土工合成材料在改建路基上的應(yīng)用

方清泉

摘 要:本文介紹了土工合成材料的工作機(jī)理、使用方法及鋪設(shè)工藝。通過實(shí)體工程的檢驗(yàn)表明,土工合成材料在處理加寬路基時(shí)具有良好的效果。

關(guān)鍵詞:公路改建土工合成材料施工工藝

中圖分類號(hào):U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(a)-0055-01

公路改擴(kuò)建工程是在原有道路的基礎(chǔ)上,提高道路等級(jí)或改善通行能力而進(jìn)行的建設(shè)工程。它包括兩個(gè)方面的含義,其一是因現(xiàn)有道路及其附屬設(shè)施不適應(yīng)交通流量需求而進(jìn)行的道路技術(shù)等級(jí)的提高;其二是因交通量軸載需求而進(jìn)行的道路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高。為了保證新舊路基連接部填土之間的緊密結(jié)合,因此,要對(duì)新填土進(jìn)行充分的壓實(shí)或加固,以減少新老路基的差異沉降。

土工合成材料是一種新型的建筑材料,由于其具有質(zhì)量輕、施工簡(jiǎn)易、運(yùn)輸方便、料源豐富等優(yōu)點(diǎn),得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。土工合成材料分為四類:土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料和土工特種材料,其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各種高分子聚合物。土工織物分為有紡?fù)凉た椢锖蜔o紡?fù)凉た椢飪煞N類型,其中,針刺無紡?fù)凉た椢?具有孔隙率高、滲透性大、排水性能較好的特點(diǎn),在大壩工程中常作為排水反濾設(shè)施廣泛使用。土工膜防滲性能較好,價(jià)格便宜,但其CBR頂破強(qiáng)度較低,對(duì)于防滲要求較高的工程部位不宜使用,一般常用于壩基垂直防滲。

目前,土工合成材料主要應(yīng)用在鐵路地基、建筑物地基、瀝青路面的修補(bǔ)、擋土墻、隧道、橋梁、地鐵、臨時(shí)道路、機(jī)場(chǎng)跑道、排水管道、油田、水庫堤壩、治理環(huán)境污染等工程建設(shè)中廣泛采用土工合成材料。在公路上主要應(yīng)用在路堤防護(hù)、軟土地基的處理等,但在公路改建路基加寬處理上的應(yīng)用研究較少。如果加鋪土工合成材料,增強(qiáng)填土與加筋材料之間的摩擦力,由于加筋材料與填土的共同作用,使土工合成材料和新舊路基土體整體強(qiáng)度明顯提高,從而保證新舊路基有良好的銜接,提高路基的整體穩(wěn)定性。通過本文的研究,為土工合成材料在公路改造路基上的應(yīng)用提供一套工藝方案,減少和預(yù)防公路加寬過程中,造成的各種路基病害。

1使用機(jī)理

將土工合成材料埋在土體之中,分布土體的應(yīng)力,增加土體的模量,傳遞拉應(yīng)力,限制土體側(cè)向位移;還增加土體和其它材料之間的摩擦阻力,提高土體及有關(guān)構(gòu)造物的穩(wěn)定性。研究認(rèn)為,砂性土在自重作用或外荷作用下易產(chǎn)生嚴(yán)重的變形或坍塌,若在土中沿拉應(yīng)變方向埋置有撓性的加筋材料,則土與加筋材料產(chǎn)生摩擦,使加筋土猶如具有某種程度的粘聚力,從而改良了土的力學(xué)特性。

2施工工藝

(1)在路槽縱向開挖的臺(tái)階上鋪設(shè)土工合成材料,土工合成材料的寬度不應(yīng)小于2m,且跨在老路基一側(cè)的格柵寬度應(yīng)為其總寬度的1/3～1/2。

(2)土工合成材料兩端應(yīng)設(shè)置錨固端,采用開溝壓端法錨固,溝寬l00cm,溝深50cm,錨固溝位于土工合成材料平面線以外,土工合成材料在溝面倒翻轉(zhuǎn)壓實(shí)端長(zhǎng)度l00cm為宜。

(3)如不設(shè)錨固溝,可采用“U”形釘固定。施工中通常橫向鋪設(shè),并用專門施加預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)施加預(yù)應(yīng)力,每次以75kg/m為宜,如無專門機(jī)械,可用人工拉緊,也以接近75kg/m為宜。

(4)土工合成材料搭接以鋪上碾壓前進(jìn)方向?yàn)闇?zhǔn),鋪設(shè)方向與碾壓方向相反,搭接頭為順壓方向。如是鋪設(shè)雙層以上土工合成材料,則上、下層接縫位置應(yīng)交替錯(cuò)開,錯(cuò)開長(zhǎng)度應(yīng)大于50cm。

(5)鋪設(shè)完成土工合成材料后,在臺(tái)階上填土?xí)r,應(yīng)采用推土機(jī)進(jìn)行推平到允許厚度。

3施工應(yīng)注意的問題

(1)運(yùn)輸、貯存中不得沾污、雨淋、破損,遠(yuǎn)離火源,周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質(zhì),不得長(zhǎng)期和直立。

(2)材料進(jìn)場(chǎng)時(shí),應(yīng)進(jìn)行抽檢。施工時(shí)應(yīng)有專人隨時(shí)檢查清基、材料鋪放方向、材料的接縫或搭接、材料與結(jié)構(gòu)物的連接,每完成一道工序應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及時(shí)驗(yàn)收,合格后,方可進(jìn)行下道工序。

(3)施工場(chǎng)地應(yīng)平整干凈,防止損壞土工膜;鋪設(shè)應(yīng)平順,松緊適度。不平地、軟土上和水下鋪設(shè)搭接寬度應(yīng)適當(dāng)增大。

(4)鋪設(shè)人員不得穿硬底鞋操作。

(5)盡量采用寬幅,使膜在施工時(shí)接縫最少;每卷材料的重量不宜超過1t;膜與膜相連時(shí),應(yīng)采用同種土工膜。高壩應(yīng)垂直于壩軸線鋪膜,低壩應(yīng)平行于壩軸線鋪膜,以減少拼接量;接縫應(yīng)盡量與最大拉力方向平行。

(６)垂直鋪塑應(yīng)嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行施工,PE塑膜施放速度應(yīng)迅速,防止槽孔坍塌,影響鋪塑效果。

4工程應(yīng)用

通過在某試驗(yàn)路鋪筑后,采用BZZ-100型標(biāo)準(zhǔn)汽車、5.4m長(zhǎng)桿彎沉儀,每隔20m測(cè)定路基彎沉值,共測(cè)定10個(gè)點(diǎn),有土工合成材料的路基平均彎沉為1.04mm,無土工合成材料的路基平均彎沉為1.96mm。檢測(cè)結(jié)果表明,前者的彎沉僅是后者的53%,大大地增強(qiáng)了路基的強(qiáng)度,從而降低了新老路基的沉降差。

5結(jié)語

使用土工合成材料處理改造公路的路基,使新路基與老路基有良好的穩(wěn)定性,能極大地減少地基的不均勻沉降。通過竣工后的觀測(cè),在新老路基的連接部很少發(fā)生裂縫,而在沒有鋪設(shè)土工合成材料的連接部,路面上出現(xiàn)了縱向裂縫。所以,從工程效果和經(jīng)濟(jì)因素兩方面綜合來考慮,可以在路堤底部只鋪設(shè)二、三層格柵來達(dá)到減少路堤總沉降量的目的,但要對(duì)路堤進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

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