淺談路基工程中鋪設土工合成材料的施工技術

楊勇

前言

對軟土地基進行處理時，鋪上土工合成材料能夠有效提高處理質量，并且可以大大降低成本。筆者針對土工格室、土工格柵以及土工編織布三類土工合成材料進行了深入分析，并指出了一些主要的施工工藝和施工技術。

1、土工合成材料的應用歷史及分類

1.1土工合成材料的發展歷史。土工合成材料是以合成纖維、塑料、合成橡膠等高分子聚合物為原料制成的新型材料。目前在道路工程中已被廣泛地應用于軟土地基處理中。90年代以后，特別是1998年洪水以后，土工合成材料在國家相關部門的直接關注下上了一個新臺階，土工合成材料生產企業大規模出現，各種行業標準和國標相繼出臺，使得土工合成材料的應用有規可循，進入了土工合成材料的逐步成熟階段。

1.2土工合成材料原料及分類。土工合成材料由合成纖維制成，合成纖維是以煤、石油、天然氣等作為原料，經過化學加工而成為高分子聚合物，再經機械加工制成纖維、條帶、網格、薄膜等。

2、土工合成材料的技術優勢

2.1土工格室。這一性能特殊的土工合成材料是20世紀80年代開始廣泛應用的，其應用領域主要是地基加筋、墊層及防護。2.1.1格室規格。高度50～200mm、格室焊距有340、400、500、680 四種，格每組格室的展開規格可以是20平方米，也可以是5或者10平方米。2.1.2技術性能：拉伸屈服強度22MPa、撓曲模量600Mpa、沖擊強度9T/M、低溫脆化強度-50℃、負荷下的熱變形溫度70℃。

2.2土工格柵。2.2.1技術性能：單幅寬介于1130～1150之間;單位面積、質量介于320～420g/m2間，最大的抗拉力應該是超過 25KN/m;最大抗拉力時伸長率≤10%;2%伸長率的抗拉力≥7KN/m;5% 伸長率的抗拉力≥14KN/m。2.2.2土工格柵用途和土工格室是相同的。

3、土工合成材料的具體施工方式

3.1施工前做好充分的準備工作。3.1.1要結合設計數量來確定購買的土工合成材料量，但必須保證其出廠合格證書及各項材料的完整性。要對購買的土工材料進行現場取樣，并請質檢機構檢驗，若滿足各項規定才能用于施工。3.1.2應對砂墊層中的粗砂開展取樣檢驗工作。3.1.3將地表0.3m厚的種植土徹底清除，若各種雜物沒有被徹底清理，就要深入挖除，直到徹底清理干凈。3.1.4完成種植土的清理后，就要對該區域開展碾壓工作，要使用8噸的無振壓路機，一般要碾壓12次，壓痕重合應為一般，滿足規定的密實度后，才能由監理機構進行檢查。3.1.5檢測通過后，就要根據標準開展細粒土的回填工作。一般要滿足“兩側和原地面高度相同，中間較高”的原則，還應該產生一個人字坡路拱，碾壓的密實度應大于86%。在獲得監理機構的允許后才能開展下一步驟的工作。

3.2施工步驟。

3.2.1土工格室。

1）工藝流程

圖1 流程圖

2）測量放樣。要嚴格依據設計資料開展線路中線的測定工作，并科學的開展土工格室鋪設工作。還要結合土工格室的規格及型號來確定需橫向聯接的組數，要在路基的縱向每隔5米設置一個標記，這樣能方便土工格室檢查工作的順利進行。3）具體得到土工格室鋪設過程。（1）要應用質量達標的中粗砂開展砂墊層的填筑工作，中粗砂的含泥量應低于5%，并在路拱的橫坡位置鋪上20公分的中粗砂。要保證砂墊層的平整性，并確保其密度符合要求，這樣才能開展土工格室的鋪設工作。（2）由于土工格室是由一定規格尺寸的單元構成的，因此一定要保證各單元間的連接性，這樣才能符合工程的要求。連接各組的工程其實就是對格室的組合進行塑體，并在格室單元的前后、左右端面都進行焊接工作。焊接過程中應將各個組件對齊，符合規定的聯接后才能塑體，然后插進特定的圓筒內并展開，這樣保證其橫向寬度滿足規定，組件應前后聯接，這樣能保證鋪設長度符合規定。4）施工工程中的關鍵點。（1）進行土工格室鋪設工作時，一定要充分展開。（2）完成土工格室展開后就要立即填充，并保證填充的均勻密實性。（3）確保格室上部的砂墊層厚度與設計要求相符。（4）在土工格室展開但沒有加入任何的填充物并振搗時，切忌有車輛在其上方碾壓。（5）完成土工格室的鋪設后就要馬上用中粗砂蓋上，避免其暴露太長時間。

3.2.2 編織布（土工格柵）

1）工藝流程

圖2 流程圖

2）測量放樣。確定砂墊層的頂面標高以及線路的中線，然后確定兩邊的回拆點寬度，最后確定回拆點。3）編織布（土工格柵）鋪設的具體過程。（1）填上砂墊層，要使用粗砂含量小于5%的砂，路拱產生后應均勻的鋪上0.3m厚的砂，保證其平整性及密度符合規定，然后才能開展塑料排水板作業。（2）結束塑料排水板作業后，就要開展施工場地的平整、清理以及檢查工作。（3）要結合所鋪設的編織布的寬度以及其兩邊的回拆長度來鋪設編織布，在這一過程中，應有兩人或三人負責編織布的中部鋪設工作。

4、土工材料在路基鋪設工程中的應用

4.1土工格柵在路基工程中的應用。土工格柵應用在路基中，設計時主要的思路是，先確定設置土工格柵的層面，之后根據土工格柵的力學性能確定設置的層數。要保證其具有足夠的強度，對材料的頂破強度、握持抗拉強度、延伸率、刺破強度、撕裂強度等性能進行核算。土工格柵的應用在一定程度上起到降低基層或面層的厚度、預防反射裂縫以及減少車轍的作用;可以提高路面的承載能力、減薄路面結構層的厚度、減小基層底面拉應力;土工格柵能夠有效抑制舊路裂縫的擴展、延長公路的使用壽命。

4.2土工格柵在路基防滲設計中的應用。在道路中央分隔帶路基、路肩底部、迎水面邊坡等位置需要設置防滲措施防止水分滲入路基。工程材料適用復合土工膜、防滲土工布等土工合成材料，其規格宜為織物質量/膜厚/織物質量=200g/（0.5～1mm）/200g;對路肩底部防滲，膜厚可采用0.3mm。

4.3用于坡面防護。沒有防護的坡面會因雨水或水流沖刷出現潛蝕或坍塌，鋪設格室后，由于格室的約束，控制了坡面的局部坍塌。

4.4用于臺背、填挖交界等特殊路基領域處理時。土工格室能以其立體的全方位的側限連動效應，使土工格室的砂墊層增強了砂墊層的整體性和剛度，減少不均勻沉降。在荷載的作用下，土工格室側向不變形，對格室內的填料的橫向變形起約束作用。相當于增加了橫向主應力，在荷載不變的情況下，剪切力減少。這與其它加筋土的機理是一致的?？傊?，使用土工合成材料對路基進行加固處理可以使路基的承載力大大提高，并且能提高砂墊層的剛度和載體的抗剪性能?？墒?，我國的土工合成材料起步較晚，所以在各方面都還存在著一些不足。因此，我們必須不斷提高土工合成材料的施工水平，并大力推廣這種技術。