[科普中国]-土工格栅

土工格栅（geogrid）是一种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。

土工格栅分为塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和聚酯经编涤纶土工格栅四大类。格栅是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅，当作为土木工程使用时，称为土工格栅。

分类塑料经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材，按其制造时拉伸方向的不同可为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材（原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯）上冲孔，然后在加热条件下施行定向拉伸。单向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成；双向拉伸格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。

由于塑料土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向，加强了分子链间的联结力，达到了提高其强度的目的。其延伸率只有原板材的10%～15%。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。

矿用矿用格栅是一种煤矿井下用塑料护帮网，以聚丙烯为主要原材料，经过阻燃、抗静电技术处理后，采用双向拉伸方法形成的整体结构的“双抗”塑料网。该产品便于施工，成本低，安全美观

矿用土工格栅在煤矿工作中也称作煤矿井下用双向拉伸塑料网假顶，简称假顶网。矿用土工格栅是专门为煤矿井下回采工作面假顶支护和巷道护帮支护设计制造的，是采用几种高分子聚合物并填加其它改性剂，经加热，挤压，成型，冲孔，拉伸，定型，卷取等工序制造而成。矿用土工格栅与金属纺织网，塑料编织网相比，具有重量轻，强度大，各向同性，抗静电，无腐蚀，阻燃的特点，是一种新型煤矿井下支护工程及土木工程用网状格栅材料。

矿用土工格栅主要用于煤矿井下回采工作面假顶支护工程，矿用格栅亦可用作其它矿山巷道工程、边坡防护工程、地下土建工程和交通道路工程的土石锚固、加强的材料，矿用格栅是塑料纺织网的最佳替代产品之一。

矿用格栅尺寸及偏差

|| ||

矿用格栅力学性能

|| ||

矿用格栅的燃烧性能

|| ||

技术优势

磨擦不易产生静电。在煤矿井下的环境里，塑料网表面电阻平均值均在1×109Ω以下。

阻燃性能良好。可分别达到煤炭行业标准MT141-2005、MT113-1995规定的阻燃性能。

便于洗煤。塑料网的密度在0.92左右，小于水的密度，在洗煤过程中，破碎的网片漂浮在水面，易于被冲洗掉。

防腐蚀能力强，抗老化。

便于施工和运输。塑料网相对比较柔软，在施工中不宜划伤工人，而且具有容易卷曲打捆，矿用格栅剪裁和比重轻的优点，因而便于井下运输、携带和施工。

纵横方向均有较强的承载能力。由于这种塑料网是双向拉伸而非编织的，所以网孔蠕变量小，而且网孔尺寸均匀，能有效防止碎煤块的掉落，保护井下工人的安全和矿井下工人的安全和矿车运行的安全。

应用领域

该产品主要用于煤矿井下开采时的护帮，可作为锚杆巷道、支护巷道、锚喷巷道等多种巷道的支护材料。用于假顶时，双层以上联合使用。

钢塑钢塑土工格栅以高强钢丝（或其他纤维），经特殊处理，与聚乙烯（PE），并添加其他助剂，通过挤出使之成为复合型高强抗拉条带，且表面有粗糙压纹，则为高强加筋土工带。由此单带，经纵、横按一定间距编制或夹合排列，采用特殊强化粘接的熔焊技术焊接其交接点而成型，则为加筋土工格栅。

产品特点：

强度大、变形小；

蠕变小；

耐腐蚀、寿命长：钢塑土工格栅以塑料材料为保护层，在辅以各种助剂使其具有抗老化、氧化性能，可耐酸、碱、盐等恶劣环境的腐蚀。因此，钢塑土工格栅可以满足各类永久性工程100年以上的使用需求，且性能优，尺寸稳定性好。

