浅析土工布在膨胀土路堤处治中的应用

王钦+连荣军

摘 要：随着公路建设速度的不断加快，膨胀土路堤处治技术水平也得到了极大的提升。土工布作为一种土工合成材料，其原材料以涤纶、丙纶为主，由纤维成网再通过外力缠结加固或粘合加固方法制成的纤维结构制品。它在路基沉陷、软基加固、防治翻浆冒泥、防治路基冻融等方面得到了广泛的应用。在膨胀土路堤中加入土工布，可全面提升工程质量。本文在充分了解土工布概况的基础上，结合具体案例对其施工设计、施工工艺进行了分析与探究。

关键词：土工布；膨胀土路堤；处治技术

一、土工布的概况

土工合成材料最早在上个世纪五十年代应用于欧美的土建工程，随着化纤工业的发展，直到上个世纪七十年代才被广泛应用。土工合成材料主要是由高分子聚合物构成。土工材料也很常见，比如：塑料、合成橡胶、化纤等等。土工布又叫土工织物。土工布被公认为第四大建筑材料。其性能分为：物理性能与化学性能。第一，物理性能。土工布在温度为20摄氏度时的比重为1.38，熔点260℃。因此不宜燃烧。在温度为25℃相对湿度为65%时，其吸湿率为0.4%。而在温度为25℃相对湿度为100%时的相对湿度为0.6～0.8%，所以当湿度变化时布的大小不变。它的抗老化性和抗断裂性也很高。第二，化学性能。土工布的化学性能体现在它的抗腐蚀性和抗侵蚀性。经过试验发现，土工布不受任何试剂和氧化还原剂的影响。

二、膨胀土路堤处治中土工布的设计

某公路工程地处亚寒带，夏季气候湿润多雨，冬季寒冷，膨胀土层孕育深厚。利用膨胀土填筑路堤，其压实后的膨胀土与天然原状结构膨胀土的工程特性有很大的不同，主要是压实土的膨胀潜势较原状土要大许多。填土的密实度越大，含水量越低，则土浸水后，其膨胀量和膨胀力也越大；如在相同压实含水量下，密度越高，其膨胀量和膨胀力也越大，浸水后，强度大幅度下降。因此，选用膨胀土作为填料，应根据公路等级、土的胀缩特性，填土層位等具体情况，并结合实践经验采用一定的处治方法，以保证膨胀土路堤填筑含水量的稳定，防止病害的产生。本工程K621+110～K621+260段是利用膨胀土修筑路堤，膨胀土填料经扰动后其膨胀性为弱～中膨胀土，天然含水量较大，土体的压缩性低，在压实状态下膨胀潜势较大。

1、K621+110～K621+260修筑路堤前为一鱼塘，地下水活动丰富，在路堤基底铺设土工布可以切断毛细水的上升，防止基底受水分入渗而产生软化，从而防止路堤产生破坏。

2、通过隔一定间距铺设土工布，调节路堤内的应力分布，使路堤填土的沉降量得到一定程度的均化，减少不均匀沉降。

3、所选用的土工布是短纤针刺非织造土工布，孔隙率较大，透水性好。为膨胀土提供了良好的排水面，加速土体的固结，提高路堤的承载力。

4、该段膨胀土填料的CBR值较低，在膨胀土路堤中隔一定间距满铺土工布，可使路堤的强度得到提高。根据已有研究资料表明：加土工布与不加土工布相比，路基的强度指标CBR值约提高20%，即加铺土工布后，路堤的强度得到提高。

5、当路堤中有软弱区域存在时，土工布起隔离作用，可减弱软弱区域对整个路基稳定性的影响。

6、膨胀土填筑前先用水稳性好、颗粒较大的好土填筑，以削弱地下水的上升对路堤底部的影响。膨胀土的填筑过程中每隔两层填土及四层填土全断面铺一层土工布，铺设的土工布选用无纺土工布，在路基边缘两边予留1m的包边长度以反包。填筑完毕后边坡两边1m范围用DAH溶液喷播改良。

土工布间距的设定主要是依据《公路土工合成材料应用技术规范》及过去国内外土工布使用的相关经验，并经过技术经济的比较分析而定出来。通过在试验路段铺筑上述方案，最终得到价格性能比比较合理的土工布处治膨胀土路堤的方案。

