淺談土工合成材料在公路工程中的應(yīng)用

周炳輝

（青海省公路科研勘測(cè)設(shè)計(jì)院，青海 西寧 810001）

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)公路里程的持續(xù)增加和改擴(kuò)建工程的增多，越來(lái)越多的土工合成材料用于新舊路基填筑。土工合成材料(Geosynthetics)開(kāi)始大量用于巖土工程是近三十年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。土工合成材料是一種以塑料、化學(xué)纖維、合成橡膠等原材人工合成的聚合物，具有強(qiáng)度高、成本低、質(zhì)量輕和實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，主要有加筋、排水、防滲、過(guò)濾等功能。目前，具有代表性的土工合成材料有土工格柵(Geogrid)、土工網(wǎng)(Geonets)、土工膜(Geomembrane)和及其組合產(chǎn)品。土工合成材料在巖土工程的應(yīng)用極大地推動(dòng)了路基填筑技術(shù)的發(fā)展。

1 土工合成材料的種類(lèi)

土工合成材料根據(jù)功能和工藝的不同，總體上可以分為4類(lèi)，即土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料和土工特種材料。土工織物可分為四種類(lèi)型：有紡?fù)凉た椢?、無(wú)紡?fù)凉た椢?、針織土工織物和?fù)合土工織物。土工膜主要由透水性低的材料制成，具有較強(qiáng)的防水性、耐久性和抗變形性，厚度一般在0.25~4mm之間。土工復(fù)合材料是將兩種或兩種以上的材料相互結(jié)合起來(lái)的一種材料，將不同性質(zhì)的材料組合起來(lái)，可以更好的滿足工程的實(shí)際需要。土工特種材料主要包括土工格柵、土工網(wǎng)、土工膜袋、土工墊、土工格室等。

2 土工合成材料的作用

土工合成材料一般具有多種功能，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)工程的具體情況往往只有一種功能起主導(dǎo)作用，其他作用則在一定程度上發(fā)揮作用。土工合成材料在工程中有多種作用，總體上可以分為以下六種。

2.1 排水作用

土工合成材料（如土工織物）具有多孔隙的性質(zhì)，可以將土體中的水分匯集并排出。有的針織型無(wú)紡織物或復(fù)合型土工材料可以沿平面方向和垂直其平面方向排水。這種土工織物本身具有的排水通道可以把土體中的水分緩慢排出。在填筑路基時(shí)，可以鋪設(shè)厚的無(wú)紡織物墊層，可起到固結(jié)排水的作用，防止翻漿。同時(shí)，在擋土墻、隧道燈構(gòu)造物中，多采用土工織物作為排水設(shè)施。

2.2 過(guò)濾作用

由土工織物做成的過(guò)濾層可以起到代替砂石、砂礫的作用，具有造價(jià)低、施工簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易得到保證的優(yōu)點(diǎn)。有紡織物和無(wú)紡織物都可以起到過(guò)濾的作用，防止土顆粒的流失，但在過(guò)濾要求不高時(shí)通常采用無(wú)紡織物作為過(guò)濾層。

2.3 隔離作用

在巖土工程中，為防止不同層之間的顆粒發(fā)生相互混雜，造成污染，通常將土工合成材料鋪設(shè)在不用粒料層之間，起到隔離作用。如在軟基路段，在鋪設(shè)碎石層之前，在路基上鋪設(shè)一層土工織物，可以有效的防止層間相互傾入和控制不均勻沉降。

2.4 加筋作用

土工合成材料（如有紡織物、土工格柵和土工網(wǎng)等）一般具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度，埋在土中形成土—土工合成材料復(fù)合體，可承受一部分拉應(yīng)力，限制土體側(cè)向位移，從而增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性。其中，土工格柵具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度和張拉模量，同時(shí)因土顆?？梢郧度敫駯诺目锥粗校a(chǎn)生較大的摩阻力，是一種比較理想的加筋材料。

2.5 防護(hù)作用

土工合成材料不僅可以擴(kuò)散集中應(yīng)力，還可以將應(yīng)力由一種物體傳遞到另一物體，使應(yīng)力分解，防止土體破壞，起到防護(hù)作用。如較厚的無(wú)紡織物和復(fù)合材料可以減緩和防止路面反射裂縫的發(fā)展。

2.6 防滲作用

土工材料中如土工膜，因具有良好的防滲功能，可以與無(wú)紡?fù)凉げ夹纬蓮?fù)合材料，其中，土工膜可以起到防水，防滲的作用，而土工布可以起到導(dǎo)流的作用。

目前公路工程中使用較多的土工復(fù)合材料有以下幾種，各類(lèi)土工材料主要作用如表1所示。

表1 不同土工材料的主要功能

3 土工合成材料在公路中的應(yīng)用范圍

土工合成材料和以土工合成材料為基材制成的材料，因其優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性、耐久性能和良好的抗變形性能，從而廣泛的用于路基路面加固工程，軟基處理和邊坡防護(hù)工程。

（1）在道路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用；為了保持新老路基銜接處出現(xiàn)不均勻沉降，從而導(dǎo)致縱向裂縫的產(chǎn)生，采用土工格柵等作為加筋材料的應(yīng)用可以有效的防止不均勻沉降的發(fā)生。

（2）在路面工程中的應(yīng)用；在柔性路面中，采用土工合成材料，可以增強(qiáng)基層或底基層的整體強(qiáng)度。同時(shí)，在舊路路面進(jìn)行罩面處理時(shí)，可以有效防止和減緩路面反射裂縫的發(fā)展。

（3）在軟件處理中的應(yīng)用；軟基因其承載力低，如果在其上面直接修筑構(gòu)造物或路基，容易導(dǎo)致沉降的發(fā)生。但如果在軟基處理時(shí)，采用土工合成材料加固，則可以迅速提高地基承載力，減少沉降量，縮短工期。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，土工合成材料在公路工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，具有廣闊的應(yīng)用前景。但土工合成材料還有很多性質(zhì)和功能并沒(méi)有完全得到應(yīng)用，我們需要從實(shí)際工程中進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

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