土工织物在公路软土地基中的应用

翟钧

【摘要】本文主要介绍在软土地基上修筑公路时土工布及荆笆的应用，在降低工程造价、提高工程质量及缩短工期上比其它地基处理方法有着明显的优势。

【关键词】土工织物 地基处理 性价比高

一、项目情况分析

本道路规划横断形式为三板块，道路规划红线宽度40.00米，其中：机动车道宽度15.50米，两侧分隔带宽度2×2.5米，两侧非机动车道宽度2×3.5米，两侧人行道及绿化带宽度2×6.25米，本道路全长6741.82米，全线为直线。该工程位于天津临港工业区产业基地一期产业区，地势低洼平坦，部分区域有集水池，沟壑较多，地层岩性以第四世海底沉积物为主，包括亚黏土，亚砂土，淤泥质亚黏土，粉砂等，强度较低。该路段土层均为软土，潜层水埋藏较浅，土壤大都处于饱和状态，路表层基本是淤泥土，工程地质条件对道路工程十分不利。

a、设计路基结构为：

3cm石屑磨损层+2×20cm粒料石灰土换填层+60cm粒料石灰土换填层+原土层。

b、设计路面结构为：

4cm中粒式沥青混凝土（改进型AK-13A）+6cm粗粒式沥青混凝土（AC-20I型）+洒透层沥青+2×20cm二灰碎石基层+20cm三灰碎石基层+粒料石灰土换填层。

二、施工过程概述

设计给出的路基施工方案可以看出，本道路工程的路基处理方法是先用挖机挖除表层约1米厚的淤泥土，然后回填石灰粒料土，并碾压密实，使地基承载力达到一定的强度；检测主要方法是路基弯沉值及灰土含量。由于公路施工是比较成熟的工艺，所以主要的施工方法的更新在于路基的处理上，路基处理也是本工程的难点与重心所在。

2.1 测量放线，基槽开挖；

根据图纸使用GPS对需开挖基槽部分进行边线定位，然后立边

线杆，挖掘机进行基槽开挖，槽底标高通过水准仪或GPS进行控制；需注意的是由于基槽开挖深度大多在地平面以下1米以上，整个施工场地水位较高，基槽两侧渗水严重，必须开挖排水沟，每隔100m挖设导水沟向外抽水。

2.2铺设土工织物一层、荆笆二层；

基槽开挖完成后，随后进行土工布铺设，流水步距50m。两边

铺到与排水沟相接位置，轴线方向搭接0.2m；土工布铺设后铺荆笆2层，对土工布进行全覆盖，荆笆用扎丝连接，上下层纹理垂直方向搭接。

2.3回填山皮石；

荆笆完成后组织自卸车全断面回填山皮石，使用山地推土机进

行整平，利用GPS设置控制点，水准仪进行标高控制，在施工回填中注意边线控制，不要堵塞排水沟，派专人进行清理；在预留沉降量后使用50t压路机对路面进行碾压，先静压后振压，碾压要符合规范要求。

三、土工织物的特性

表征土工织物产品特性的主要指标包括：产品形态、物理性质、力学性质、水理性质、耐久性等。

3.1 产品形态

主要是指产品的材质及制造方法、宽度等。由于土工织物的原料都是由聚酰胺纤维（尼龙）、聚酯纤维（绦纶）、聚丙烯腈（腈纶）和聚丙烯纤维（丙纶）等高分子化合物（聚合物）经加工后合成。因此土工织物产品因制造方法和用途不一，宽度和重量规格变化甚大，宽度可从几厘米到十多米或更宽。

3.2 物理性质

表征物理性质的主要指标有单位面积质量、厚度、开孔尺寸及均匀性。单位面积质量通常是指土工织物每平方米的质量，通常每平方米的质量在0.1kg到1.0kg。应用于软土地基处理中一般为数百克。开孔尺寸（等效孔径）无纺型土工织物为0.05～0.5mm，编织型土工织物为0.1～1.0mm。

