淺談土工布在公路工程中的應(yīng)用

【摘要】本文結(jié)合土工布的性能及自身作用，闡述了土工布在公路工程中的作用原理，及其施工的工藝流程。

【關(guān)鍵詞】土工布；公路工程；應(yīng)用

土工合成材料最早在上個(gè)世紀(jì)五十年代應(yīng)用于歐美的土建工程，隨著化纖工業(yè)的發(fā)展，直到上個(gè)世紀(jì)七十年代才被廣泛應(yīng)用。土工合成材料主要是由高分子聚合物構(gòu)成。土工材料也很常見，比如：塑料、合成橡膠、化纖等等。土工布又叫土工織物。土工布被公認(rèn)為第四大建筑材料。土工布的抗拉強(qiáng)度高，且沒有顯著的方向性。彈性好耐磨，因而抗扯力，抗穿刺和頂破力。不容易霉?fàn)€和蟲蛀，埋在地下也不容易老化，滲透性和抗堵性能強(qiáng)。土工布的應(yīng)用范圍很廣，比如公路、鐵路、土基、體育場、私家花園等，土工布都得到了大量的應(yīng)用，本文就土工布在公路工程中的應(yīng)用進(jìn)行簡要的介紹。

一、土工布的性能

（1）物理性能。土工布在溫度為20攝氏度時(shí)的比重為1.38，熔點(diǎn)260℃。因此不宜燃燒。在溫度為25℃相對(duì)濕度為65％時(shí)，其吸濕率為0.4％。而在溫度為25℃相對(duì)濕度為100％時(shí)的相對(duì)濕度為0.6～0.8％，所以當(dāng)濕度變化時(shí)布的大小不變。它的抗老化性和抗斷裂性也很高。（2）化學(xué)性能。土工布的化學(xué)性能體現(xiàn)在它的抗腐蝕性和抗侵蝕性。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土工布不受任何試劑和氧化還原劑的影響。

二、土工布的作用

土工布的之所以應(yīng)用很廣泛，主要是它的物理化學(xué)性質(zhì)決定的，土工布應(yīng)用于土建工程中主要有以下幾種作用。（1）隔離作用。土工布可以在保持兩種土的原有性質(zhì)不變的情況下，使水通過。防止兩者混合，或防止土壤流失。這時(shí)土工布的機(jī)械性能起主要作用。（2）排水作用。土工布具有良好的滲透性，即便在高壓下仍有較大的孔效率，因此很容易在土工布中形成水流通道。把土工布設(shè)在路堤的底部可以起到較好的排水效果，在荷載的作用或泵的抽吸作用下，水可排出，同時(shí)還可以進(jìn)一步壓實(shí)土體。在特殊的情況下，可用土工布條代替軟基中的砂樁和板式排水。另外，在路面底層設(shè)土工布，可以收集從滲透路面來的雨水，避免凍融的形成，保護(hù)路面。（3）加勁作用。土工布可以把作用在其上面的力均勻的傳遞給路基，起到加勁的作用，從而避免了局部破壞。垂直應(yīng)力作用在鋪有土工布的礫石層上，土工布可以把這個(gè)垂直應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)樗綉?yīng)力。這樣，只能承受壓力的礫石填料和土工布的結(jié)合可大大改善填料性能。此外，由于土工布的可壓縮性和彈性能夠起到消震作用，因此土工布還可改善承受重復(fù)荷載的能力。

三、土工布在公路工程中的應(yīng)用

隨著城市道路建設(shè)的加快，水泥路面已逐步被瀝青路面所替代。某縣城內(nèi)次干道采用水泥路面，在水泥路面10年的運(yùn)營中，已出現(xiàn)大面的破壞，不但導(dǎo)致了道路的服務(wù)水平下載，還會(huì)直接影響行車安全。因此，需要對(duì)這條道路進(jìn)行改造。根據(jù)我國多年來對(duì)水泥路面改造的探索和實(shí)踐，證實(shí)了在水泥路面上加鋪瀝青面層是舊路改造的有效途徑，但由于舊水泥砼板的漲縮和汽車荷載的作用，直接在舊水泥砼面板上鋪設(shè)瀝青砼面層，可導(dǎo)致瀝青砼面層在和舊水泥面板接縫及裂縫處產(chǎn)生反射裂縫，需要一種材料鋪設(shè)在水泥面層與瀝青層之間，就可以解決這一問題，而土工布恰恰是這一材料的首選。

1．土工布的作用原理。（1）減少瀝青加鋪層和舊水泥面層之間的應(yīng)力，當(dāng)由于溫度的下降，舊水泥面板收縮時(shí)，舊面層和加鋪層之間會(huì)產(chǎn)生粘附阻力，這就導(dǎo)致水泥砼接縫上方的瀝青加鋪層出現(xiàn)較集中的拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力超過瀝青面層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，加鋪層就出現(xiàn)了斷裂，而如果在瀝青加鋪層和舊水泥面層中加設(shè)土工布，則可減小他們之間的粘附力，從而降低瀝青面層下的拉應(yīng)力。（2）土工布具有較強(qiáng)的延展性，能在變形中起到過度的作用。由于舊水泥面板接縫處因彎沉差產(chǎn)生剪力，通過土工布自身的延展性可以拓寬到更寬的范圍，從而緩解應(yīng)力集中的問題，起到變形過度的作用。（3）防滲隔水的作用。土工布本身有很大的孔隙率，但由于被瀝青粘合料封閉后，可以形成瀝青隔水防滲層，防止路面水向路基滲透，從而達(dá)到保護(hù)路基的而要求?；谕凉げ嫉囊陨咸匦?，所以土工布被應(yīng)用舊水泥路面的改造是一種積極有效的技術(shù)措施。

