋带起到承载和受力传导作用，辅受力筋带承担桩间土的载荷作用；主辅筋带由于格栅的嵌套作用，辅受力筋带纵横向交叉嵌套到主受力筋带形成的网孔结构中，形成类似“大网孔嵌套小网孔，宽条带嵌套窄条带”的网格形式；纵横向主受力筋带在桩顶发挥筋材网络骨架作用，纵横向辅受力筋带在桩间土体中发挥网兜提拉作用，主辅受力筋带综合受力，充分发挥加筋增强作用和应力协调作用，能够在桩网结构中发挥受力协调机制。

附图说明

以下结合附图对本发明做进一步详细描述。

附图1是本发明的结构示意图；

附图中：1、纵向主受力筋带，2、横向主受力筋带，3、纵向辅受力筋带，4、横向辅受力筋带，5、主受力筋带交叉节点，6、聚酯纤维束，7、辅受力筋带交叉节点。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图1及具体实施例对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅，包括纵向主受力筋带1、横向主受力筋带2、纵向辅受力筋带3和横向辅受力筋带4，所述的纵向主受力筋带1、横向主受力筋带2、纵向辅受力筋带3和横向辅受力筋带4分别由多根聚酯纤维束6构成，纵向和横向的每根聚酯纤维束6平行、并排布置，纵向和横向聚酯纤维束6呈上下两个平面，纵向主受力筋带1和横向主受力筋带2交织处通过捆绑纱线形成主受力筋带交叉节点5，纵向辅受力筋带3和横向辅受力筋带4交织处通过捆绑纱线形成辅受力筋带交叉节点7。纵向和横向聚酯纤维束6并非上下交织，因为上下交织后聚酯纤维束6自然弯曲，延伸率加大，张拉预紧后强度较低。

进一步地，聚酯纤维束6通过多根聚酯纤维长丝捻合形成，聚酯纤维长丝具有强度高、蠕变小、模量高和耐久性好的优势，选取高模量低伸缩的聚酯纤维长丝作为桩网结构桩网结构用筋带嵌套土工格栅的主要材料。

进一步地，纵向主受力筋带1和横向主受力筋带2的抗拉强度为200-500KN/m，纵向辅受力筋带3和横向辅受力筋带4的抗拉强度为100-200KN/m。

进一步地，纵向主受力筋带1相邻两个条带中心间距为80-150cm，横向主受力筋带2相邻两个条带中心间距为80-150cm。

进一步地，纵向辅受力筋带3相邻两个条带中心间距为2-5cm，横向辅受力筋带4相邻两个条带中心间距为2-5cm。

进一步地，相邻两根纵向主受力筋带1之间，嵌套有若干根纵向辅受力筋带3，相邻两根横向主受力筋带2之间，嵌套有若干根横向辅受力筋带4。

进一步地，土工格栅的外表面喷涂有防护层。

进一步地，防护层采用聚氯乙烯涂层、丙烯酸或者乳化沥青涂层。

进一步地，纵向主受力筋带1和横向主受力筋带2分别铺设到承载桩顶位置，起到承载和受力传导作用，主受力筋带交叉节点5设置在承载桩中心位置。使得铺设土工格栅时，纵向主受力筋带1和横向主受力筋带2正好铺设到承载桩上，受力更加合理。

本发明的工作原理和工作过程如下：

步骤一：聚酯纤维束纵横向编织形成嵌套土工格栅基布。

1）聚酯纤维长丝具有强度高、蠕变小、模量高和耐久性好的优势。根据工程经验，选取高模量低伸缩的聚酯纤维长丝作为桩网结构桩网结构用筋带嵌套土工格栅的主要材料。

2）聚酯纤维长丝通过加捻，将多根聚酯纤维长丝捻合成聚酯纤维束，用于格栅的加工。根据施工设计要求，土工格栅抗拉强度通过所使用的单根纤维束的抗拉强度计算得出，按照施工设计要求，纵向主受力筋带1和横向主受力筋带2的抗拉强度按照200-500KN/m设计，纵向辅受力筋带3和横向辅受力筋带4的抗拉强度按照100-200KN/m设计。

3）纵向主受力筋带1、横向主受力筋带2、纵向辅受力筋带3和横向辅受力筋带4，通过经编设备一次编织成型，共同的特征是：纵横向每根聚酯纤维束平行、并排布置，纵横向聚酯纤维束呈上下两个平面，而非聚酯纤维束上下交织，主要是因为上下交织后聚酯纤维束自然弯曲，延伸率加大，张拉预紧后强度较低。

4）按照施工设计要求，纵向主受力筋带1和横向主受力筋带2相邻两个条带中心间距80-150cm，纵向辅受力筋带3和横向辅受力筋带4相邻两个条带中心间距2-5cm，每相邻两根主筋受力带之间，嵌套有若干根辅受力筋带。