3.3 力学性质

表征力学性质的主要指标有抗拉强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强度、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。对于抗拉强度大部分常用的无纺型土工织物为10～30kN/m，高强度的为30～100kN/m。最常用的编织型土工织物为20～50kN/m，高强度的为50～100kN/m，个别的编织土工织物可达到100～1000kN/m。

3.4 水理性质

土工织物的水理性质主要用土工织物垂直向和水平向透水性来表征（即导水性）。大部分编织与热粘型无纺土工织物的导水性甚小；针刺无纺型土工织物为10-6～10-5m2/s；土工网为10-4～10-2m2/s；土工塑料排水板（带）为10-4～10-2m2/s。

3.5 耐久性

土工织物的耐久性即抗老化、抗化学侵蚀性、抗生物侵蚀性、抗磨性、抗温度、冻融及干湿变化性。抗老化是指高分子材料加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素影响，使其各种性能逐渐蜕化的现象。老化是一种不可逆的化学变化。主要表现在：（1）外观变化，发粘、变硬、变脆等；（2）物理化学特征的变化，如比重、熔点、耐寒性和耐热性等；（3）力学性能即抗拉强度、剪切强度、伸长率以及弹性等减小或丧失。

3.6 隔离作用

利用土工织物的高抗拉性，抗撕裂性、良好的韧性、整体性和耐酸碱、耐生物侵蚀性能，将渗透性较土工织物大的两种材料相互隔开，以发挥其各自的作用。这是软土地基处理中较为重要的作用，其目的在于防止由于局部承载力丧失而造成的路基填土与软弱地基相互混杂、补偿地基中抗剪强度不足，防止由此可能导致的圆孤滑动破坏，并可有效地加快工期，降低成本，减少路堤间不均匀沉降，有利于排水和加速土体固结。

3.7 加固地基

土工织物对软土的加固作用主要体现在水平加筋上。复合地基中，在土工织物主要处于受拉状态下，土工织物在产生拉伸应力的同时，对土体产生了一个类似于侧向约束压力的作用，使得复合土体具有较高的抗剪强度和变形模量。也就是说由于土工织物有较高的强度和韧性等力学特性，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当地基可能产生剪切破坏时，铺设的土工织物将阻止破坏面的出现，从而提高地基的承载力。当土工织物受到集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高弹性模量的土工织物受力后将产生一部分垂直分力，抵消部分荷载。

四、施工效果分析

4.1工期上的优势

本工程全长6741.82m，如采用设计方案进行施工，全线开挖大概在1m深左右，开挖宽度20m，石灰粒料土回填量在13万方左右，我项目部在工程实践中精心组织施工，投入9台挖掘机进行24小时作业，一个月完成了3400m（70cm）的石灰粒料土回填碾压工程量，合成1m厚为2380m，平均日完成量：8.8延米/日/挖掘机；如改成土工织物结构，则石灰粒料土的拌合工作可以省略，仅此一项可节省工期单台挖掘机766个工作日，整体工期也可以节省一半以上。

4.2成本上的优势

土工织物结构每平米需支出额外费用约20元，而石灰粒料土每平米支出费用包括：拌灰土机械费+白灰费用+由于工期延长而增加的管理成本，约为26.4元；仅此一项整个工程可以节省费用。（26.4-20）*街道全长*路基处理宽度=6.4*6741.82*20=86万元。

本工程项目施工完成后业主、监理組织对施工路段进行弯沉检测，结果弯沉值大多在50左右，采用此工艺的施工路段没有产生翻浆现象，路面平整，工程质量优良，获得良好的经济效果和社会效果。

参考文献

1.南京水利科学研究院主编《土工合成材料测试手册》

2.朱诗鳌编著《土工织物应用与计算》

3.全国土工合成材料技术协用网《全国第三层土工合成材料会议论文选集》

4.全国土工合成材料技术协作网《土工合成材料工程应用百例》