土工织物在高速公路施工中的应用

张 伟

（河北广通路桥集团有限公司，河北 邯郸 056001）

0 引言

高速公路的快速发展为土工合成材料的应用推广提供了平台。从工程实践的结果可以看出，在高速公路软弱地基中采用土工合成材料可以有效提高地基的稳定性，减少路堤沉降；在高速公路路面结构中采用土工合成材料，可以有效提高公路路面结构层的强度，从而适当减小面层厚度，降低工程造价；在沥青面层和半刚性基层之间铺设土工合成材料，可以有效控制反射裂缝的发展。

1 工程概况

本工程为某市一高速公路工程。其中遇到的一个主要问题是软弱地基。在设计软弱地基填筑高度时，决定适当降低路堤高度。本高速公路的长度为159km，地基填筑高度为2.79m。本工程采用降低填土高度的做法后，下穿道路和匝道工程成为路堑地段。高级路面结构层只能修建在挖去硬土层后的灰色淤泥质软粘土层上。但是在本工程中，该软粘土层在地下水的作用下，承载力较低，无法满足高速公路路面的承载力要求。因此本工程经过综合分析，决定采用铺设土工织物的方式以提高软弱土层的强度，达到补强的目的，接着在土工织物上铺设适当厚度的砂垫层，并铺筑一层混凝土路面。

2 土工织物施工技术

2.1 土工织物的性能

当需要在软弱土层上铺筑高级路面结构层时，需要重点考虑的是土基的稳定性。确保土基稳定可以采用在软弱土层与砂垫层之间铺设土工织物的做法，这样不仅可以将软土与砂垫层隔离开，还可以使荷载应力均匀地扩散到土基中，因此可以有效减少剪应力对土基的作用。在进行软弱土层加固处理设计时，需要考虑以下几种土工织物的影响因素。

（1）土工织物的抗拉强度，对于土工织物还要求其具有较高的顶破强度以及刺破强度等，其具体要求见表1。

（2）施工期间所产生的荷载作用。

（3）层间的摩擦阻力。当采用土工织物以提高堤坝或者路堤填土的稳定性时，其主要的铺设方式有两种：一种是将土工织物铺设在堤坝或路基基底与填土之间，一种是将土工织物铺设在堤身内填土层之间。

表1 土工织物性能参数

2.2 施工准备技术

应根据设计所要求的技术参数指标对土工织物厂家进行选择，同时根据施工需要对土工织物进行裁剪以符合长度和卷重的要求。首先将灰色淤泥质软粘土上的硬土层彻底挖除，之后在其上铺设一层砂并进行平整。基底砂层平整完成后，即可进行土工织物的铺设，应沿着道路的长度方向进行铺设。相邻土工织物之间的搭接宽度应控制在15～25cm之间，同时在土工织物的两端用马钉状钢筋进行固定，钢筋直径应为6mm，每边长度为20cm，并且采用道路两侧的仿石挡墙将其压住。随即可在土工织物上铺设砂垫层，然后采用后卸汽车对其进行找平，并辅以人工找平。最后对砂垫层进行压实处理，可以采用平板夯和轻型压路机相结合的压实方式，确保压实满足压实度和厚度要求。

2.3 铺设工程量

表2所示为4条路面宽度为9m的匝道和跨线桥两平交口铺设土工织物的面积。

表2 土工织物铺设面积

2.4 施工控制技术

（1）接缝的连接。土工织物在工厂内按照一定的规格进行生产制作，其幅度和宽度均是固定的。因此需要在施工现场对土工织物进行连接，连接方式如图1所式。

图1 土工织物的连接方式

①搭接法。搭接法是将相邻两块土工织物重叠在一起的方法，通常情况下搭接的宽度应控制在30～90cm。当织物压重增大时，需要相应增大土工织物搭接的长度，织物的倾斜度增大时，也应如此。在水下进行土工织物不规则铺设时，则搭接长度应更大些。在土工织物的搭接部位应尽量避免出现受力，以免受力引起土工织物的位移。当需要在土工织物上铺设一层砂垫层时，应尽量不要采用搭接法，因为砂土极容易进入采用搭接的土工织物之间，从而引起织物的突起。

②缝合法。缝合法是采用移动式缝合机将尼龙或涤纶线面对面缝合或折叠缝合的方法。缝合的线条可以有单缝和双缝两种形式。通常情况下，采用的是对面缝。采用缝合法，接缝处的土工织物强度可以达到织物强度的80%。采用折叠缝并用双道缝合的方式可以取得更高的强度。从工程实践上来看，采用缝合法可以有效节省土工织物材料，但是该法施工消耗时间较长。

