浅谈路基工程中铺设土工合成材料的施工技术

杨勇

前言

对软土地基进行处理时，铺上土工合成材料能够有效提高处理质量，并且可以大大降低成本。笔者针对土工格室、土工格栅以及土工编织布三类土工合成材料进行了深入分析，并指出了一些主要的施工工艺和施工技术。

1、土工合成材料的应用历史及分类

1.1土工合成材料的发展历史。土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等高分子聚合物为原料制成的新型材料。目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。90年代以后，特别是1998年洪水以后，土工合成材料在国家相关部门的直接关注下上了一个新台阶，土工合成材料生产企业大规模出现，各种行业标准和国标相继出台，使得土工合成材料的应用有规可循，进入了土工合成材料的逐步成熟阶段。

1.2土工合成材料原料及分类。土工合成材料由合成纤维制成，合成纤维是以煤、石油、天然气等作为原料，经过化学加工而成为高分子聚合物，再经机械加工制成纤维、条带、网格、薄膜等。

2、土工合成材料的技术优势

2.1土工格室。这一性能特殊的土工合成材料是20世纪80年代开始广泛应用的，其应用领域主要是地基加筋、垫层及防护。2.1.1格室规格。高度50～200mm、格室焊距有340、400、500、680 四种，格每组格室的展开规格可以是20平方米，也可以是5或者10平方米。2.1.2技术性能：拉伸屈服强度22MPa、挠曲模量600Mpa、冲击强度9T/M、低温脆化强度-50℃、负荷下的热变形温度70℃。

2.2土工格栅。2.2.1技术性能：单幅宽介于1130～1150之间;单位面积、质量介于320～420g/m2间，最大的抗拉力应该是超过 25KN/m;最大抗拉力时伸长率≤10%;2%伸长率的抗拉力≥7KN/m;5% 伸长率的抗拉力≥14KN/m。2.2.2土工格栅用途和土工格室是相同的。

3、土工合成材料的具体施工方式

3.1施工前做好充分的准备工作。3.1.1要结合设计数量来确定购买的土工合成材料量，但必须保证其出厂合格证书及各项材料的完整性。要对购买的土工材料进行现场取样，并请质检机构检验，若满足各项规定才能用于施工。3.1.2应对砂垫层中的粗砂开展取样检验工作。3.1.3将地表0.3m厚的种植土彻底清除，若各种杂物没有被彻底清理，就要深入挖除，直到彻底清理干净。3.1.4完成种植土的清理后，就要对该区域开展碾压工作，要使用8吨的无振压路机，一般要碾压12次，压痕重合应为一般，满足规定的密实度后，才能由监理机构进行检查。3.1.5检测通过后，就要根据标准开展细粒土的回填工作。一般要满足“两侧和原地面高度相同，中间较高”的原则，还应该产生一个人字坡路拱，碾压的密实度应大于86%。在获得监理机构的允许后才能开展下一步骤的工作。

3.2施工步骤。

3.2.1土工格室。

1）工艺流程

图1 流程图

2）测量放样。要严格依据设计资料开展线路中线的测定工作，并科学的开展土工格室铺设工作。还要结合土工格室的规格及型号来确定需横向联接的组数，要在路基的纵向每隔5米设置一个标记，这样能方便土工格室检查工作的顺利进行。3）具体得到土工格室铺设过程。（1）要应用质量达标的中粗砂开展砂垫层的填筑工作，中粗砂的含泥量应低于5%，并在路拱的横坡位置铺上20公分的中粗砂。要保证砂垫层的平整性，并确保其密度符合要求，这样才能开展土工格室的铺设工作。（2）由于土工格室是由一定规格尺寸的单元构成的，因此一定要保证各单元间的连接性，这样才能符合工程的要求。连接各组的工程其实就是对格室的组合进行塑体，并在格室单元的前后、左右端面都进行焊接工作。焊接过程中应将各个组件对齐，符合规定的联接后才能塑体，然后插进特定的圆筒内并展开，这样保证其横向宽度满足规定，组件应前后联接，这样能保证铺设长度符合规定。4）施工工程中的关键点。（1）进行土工格室铺设工作时，一定要充分展开。（2）完成土工格室展开后就要立即填充，并保证填充的均匀密实性。（3）确保格室上部的砂垫层厚度与设计要求相符。（4）在土工格室展开但没有加入任何的填充物并振捣时，切忌有车辆在其上方碾压。（5）完成土工格室的铺设后就要马上用中粗砂盖上，避免其暴露太长时间。

3.2.2 编织布（土工格栅）

1）工艺流程

图2 流程图

2）测量放样。确定砂垫层的顶面标高以及线路的中线，然后确定两边的回拆点宽度，最后确定回拆点。3）编织布（土工格栅）铺设的具体过程。（1）填上砂垫层，要使用粗砂含量小于5%的砂，路拱产生后应均匀的铺上0.3m厚的砂，保证其平整性及密度符合规定，然后才能开展塑料排水板作业。（2）结束塑料排水板作业后，就要开展施工场地的平整、清理以及检查工作。（3）要结合所铺设的编织布的宽度以及其两边的回拆长度来铺设编织布，在这一过程中，应有两人或三人负责编织布的中部铺设工作。

4、土工材料在路基铺设工程中的应用

4.1土工格栅在路基工程中的应用。土工格栅应用在路基中，设计时主要的思路是，先确定设置土工格栅的层面，之后根据土工格栅的力学性能确定设置的层数。要保证其具有足够的强度，对材料的顶破强度、握持抗拉强度、延伸率、刺破强度、撕裂强度等性能进行核算。土工格栅的应用在一定程度上起到降低基层或面层的厚度、预防反射裂缝以及减少车辙的作用;可以提高路面的承载能力、减薄路面结构层的厚度、减小基层底面拉应力;土工格栅能够有效抑制旧路裂缝的扩展、延长公路的使用寿命。

4.2土工格栅在路基防渗设计中的应用。在道路中央分隔带路基、路肩底部、迎水面边坡等位置需要设置防渗措施防止水分渗入路基。工程材料适用复合土工膜、防渗土工布等土工合成材料，其規格宜为织物质量/膜厚/织物质量=200g/（0.5～1mm）/200g;对路肩底部防渗，膜厚可采用0.3mm。

4.3用于坡面防护。没有防护的坡面会因雨水或水流冲刷出现潜蚀或坍塌，铺设格室后，由于格室的约束，控制了坡面的局部坍塌。

4.4用于台背、填挖交界等特殊路基领域处理时。土工格室能以其立体的全方位的侧限连动效应，使土工格室的砂垫层增强了砂垫层的整体性和刚度，减少不均匀沉降。在荷载的作用下，土工格室侧向不变形，对格室内的填料的横向变形起约束作用。相当于增加了横向主应力，在荷载不变的情况下，剪切力减少。这与其它加筋土的机理是一致的。总之，使用土工合成材料对路基进行加固处理可以使路基的承载力大大提高，并且能提高砂垫层的刚度和载体的抗剪性能。可是，我国的土工合成材料起步较晚，所以在各方面都还存在着一些不足。因此，我们必须不断提高土工合成材料的施工水平，并大力推广这种技术。