施工方便快捷、周期短、成本低：钢塑土工格栅铺设、搭接、定位容易、平整，避免了重叠交叉，可有效的缩短工程周期，节约工程造价的10%-50%。

玻璃纤维玻璃纤维土工格栅是以玻璃纤维为材质，采用一定的编织工艺制成的网状结构材料，为保护玻璃纤维、提高整体使用性能，经过特殊的涂复处理工艺而成的土工复合材料。玻璃纤维的主要成份是：氧化硅、是无机材料，其理化性能极具稳定，并具有强度大、模量高，很高的耐磨性和优异的对寒性，无长期蠕变；热稳定性好；网状结构使集料嵌锁和限制；提高沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能，极大地提高了土工格栅的耐磨性及剪切能力。

有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高，它们之间的摩擦系数显著增大（可达08～10），土工格栅埋入土中的抗拔力，由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显著增大，因此它是一种很好的加筋材料。同时土工格栅是一种质量轻，具有一定柔性的塑料平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。

玻璃纤维土工格栅的特点：

高抗拉强度、低延伸率——玻纤土工格栅是以玻璃纤维为原料，具有很高的抗变形能力，断裂延伸率小于3%。

无长期蠕变——作为增强材料，具备在长期荷载的情况下抵抗变形的能力即抗蠕变性是极为重要的，玻璃纤维不会发生蠕变，这保证产品能够长期保持性能。

热稳定性——玻璃纤维的熔化温度在1000℃以上，这确保了玻纤土工格栅在摊铺作业中承受热的稳定性。

与沥青混合的相容性——玻纤土工格栅在后处理工艺中涂覆的材料是针对沥青混合料设计的，每根纤维都被充分涂覆，与沥青具有很高的相容性，从而确保了玻纤土工格栅在沥青层中不会与沥青混合料产生隔离，而是牢固的结合在一起。

物理化学稳定性——经过特殊后处理剂进行涂覆处理，玻纤土工格栅能够抵抗各类物理磨损和化学侵蚀，还能抵御生物侵蚀和气候变化，保证其性能不受影响。

集料嵌锁和限制——由于玻纤土工格栅是网状结构，沥青混凝土中的集料可以贯穿其中，这样就形成了机械嵌锁。这种限制阻碍了集料的运动，使沥青混合料在受荷载的情况下能够达到更好的压实状态，更高的承重能力，更好的荷载传递性能及较小的变形。

产品规格及性能参数

|| ||

聚酯纤维经编聚酯纤维经编土工格栅选取用高强聚酯纤维为原料。采用经编定向结构，织物中的经纬向纱线相互间无弯曲状态，交叉点用高强纤维长丝捆绑结合起来，形成牢固的结合点，充分发挥其力学性能，高强聚酯纤维经编土工格栅具有抗拉强度高，延伸力小，抗撕力强度大，纵横强度差异小，耐紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻、与土或碎石嵌锁力强，对增强土体抗剪及补强提高土体的整体性与荷载力，具有显著作用。

双向拉伸塑料适用于各种堤坝和路基补强、边坡防护、洞壁补强，大型机场、停车场、码头货场等永久性承载的地基补强。

双向拉伸塑料土工格栅的特点：

增大路（地）基的承载力，延长路（地）基的使用寿命。

防止路（地）面塌陷或产生裂纹，保持地面美观整齐。

施工方便，省时，省力，缩短工期，减少维修费用。

防止涵洞产生裂纹。

增强土坡，防止水土流失。

减少垫层厚度，节约造价。

支撑边坡植草网垫的稳定性绿化环境。

可取代金属网，用于煤矿井下假顶网。

单向拉伸单向拉伸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、抗老化助剂，经过单向拉伸使原来分布散乱的链形分子重新定向排列呈线性状态，经挤出压成薄板再冲规则孔网，然后纵向拉伸而成的高强度土工材料。这种过程中使高分子成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的长椭圆形网状整体性结构。此种结构具有相当高的拉伸强度和拉伸模量，抗拉强度达到100-300KN/m，接近低碳钢的水平，大大优于传统的或现有的加筋材料，特别是该公司此类产品更具有超国际水平的高早期（伸长率在2%—5%）拉伸强度和拉伸模量。给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。该产品拉伸强度大（>150Mpa），适应各种土壤。