③钉接法。钉接法是采用U形钉将两块相邻的土工织物连接在一起的方法。U形钉应确保防锈。采用钉接法的接缝强度通常比缝合法低。

④黏结法。黏结法的接缝处理方式主要有三种，即加热黏结法、胶结剂黏结法以及双面胶布粘结法。黏结时的搭接宽度应控制在10cm左右。采用黏结法可以确保接缝处的强度与土工织物强度相同。但是采用双面胶布粘结法施工工艺较为复杂，很少在施工现场采用。

（2）总结以往的工程经验，在施工现场进行土工织物铺设时，为能够确保施工质量，有效提高软土地基的强度，应注意以下几点问题。

①当采用土工织物作为土层的反滤层时，应确保土工织物存在均匀折皱，这样可以使土工织物保持一定的松紧度，避免在抛填石块时对土工织物产生超过其弹性极限的变形。

②在采用土工织物作为反滤层的施工中，关键环节是确保土工织物的连续性，使土工织物在弯曲、拉伸等受力变形中，仍然保持其抗拉强度，因此在铺设时，应特别注意土工织物接缝的施工质量。

③在铺设土工织物时，如果需要采用块石对其进行保护，应将块石轻缓地铺放在土工织物上，严禁高处抛掷石块。通常情况下块石的下落高度不得超过1m。如果超过1m，很有可能造成土工织物的损坏。有棱角的块石在下放时，应将下落高度控制在0.3m以下。如果在下放块石时，无法避免对土工织物造成损坏，应在土工织物上铺设一层砂垫层以保护土工织物。

④土工织物铺设完成后，应及时做好土工织物上的保护层，通常应在1月内完成，避免土工织物遭受长时间暴晒。备用土工织物在运输和储存过程中，应对其进行遮盖，防止其遭受暴晒。

⑤土工织物在铺设前，应对基底进行清理，将其上的树根、植物等清除干净，确保基底平整；特别是处于水位以下的基底，应先在其上抛填一层砂。

⑥土工织物在进行铺设时，应沿路堤轴线的横向展开，不得出现褶皱后断开的问题，同时采用人工对其进行拉紧。

⑦在土工织物铺设前，应进行详细检查，符合要求后才允许使用。

3 工程效果和评价

（1）本工程采用土工织物对软弱土层进行加固处理，其工程技术效果主要可以从垫层的密实状态和综合刚度进行衡量。当土工织物和砂垫层铺设完成后，砂的相对密度已经达到0.738，此时已经达到密实的标准。采用承压板荷载试验对土工织物铺设前后的软弱土层的回弹模量进行测量，其值从10.7MPa提高到17.4MPa，相比于铺设土工织物和砂垫层之前，回弹模量提高了65%，达到了铺设基层的设计和规范要求。通过对路基的沉降观测，发现横断面上平均沉降值达到0.071m；对砂垫层的厚度进行检查，发现其平均厚度为0.0292m，而设计的厚度为30cm，两者相差无几。通过观测可知，土工织物铺设完成后，砂垫层的厚度基本可以保持不变，同时月沉降是均匀的。在施工现场对土工织物进行拉拔试验，测得1m的土工织物的拉拔力为13.32kN/m，并测得土工织物与砂层之间的摩擦系数平均值为0.656。该项数值包括动摩擦和静摩擦，但是在试验中移动速度较慢，因此可以视为静摩擦。

（2）经济效益分析。与常用的轻型井点排水法进行对比可知，采用轻型井点法加固软土地基的费用为7.25元/m2，而采用土工织物进行软土地基加固的费用为5元/m2，费用可降低30%左右。因此采用土工织物经济效益更好。

4 结语

从工程实施效果来看，鉴于土工织物具有工程造价低廉、施工方便以及强度高等优势而被广泛地应用于防洪、护波等工程中，同时也成为公路软基处理技术之一。在高速公路软弱地基中采用土工合成材料可以有效提高地基稳定性，减少路堤沉降，还可以有效提高公路路面结构层的强度。鉴于此，文章通过结合工程实例，对土工织物在公路软基中的具体应用过程进行了总结，同时结合该工程情况，提出了一些可行的施工技术措施，为同类工程提供了参考。

[1]张涛，汪广新.土工织物在公路工程建设中的应用[J].化纤与纺织技术，2013（4）：26-29.

[2]陈中秋.土工织物在高速公路软基中的应用[J].公路交通科技：应用技术版，2009（8）：26-29.

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[4]郑育新.土工织物在缮吐高速公路软土地基中的应用[J].山西建筑，2009（3）：101-102.

[5]赵昌国，谢德风.土工织物在公路上的应用[J].黑龙江交通科技，2007（5）：86-87.