土工合成材料在沥青路面施工和养护工程中的应用

田升奎 苏盛 王盛 冯留双

摘要：我国市政道路通常采用沥青路面，这样能够有效保障路面的平整度以及车辆行驶过程中的舒适度。但是，交通量日益增大 ，重载车辆多 ，且地理位置全年湿润多雨的红黏土地带，因红黏土具有高塑性和自由膨胀率，路面产生裂缝、唧浆、基层松散、沉陷等病害的可能性非常大，严重影响了道路的使用功能。因此，土木合成材料被应用到沥青路面上，以加强沥青的面层结构，有效弥补了沥青材料的不足。本文简要介绍土工合成材料在沥青路面施工和养护中的应用。

关键词：土工合成材料;沥青路面;施工;养护

全国人大代表熊晓冬在党的十九大报告中指出，我国公路总里程已达485万公里。公路养护事关经济社会发展全局，事关改革开放公路发展成果得失，事关民生安全和福祉，意义重大。随着大规模公路养护时代的到来，公路养护市场的发展壮大和规范有序运转，已经成为未来我国公路基础设施高质量发展的重中之重。

目前，道路路面结构形式主要以沥青混凝土路面为主。沥青材料是一种新型的可再生环保材料。它能够有效形成一种柔性结构，有效缓解路面对车辆的冲击载荷，这样可以增加车辆行驶过程中的舒适度。同时，由于沥青材料自身的特性，使得路面在干燥后不会出现弯沉等情况，有效保障了路面的平整度。此外，沥青路面还具有良好的抗滑性能。这就使得沥青材料成为道路铺设的主要材料。但是，沥青路面容易出现裂缝、松散和坑槽等现象，严重影响了道路的强度，降低了道路的使用寿命。对此，经过多项研究证明，土工合成材料能够有效弥补沥青材料的弊端，及时缓解沥青路面裂缝的形成。

一、土工合成材料概述

土工合成材料是一种典型的岩土工程材料，其原材料主要为人工合成的塑料和化纤等高分子聚合物。通常情况下，土工合成材料以织物状态存在，因此具有良好的透水性和高强度性。土工合成材料作为一种新型的工程材料，主要用于增强和保护工程建设中的土体，一般被放置在每层土体之间、土体内部或者土体表面，以达到强化土体的效果。

目前，常用的土工合成材料主要有复合型土工合成材料、土工织物和特种土工合成材料。而在沥青路面上所采用的土工合成材料是土工织物和玻璃纤维格栅。土工织物主要是指无纺土工布，这种土工布具有較强的压缩性。同时，土工布作为一种高分子化合物，具有良好的化学稳定性。土工布的厚度通常在5mm以内，使其具有较强的渗透性。更重要的是，沥青混凝土路面施工过程中要保证混凝土温度保持在150℃以上，而土工布的耐高温性正好满足了这种使用要求。而玻璃纤维格栅的基础材料主要是硅酸盐材料，这种材料的物化性能稳定，抗拉强度较高，能够有效降低沥青路面发生基层变形的概率。

二、土工合成材料在养护施工过程中的作用机理

（一）隔离作用

通常情况下，沥青路面在长时间的使用过程中，由于荷载超重就使得路面基层的剪应力过大，进而出现裂缝。其内部结构主要变化为：基层内部因为路基土的吸入而降低结构性能，同时，如果没有隔离层的防护，基层就会深入到土基层内，造成路面出现坑槽等情况。而土工合成材料的隔离性能能够在土基强度较差时得到良好的发挥，有效减少基层渗入土基的概率。土工合成材料作为隔离层，能够将不同粒径的材料相隔离，以保证不同材料的厚度不受影响，有效保证了路面的整体厚度和强度。

铺设时，沥青油会将土工合成材料的孔隙封住从而隔断路表水下渗，在长期的雨水浸泡下起到保护基底土壤原本结构的作用，不至于在水的浸泡和流动下下出现大量细小颗粒的流失和结构的破坏，也就不会出现基底土壤大面积空洞而造成路面下陷，从而使得路面能形成不易破坏的整体，延长其使用寿命。