单向土工格栅用途：

用于加固软弱地基：土工格栅能迅速提高地基承载力，控制沉降量的发展，对道路基层的侧限作用能有效地将荷载分布到更宽的底基层上，从而减少基层厚度，降低工程造价，缩短工期，延长使用寿命。

单向土工格栅用于加筋沥青或水泥路面：土工格栅铺设在沥青或水泥铺层底部，可减少车辙深度，延长路面抗疲劳寿命，还可以减少沥青或水泥铺面厚度，以节约成本。

用于加固路堤坝迦坡及挡土墙：传统的路堤尤其是高路堤的填筑往往需要超填且路肩边缘不易压实，从而导致后期边坡雨水浸袭，坍塌失稳的现象时有发生，同时需用较缓的边坡，占地面积大，挡土墙也有同样的问题，采用土工格栅对路堤边坡或挡土墙进行加固可减少二分一占地面积，延长使用寿命，降低造价20—50%。

用于加固江河海堤：可做成石笼，再与格栅并用，防止堤坝被海水冲刷造成塌陷，石笼具有渗透性，能减缓海浪冲击，延长堤坝寿命，节省人力物力，缩短工期。

用于处理垃圾掩埋场：土工格栅与其它土合成材料结合使用处理垃圾掩埋场，可以有效地解决地基不均匀沉降、衍生气体排放等问题，且可最大限度地提高垃圾掩埋场的存储能力。

单向土工格栅的特殊用途：抗低温性。适应—45℃--—50℃环境。适用于北方的少冰冻土、富冰冻土、高含冰量冻土不良地质。

施工要点施工场地：要求压实平整、呈水平状、清除尖刺突起物。

格栅铺设：在平整压实的场地上，安装铺设的格栅其主要受力方向（纵向）应垂直于路堤轴线方向，铺设要平整，无皱折，尽量张紧。用插钉及土石压重固定，铺设的格栅主要受力方向最好是通长无接头，幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接，搭接宽度不小于10cm。如设置的格栅在两层以上，层与层之间应错缝。大面积铺设后，要整体调整其平直度。当填盖一层土后，未碾压前，应再次用人工或机具张紧格栅，力度要均匀，使格栅在土中为绷直受力状态。

填料的选择：填料应按设计要求选取。实践证明，除冻结土、沼泽土、生活垃圾、白垩土、硅藻土外均可用做填料。但砾类土和砂类土力学性能稳定，受含水量影响很小，宜优先选用。填料粒径不得大于15cm，并注意控制填料级配，以保证压实重量。

填料的摊铺和压实：当格栅铺设定位后，应及时填土覆盖，裸露时间不得超48小时，亦可采取边铺设边回填的流水作业法。先在两端摊铺填料，将格栅固定，再向中部推进。碾压的顺序是先两侧后中间。碾压时压轮不能直接与筋材接触，未压实的加筋体一般不允许车辆在上面行驶，以免筋材错位。分层压实度为20-30cm。压实度必须达到设计要求，这也是加筋土工程的成败关键。

防排水措施：在加筋土工程中，一定要作好墙体内外的排水处理；要做好护脚，防冲刷；在土体内要设置滤、排水措施，必要时，应设置土工布、透水管（或盲沟）。采取疏导的方式排水，不能堵塞，否则产生隐患。1

施工工艺首先精确放出路基边坡线，为了保证路基宽度，每侧各加宽0.5m，把晾晒好的基底土进行整平后用12T振动压路机、25T以上轮胎压路机或2.5T的夯锤夯实，不平整的地方人工配合整平（不进行薄层贴补找平）。