三、膨胀土路堤处治中土工布铺筑施工工艺

1、施工前准备

（1）开工前，应在全面熟悉设计文件交底的基础上，进行现场核对和施工调查，发现问题应及时根据有关程序提出修改意见并报请变更设计。

（2）根据现场收集到的情况、核实的工程数量，按工期要求、施工难易程度和人员、设备、材料准备情况，编写实施性的施工组织设计，并报监理工程师审批。

（3）土工布选用，土工布运往工地后，要整齐堆放在料棚内，防止日晒雨淋，并保持通风、干燥，保证所使用的材料性能不受影响。同时对每批运到工地的土工布均要检查出厂检验单、产品合格证，而后抽样送检，确保工程中使用合格的土工布。

2、土工布的铺设

基底施工满足要求后，开始铺设第一层土工布。铺设方法为将土工布自路边缘向路中线方向沿路基横断面水平摊铺展开，铺筑宽度为横断面宽度。铺设土工布的土层表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物；在距土工布8cm以内的路堤填料，其最大粒径不得大于6cm。 土工布摊铺时用人工拉平，保持平顺、松紧适度，同时用长10cm竹签固定每截土工布的四角。两边各留出1m伸出路边缘作反包用。并将予留的土工布沿修整后的坡面反包上来，并在压实好的上一层土用竹签在距路基边缘20cm处固定。土工布铺好以后，应及时填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒，强度减弱。一般情况下，间隔时间不应超过48h。相邻土工布的搭接宽度为20cm，使高端压在低端上，保证接头处不渗漏。不同层面的联接位置相互错开1m，以增强其整体效应。

3、膨胀土填料的填筑

路堤强度指标是用在最佳含水量下成型的CBR试件泡水4天后所得的CBR值表示。CBR大于3%可用于路堤主填区，CBR大于4%可用于上路堤，CBR大于5%可用于下路床，CBR大于8%可用于上路床。但对膨胀土来说，在最佳含水量下所得的CBR值往往不能满足规范的要求。这使得人们往往对CBR值不满足规范要求的膨胀土弃之不用，造成了大量的弃方。实际上，每一种土都有其对应的最佳CBR值，在这一值下，路基土体的强度是稳定的，路堤也能达到要求的压实度。从这一思路出发，我们对K621+110～K621+260段填料进行了不同含水量不同干密度下的CBR值试验。通过试验得出，在重型击实功下，该填料的CBR值随着击数的增大而增大，随稠度的增大而减少。CBR的最佳值在重型3*98击，稠度1.05-1.1左右获得最佳，其值为2.2%，压实度K≥90%。因此现场施工时以1.1稠度所对应的含水量±2%作为现场填筑的含水量控制标准，用重型标准进行压实控制，压实度是能够达到90%，在这一标准下，土体所对应的含水量与塑限接近，既有效控制了路堤的胀缩变形，又使土体的强度得到了保证。 膨胀土填料粒径应控制在15cm以下，以避免由于土块尺寸较大而导致压实过程中土块之间的架空现象。由于膨胀土的天然含水量较大，因而施工时需要适当的翻晒，翻晒时尽量保持土的分散状态，使含水量达到重型标准可压实的要求。碾压机具应采用接触应力较大的压实设备。由于膨胀土的结构性强，具有各向异性的特点，所以选用接触应力较大的压实设备，以破坏膨胀土的结构性和各向异性。每层填土松铺厚度为30cm左右，不得大于30cm。碾压后层厚控制在20-22cm左右。压路机碾压时，前后两次轮迹应有0.4-0.5m重叠，前后相邻地段也要重叠1-1.5m，特别是边沿地段，压路机要与线路方向成45°角碾压，以保证全区段碾压密实。碾压完成后，宜在2小时内完成检验工作，在4-6小时内完成上土覆盖。压实度的检测采用灌砂法测定。检测点数为普通土路基填筑增加1倍。

四、结束语

综上所述，伴随公路等级的逐步提提升，膨胀土问题愈加严重。选取土工布处治膨胀土路堤，可有效提升工程质量，为全面发挥土工布的作用，铺筑时要注意平顺、松紧适度。只有这样才能降低路堤病害程度，提升工程质量。

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