蜂巢格室
蜂巢格室是由強(qiáng)化的HDPE片材料,經(jīng)高強(qiáng)力焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。一般經(jīng)超聲波針式焊接而成。因工程需要,有的在膜片上進(jìn)行打孔。
一、蜂巢格室有哪些特性
1、具有伸縮自如,運(yùn)輸可縮疊,施工時(shí)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(qiáng)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(qiáng)路基的承載能力和分散荷載作用。
4、改變蜂巢格室高度、焊距等幾何尺寸可滿足不同的工程需要。
5、伸縮自如,運(yùn)輸體積;聯(lián)接方便、施工速度快。
3 蜂巢格室的基本原理
蜂巢格室之所以具有卓越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(xiàn)中在描述其原理時(shí)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(shí),就會(huì)壓出兩道深深的轍印,被壓部分深深下陷,車轍兩側(cè)會(huì)高高隆起。后面的車輛如果繼續(xù)沿著車轍前進(jìn),沉陷部分會(huì)進(jìn)一步下沉、隆起部分會(huì)進(jìn)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(gè)輪子,進(jìn)而無法前進(jìn)。之所以如此,就是因?yàn)楫?dāng)外荷作用于地基表面時(shí),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(dòng)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(dòng)區(qū)3,被動(dòng)區(qū)就會(huì)毫無限制地發(fā)生形變而隆起。
二、蜂巢格室產(chǎn)品特點(diǎn):
1、伸縮自如,運(yùn)輸可縮疊,施工時(shí)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(qiáng)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(qiáng)路基的承載能力和分散荷載作用。
4、改變蜂巢格室高度、焊距等幾何尺寸可滿足不同的工程需要。
5、伸縮自如,運(yùn)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(huì)形成起契狀的主動(dòng)區(qū)域,它又通過過渡區(qū)域進(jìn)行擠壓,從而使被動(dòng)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(dòng)主動(dòng)、過渡、被動(dòng)三個(gè)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(huì)到以上原理的真實(shí)過程,在軟基公路上也會(huì)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(dòng)。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(dòng)力的作用下,材料向路基斷面兩側(cè)橫向位移不可否認(rèn)是另外一個(gè)十分重要的原因。以我省各地各級(jí)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(qiáng)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。
三、土工格室平鋪形狀
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(dòng)作用下發(fā)生移動(dòng)的能力,因而工程中對(duì)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(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用占去整個(gè)工程成本的很大部分。而使用蜂巢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(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用。為什么會(huì)這樣呢?蜂巢格室承載情況示意:在集中載荷作用下,受力的主動(dòng)區(qū)1依然會(huì)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(dòng)區(qū)3的橫向移動(dòng)傾向,從而使路基的承載能力得以提高。經(jīng)過試驗(yàn),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(gè)區(qū)域移動(dòng)就可以取得提高地基承載力的效果,這就是蜂巢格室的限制原理。蜂巢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(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用證明在提高一般填土承受動(dòng)荷以及路基防護(hù)方面均有很大的功效。我國在九十年代初在吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,開始了蜂巢格室的開發(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(duì)蜂巢格室特性的進(jìn)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(shì),使其在諸多領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用前景。
四、蜂巢格室工程應(yīng)用
1、處理半填半路基
在地面自然坡度徒于1:5的斜坡上修筑路堤時(shí),路堤基底應(yīng)挖臺(tái)階,臺(tái)階寬度不得小于1M時(shí),分期修建或改建公路加寬時(shí),新舊路基填方邊坡的銜接處,應(yīng)開挖臺(tái)階,高等級(jí)公路臺(tái)階寬度一般為2M,在每層臺(tái)階水平面上鋪設(shè)蜂巢格室,利用蜂巢格室自身的立面?zhèn)认藜咏钚?yīng),更好的解決不均勻沉陷的難題。
不均勻沉降地形鋪設(shè)土工格室
2、風(fēng)沙地區(qū)路基
風(fēng)沙地區(qū)路基應(yīng)以低路堤為主,填土高度一般不就小于0.3M.由于風(fēng)沙地區(qū)路基修筑的低路基及重承載的專業(yè)要求,采用蜂巢格室可以對(duì)松散填料起到側(cè)限作用,在有限的高度內(nèi)保障路基具有高的剛度和強(qiáng)度,以承受大型車輛的荷載應(yīng)力。
3、臺(tái)背路基填土加筋
采用蜂巢格室可以更好的實(shí)現(xiàn)臺(tái)背加筋的目的,蜂巢格室與填料間可以產(chǎn)生足夠的摩擦力,有效減少路基與構(gòu)造物間的不均勻的沉降,最終才能有效緩解“橋臺(tái)跳車”病害對(duì)橋面的的早期沖擊破壞。
4、多年凍土地區(qū)路基
在多年凍土地區(qū)修筑填方路基,應(yīng)達(dá)到最小填土高度,以防止發(fā)生翻漿或引起凍層上限下降,致使路堤發(fā)生過量沉降。蜂巢格室特有的立面加筋效應(yīng)和有效的落實(shí)的整體側(cè)限性,可以在最大程度上確保在某些特殊地段的最小填土高度,并使填土具有高品質(zhì)的強(qiáng)度和剛度。
凍土路基土工格室
5、黃土濕陷路基處理
對(duì)于高速公路和一級(jí)公路通過濕陷性黃土和壓縮性較好的黃土地段時(shí),或高路堤的地基允許承載力低于車輛協(xié)力荷載和路堤自重的壓力時(shí),還應(yīng)按承載力要求對(duì)路基進(jìn)行處理,這時(shí)蜂巢格室的優(yōu)越性就彰現(xiàn)無疑了。
6、鹽漬土、膨脹土
采用鹽漬土,膨脹土修筑的高速公路,一級(jí)公路,路肩及邊坡均采用加固措施,格室的立面加固效果是所有加固材料中最優(yōu)異的一種,而它具有優(yōu)良的耐腐蝕性,完全可以滿足在鹽漬土,膨脹土修筑高等公路的要求。
五、組成部分
蜂巢格室是由高強(qiáng)度的HDPE或PP共聚料寬帶,經(jīng)過強(qiáng)力焊接或鉚接而形成的一片網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。它伸縮自如,運(yùn)輸時(shí)可縮疊起來,使用時(shí)張開并又充填土石或混凝土料,構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體。它可用來做為墊層,處理軟弱地基增大地基的承載能力,也可鋪設(shè)在坡面上構(gòu)成坡面防護(hù)結(jié)構(gòu),還可以用來建造支擋結(jié)構(gòu)等。
六、主要用途
1、用于穩(wěn)固公路、鐵路路基。
2、用于承受載重力的堤防及淺水河道治理。
3、用于防止滑坡及受載重力的混合式擋墻。
4、在遇到軟地基時(shí)。采用蜂巢格室可大大減輕施工勞動(dòng)強(qiáng)度,減少路基厚度施工速度快,性能好,大大的降低工程造價(jià)。