2．土工布的技術(shù)要求。既然土工布作為舊水泥路面改造的一種防治裂縫的夾層材料，那么夾層材料的性能好壞就直接影響反射裂縫的效果好壞。不同型號(hào)的夾層材料，性質(zhì)就不同。經(jīng)過長期大量的跟蹤觀測，得出防治反射開裂土工布的技術(shù)要求主要有一下幾點(diǎn)：（1）良好的耐溫性。在鋪設(shè)瀝青混合料時(shí)的溫度為150℃，那么就要求土工布在150℃的溫度下不會(huì)融化或者軟化，并且能正常工作。經(jīng)過大量實(shí)地經(jīng)驗(yàn)，聚酯土工織物的耐溫性能是最佳的。（2）良好的瀝青膠油吸附性。一般的施工步驟是首選在開裂的路面上噴灑瀝青膠油，要求均勻噴灑，其次鋪設(shè)土工布織物，最后在土工布的上面熱鋪瀝青面層。熱鋪瀝青面層應(yīng)能吸收土工布織物下的瀝青膠油，達(dá)到良好的吸附性。（3）良好的柔韌性。夾層材料要有良好的柔韌性，這樣可以有效吸收裂縫處的拉應(yīng)力，阻止應(yīng)力向上傳遞，夾層材料的柔性體現(xiàn)在抗拉強(qiáng)度和延伸率的乘積，而夾層材料的韌性體現(xiàn)在頂破強(qiáng)度上。（4）均勻性。由于瀝青路面裂縫的拉應(yīng)力的方向是不確定的，這就要求夾層材料強(qiáng)度也無明顯的方向性，而土工布材料強(qiáng)度抗拉性高，且沒有明顯的方向性。但對(duì)于經(jīng)緯兩向的強(qiáng)度對(duì)，建議五防指紋小于等于1.2，編織物小于等于1.5。

3．施工流程和工藝。根據(jù)瀝青路面防治裂縫要求對(duì)土工布的要求，我們挑選出了合適的土工布材料，下面就施工流程和工藝進(jìn)行簡要的闡述：（1）清理原路面并修補(bǔ)。舊水泥路面按照不同病害類型處理完后，應(yīng)將路面打掃干凈，鏟除路面的突出部分，對(duì)有坑洞的，填入修補(bǔ)材料，路面上不留泥土，沙石及其他渣滓，并保持路面干燥。（2）鋪灑瀝青粘層油。在準(zhǔn)備好的干燥舊水泥路面上用瀝青撒布機(jī)均勻噴灑一層1～1.3L/m2的并且溫度在150～170℃的瀝青，噴灑橫向范圍比土工布寬出5～10厘米。（3）鋪設(shè)土工布。噴灑粘層油的同時(shí)鋪設(shè)土工布，要求采用專用機(jī)械設(shè)備鋪設(shè)。將土工布粗糙的一面朝上，并應(yīng)平整，避免折疊，遇到彎道時(shí)，將彎道內(nèi)側(cè)的土工布裁開，將一側(cè)攤平，刷上瀝青，再將另一側(cè)疊蓋搭接上。在鋪設(shè)時(shí)，禁止汽車在土工布上轉(zhuǎn)彎、調(diào)頭及剎車。（4）碾壓瀝青面層。碾壓時(shí)，應(yīng)從路邊壓向路中，三輪壓路機(jī)每次碾壓重疊1/2后輪寬，雙輪壓路機(jī)每次重疊30厘米，碾壓速度：初壓1.5～2.0km/h，復(fù)壓2.5～3.5km/h，終壓2.5～3.5km/h。

四、運(yùn)行效果

根據(jù)對(duì)該縣城市水泥路面的改造施工情況和長期通車運(yùn)行的觀察效果來看，土工布能有效地減緩瀝青加鋪層的反射開裂，改造完畢后的道路收到了良好的運(yùn)行效果?？偨Y(jié)本次道路施工改造的經(jīng)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：在城市道路施工改造的過程中，可根據(jù)工程的具體情況確定采用滿鋪或鋪縫方案，當(dāng)舊路的水泥路面無斷裂現(xiàn)象時(shí)，可以采取鋪縫方案，即寬度脹縫兩邊各0.15m，縱縫和伸縮縫兩邊各0.14m，否則就應(yīng)該采用滿鋪方案。

五、結(jié)語

土工布鋪設(shè)于水泥面板與瀝青層之間，其較強(qiáng)的延展性和吸油性能均勻地傳遞來自上部瀝表路面的汽車荷載，并有效地消除舊水泥路面改造上覆瀝青罩面時(shí)產(chǎn)生的反射裂縫。土工布在公路工程中的應(yīng)用還有很多，其優(yōu)良的性能和低廉的價(jià)格受到廣大工程技術(shù)人員的一致認(rèn)中，它在公路工程中的應(yīng)用將必然更加廣泛。

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