5）主辅受力筋带都是通过多组聚酯纤维束平行并排布置，纤维束的组合形成了纵横向主辅受力筋带，每根筋带所包含的纤维束根数通过土工格栅强度设计计算得出。

6）嵌套土工格栅基布在经编设备上加工成型，加工后的格栅基布中间有钢管作为卷绕芯管，基布成卷状按照设计长度、宽度加工。

步骤二：土工格栅涂覆处理与定型。

1）从工程应用的角度出发，嵌套土工格栅基布埋设到土体中，需要长期发挥作用，为此，对土工格栅进行涂层处理，在嵌套土工格栅基布表面涂覆聚氯乙烯、丙烯酸或者乳化沥青涂层，形成桩网结构用筋带嵌套土工格栅。

2）涂层处理工艺是将预先将配比混合好的液体状涂层泵入胶料浸泡池，嵌套土工格栅基布在涂层设备的张拉作用下，经过胶料浸泡池的浸泡后，采用加热、烘干、拉幅、定型等一系列工艺，将涂层均匀的涂覆到聚酯纤维束内部和嵌套土工格栅基布表面。涂覆材料通过化学反应，形成防护膜，在使用后发挥保护作用。

3）由于聚酯纤维束在涂覆烘干时具有一定的热收缩性能，为了更好的发挥材料的力学性能，必须采用低温烘干涂层配方和纵横向张力拉幅控制，保证格栅主辅筋带在涂覆处理时均受到一定的张拉作用，避免加热收缩对格栅性能的影响。

4）一般路基尺寸比较确定和稳定，嵌套土工格栅在生产加工时可根据设计尺寸的整倍数，留有检测富裕长度进行设计，尽可能避免铺设时的搭接，提高整体强度。嵌套土工格栅在涂层处理后，可按照设计的尺寸裁剪，打卷包装。

5）涂层材料的选择可根据设计要求进行比选，由于聚氯乙烯涂层固化后成膜效果好，防护层厚度大，一般选用聚氯乙烯涂层，该涂层成本相对较高。丙烯酸或者乳化沥青涂层也是较为理想的涂层材料，也可根据需求，进行其它类型涂层进行涂覆处理。

步骤三：桩网结构桩顶现场铺设。

1）现场铺设，根据设计和施工要求，铺设前进行定位。按照纵横向主受力筋带铺设到桩帽中心位置。

2）嵌套土工格栅铺设要求平整、顺直，摊铺时应拉直，紧贴下承层，不得出现扭曲、褶皱、重叠，搭接处采用格栅专用塑料连接棒固定，搭接长度不小于0.5米。

3）多层铺设时，上下层接缝应该错开，错缝间距不小于1米。

4）嵌套土工格栅摊铺到位后应及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种桩网结构用筋带嵌套土工格栅，包括纵向主受力筋带（1）、横向主受力筋带（2）、纵向辅受力筋带（3）和横向辅受力筋带（4），其特征是所述的纵向主受力筋带（1）、横向主受力筋带（2）、纵向辅受力筋带（3）和横向辅受力筋带（4）分别由多根聚酯纤维束（6）构成，纵向和横向的每根聚酯纤维束（6）平行、并排布置，纵向和横向聚酯纤维束（6）呈上下两个平面，纵向主受力筋带（1）和横向主受力筋带（2）交织处通过捆绑纱线形成主受力筋带交叉节点（5)，纵向辅受力筋带（3）和横向辅受力筋带（4）交织处通过捆绑纱线形成辅受力筋带交叉节点(7)。

2.根据权利要求1所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是聚酯纤维束（6）通过多根聚酯纤维长丝捻合形成。

3.根据权利要求1所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是纵向主受力筋带（1）和横向主受力筋带（2）的抗拉强度为200-500KN/m，纵向辅受力筋带（3）和横向辅受力筋带（4）的抗拉强度为100-200KN/m。

4.根据权利要求1所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是纵向主受力筋带（1）相邻两个条带中心间距为80-150cm，横向主受力筋带（2）相邻两个条带中心间距为80-150cm。

5.根据权利要求1所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是纵向辅受力筋带（3）相邻两个条带中心间距为2-5cm，横向辅受力筋带（4）相邻两个条带中心间距为2-5cm。

6.根据权利要求1所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是相邻两根纵向主受力筋带（1）之间，嵌套有若干根纵向辅受力筋带（3），相邻两根横向主受力筋带（2）之间，嵌套有若干根横向辅受力筋带（4）。

7.根据权利要求1所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是土工格栅的外表面喷涂有防护层。

8.根据权利要求7所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是防护层采用聚氯乙烯涂层、丙烯酸或者乳化沥青涂层。

9.根据权利要求1所述的桩网结构用筋带嵌套土工格栅，其特征是纵向主受力筋带（1）和横向主受力筋带（2）分别铺设到承载桩顶位置，主受力筋带交叉节点（5)设置在承载桩中心位置。

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