（二）加筋作用

土工合成材料的加筋作用主要体现在三方面：侧限作用、薄膜效应和拉力加筋。市政道路在大量车辆的长时间行驶过程中，由于载荷超重就会使得沥青材料中的颗粒发生横向移动，影响道路的使用。而土工合成材料的使用，可以将路面内的颗粒进行锁嵌、魔阻和固定，这样就极大的改善了路面颗粒发生横向移动的现象，有效保障了沥青道路的稳定性，延长道路的使用时间。而在土基强度较弱的情况下，土工合成材料又可以起到顶面拉筋的作用，这样使得路面所需要承受的剪应力分布均匀，间接增强了地基的承载能力。土工合成材料的铺设深度直接影响了薄膜效应的效果，如果铺设不当，就会造成路基的强度和承载能力等有所降低。因此，在施工过程中需要严格控制好土工合成材料的铺设深度。

一般可在基层和面层之间铺设土工合成材料，并将材料在两个方向进行冷拉，这种情况下，将会改变裂尖应力方向，也就是从垂直向转化为水平向。当拉力达到一定限度时，沥青出现裂缝，而退出工作，立即由有较强抗拉性能的土工合成材料承担拉应力，从而延缓裂缝的进一步发展。由于土工合成材料有较高的弹性模量，基层裂尖的拉应力通过土工合成材料的较高的塑性能将应力扩散到周围，避免出现应力过度集中，从而达到消能缓冲的功能。

三、沥青路面中土工合成材料的施工和养护

鉴于土工合成材料的化学特性，该材料不应该放置在露天的环境中，禁止阳光直射，以防化合物中的有机物质被氧化而发生老化。同时，土工合成材料在放置过程中要注意防水防潮。玻璃纤维格栅具有一定的刺激性，在使用过程中最好佩戴相应的劳动防护用品，以免误伤到工作人员。

对于沥青路面中土工合成材料的施工，根据道路的新旧情况，其施工工序有所区别。旧道路需要将破损的路面进行彻底的清除，才可以进行土工合成材料的施工，而新道路只需要按照施工方案进行施工即可。土工合成材料的铺设，需要进行张拉、搭接与固定等工序。在张拉工序中，需要借助固定器将土工合成材料的一端加以固定，然后再采用机械或者人工手段进行张拉，在张拉过程中，需要保证土工合成材料的张拉伸长率控制在允许的范围内，确认张拉平整无误后，用固定器将另一端进行固定。

对于土工合成材料的搭接，不同材料具有不同的搭接要求。玻璃纤维格栅的横向搭接长度最好在8-10㎝左右，纵向搭接长度在5-8㎝左右。而土工布的横向搭接长度以4-5㎝为宜，纵向搭接则采用粘层油粘。洒设粘层油也是土工合成材料应用在沥青路面上的必要工序，主要是为了促进两者之间的有效融合。但是在洒设粘层油的过程中，需要注意土工布和玻璃纤维格栅的施工顺序是不同的。土工布施工需要先洒设粘层油，再进行土工布的铺设，而玻璃纤维格栅则相反。同时，对于粘层油的使用用量，也需要根据实际的路面建设情况控制在合理的用量范围内，不宜过多也不能过少。

四、结语：

土工合成材料在沥青路面上的成功应用，能够有效提升沥青路面的整体性能，也是适应交通强国的号召因此，相关部门应该加强对土工合成材料的研究，使其在沥青路面上的使用技术不断被完善，进而提升市政道路的建设质量。

参考文献：

[1]许黎，饶世洪.土工合成材料在沥青路面施工中的应用[J].交通节能与环保，2017，13（06）：68-69.

[2]霍娟娟.土工合成材料在沥青路面施工和养护工程中的应用[J].山西建筑，2017，43（22）：160-162.

[3]陈锋.道路与桥梁工程中土工合成材料的应用探析[J].企业科技与发展，2015（14）：98-99.

[4]张道华.土工合成材料在公路建设中的应用[J].交通标准化，2013（10）：21-23.

[5]何勇海.两种土工合成材料加筋沥青混凝土路面耐久性对比分析[J].石家庄铁道大学学报（自然科学版），2012，25（03）：83-86+97.

作者简介：田升奎（1996-），汉族，男，湖北十堰人，本科，研究方向：土木工程。

基金项目：广西大学生创新训练项目成果“土工合成材料改善沥青路面性能试验研究”（201910595174）