铺垫0.3m厚的中（粗）砂，人工配合机械整平后，25T的振动压路机静压两遍。

铺设土工格栅，土工格栅铺设时底面应平整、密实，一般应平铺，拉直，不得卷曲、扭结，相邻的两幅土工格栅需搭接0.2m，并沿路基横向对土工格栅搭接部分每隔1米用8号铁丝进行穿插连接，并在铺设的格栅上，每隔1.5-2m用U型钉固定于地面。

第一层土工格栅铺好后，开始填设第二层0.2m厚的中（粗）砂，其方法：汽车运砂到工地卸于路基一侧，而后用推土机向前赶推，先把路基两侧2米范围内填筑0.1m后，把第一层土工格栅折翻上来再填上0.1m的中（粗）砂，禁止两侧向中间填筑和推进，禁止各种机械在没有填筑中（粗）砂的土工格栅上通行作业，这样能保证土工格栅平整，不起鼓，不起皱，待第二层中（粗）砂平整后，要进行水平测量，防止填筑厚度不均匀，待抄平无误后用25T振动压路机静压两遍。

第二层土工格栅施工方法同第一层方法一样，最后再填筑0.3m的中（粗）砂，填筑方法同第一层一样，用25T压路机静压两遍后，这样路基基底加固就处理完毕。

在第三层中（粗）砂碾压好后，沿线路纵向在边坡两侧各铺设土工格栅两幅，搭接0.16m，并用同样方法连接好，然后开始土方施工作业，铺设土工格栅进行边坡防护，必须每层测量出铺设的边线，每侧要保证边坡整修后土工格栅埋于边坡内0.10m。

边坡土工格栅每填筑两层土，即厚度0.8m时就需两侧同时铺设一层土工格栅，然后以此类推，直至铺到路肩表面土下。

路基填筑好后，及时进行边坡整修，并进行坡脚的干砌片石防护，对该段路基除每侧加宽0.3m外，并预留1.5%的沉降量。

施工铺设方法锚固法：不带自粘胶的玻璃纤维土工格栅增强沥青混凝土路面和防止路面与路面反射裂缝，可采用锚固法施工，但宜先铺设玻纤土工格栅，再洒布热沥青作粘曾油，施工人员必须戴手套，施工方法如下：

粘层油选用AH-70或AH-90重油热沥青，粘层油的规格及质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》JTJ032-94，采用专用车辆喷洒。粘层油每平方米用量约0.4kg-0.6kg。

铺设玻璃纤维土工格栅时，应保持铺设平顺，拉紧，横向搭接长度宜为50-100mm，纵向搭接长度 宜为150-200mm，并根据摊铺方向，将后一端压在前一端之下。

用胶轮压路机碾压。

50?0?.3mm的固定铁皮，要求平整不翘角，周边宜倒角处理，2英寸钢钉（优质水泥钉）

钉子固定法铺设玻纤土工格栅时，先将一端用固定铁皮和钉子固定在已洒布粘层沥青的下层结构上，钉子可用锤击或射枪射入。再将格栅纵向拉紧时玻纤横向均处于挺直张紧状态。

钉子固定时，格栅搭接距离为：纵向接头搭接距离不小于15cm，横向搭接距离不小于5cm。纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。

固定时不能将钉子钉玻纤上，也不能用锤子直接敲击玻纤。固定后如发现钉子断裂或铁皮松动，则需予重新固定。

为防止施工车辆的轮胎将玻纤格栅和粘油粘起来。和沥青混凝土摊铺机机轮打滑的现象，应在粘层油表面撒石屑，石屑用量为3m3/1000m2-5m3/1000m2。

大气温度低于10摄氏度或路面潮湿时不得施工。

沥青面层施工方法与普通沥青路面面层施工方法一致，但应注意施工车辆不得在玻纤格栅表面表面急转弯，急刹车。⑵自粘式玻璃纤维土工格栅直铺法

**自粘式玻璃纤维土工格栅：**施工方法便捷，质量稳定。施工方法如下：

对旧沥青混凝路面和旧水泥混凝路面，做20mm-30mm厚的调平层，使用真空车或洒水车保证路表面清洁干净。

喷洒AH-70或AH-90重油热沥青，用量宜为0.3kg-0.4kg/m2。

采用我集团提供的专用摊铺车，铺设自粘式玻纤格栅，铺设应平顺，拉紧。

横向搭接长度宜为50mm-100mm，纵向搭接长度宜为150mm-200mm，搭接重叠方向与沥青混凝土摊铺机运行的方向一致。

使用胶轮压路机碾压（胶轮压路机需有洒水装置）。

施工注意事项土工格栅的铺筑面应较为平整，铺筑层经验收合格后，为防纵向歪斜现象，先按幅宽在铺筑层划出白线或挂线，即可开始铺筑，然后用铁钉固定格栅的端部（每米宽用钉8根，均匀距离固定），固定好格栅端部后，用铺筑机将格栅缓缓向前拉铺，每铺10米长进行人工拉紧和调直一次，直至一卷格栅铺完，再铺下一卷，操作同前，铺完一卷后用6T-10T的压路机从起始点开始向前进方向碾压一遍即可，（如铺筑在中面层上和找平层上，用钢辊压路机为宜；如格栅直接铺在混凝土路面上，用胶辊压路机为宜，）接铺：以卷长为单位作为铺设的段长，在应铺格栅的段长内铺满以后，再整体检查一次铺筑质量，然后接着铺筑下一段，下一段铺筑时，格栅与格栅可以用10-15CM的搭接长度，并用铁钉或木楔固定后继续向前进方向铺第二段，依次类推，操作要求同前。

工程作用特点强度大、蠕变小、适应各类环境土壤，完全可以满足高等级公路中的高大挡墙使用。

能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强地基的承载力、有效的约束土体的侧向位移，增强地基稳固性能。

与传统格栅相比更具有强度大、承载力强、抗腐蚀、防老化、摩擦系数大、孔眼均匀、施工方便、使用寿命长等特点。

更适应于深海作业、堤岸加固，从根本上解决了其他材料做石笼因长期受海水冲蚀而造成的强度低、耐腐蚀性能差、使用寿命短等技术难题。

能有效的避免在施工过程中被机具碾压、破坏而造成的施工损伤2

应用领域适用于各种公路、铁路、机场的路基增强路面增强。

适用于大型停车场和码头货场等永久性承载的地基增强。

适用铁路、公路的边坡防护。

适用的涵洞增强。

适用于单向拉伸土工格栅增强后的土坡的二次增强，进一步增强土坡，防止水土流失。

矿山、坑道加固。3

用途土工格栅适用于各种堤坝和路基补强、边坡防护、洞壁补强。大型机场、停车场、码头货场等永久性承载的地基补强。

土工格栅用于增大路（地）基的承载力，延长路（地）基的使用寿命。

土工格栅用于防止路（地）面塌陷或产生裂纹，保持地面美观整齐。

土工格栅用于施工方便，省时，省力，缩短工期，减少维修费用。

土工格栅用于防止涵洞产生裂纹。

土工格栅用于增强土坡，防止水土流失。

土工格栅用于减少垫层厚度，节约造价。

土工格栅用于支撑边坡植草网垫的稳定性绿化环境。

土工格栅可有效隔阻地震力传递,并对增强路堤的地震刚度、强度、稳定性具有重要作用。

土工格栅的成功应用,有望减少高烈度地震区常见的各种路堤病害,提高道路的抗震减灾能力。而现行公路、铁路抗震设计规范均未对土工格栅加固路堤的抗震性能作出相应规定。

国内外关于土工格栅加固路堤抗震效应、加固效果、作用机理的研究也很少,计算分析方法欠完善和成熟,现场实际工点测试资料积累也不多。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学