土工合成材料在道路工程中的應(yīng)用

摘 要：本文主要介紹了土工合成材料的種類和在道路工程中的作用，由于土工合成材料具有造價(jià)低廉、施工方便、能夠明顯的節(jié)約人力物力等特點(diǎn)，比傳統(tǒng)材料有著不可比擬的優(yōu)越性。土工合成材料在道路工程中有著不可估量的前景。

關(guān)鍵詞：土工合成材料；道路工程；聚合物

隨著科技的飛速發(fā)展，道路工程也進(jìn)行了一場新的變革。土工合成材料越來越廣泛的使用在大型工程當(dāng)中，發(fā)揮著巨大的作用。它以塑料、化纖織物以及人造橡膠等工業(yè)聚合物為原材料，制造成各類產(chǎn)品，有著加強(qiáng)土體的作用。

1 土工合成類材料的組成類別和主要作用

1.1 土工合成材料的組成類別

（1）土工織物。土工織物由有紡布和無紡布組成。這類材料的透水性能良好，無紡布形狀大部分是針刺形狀的，強(qiáng)度一般，但是具有較大的延伸形變率，可以適應(yīng)比較大的變形。有紡布在生產(chǎn)中將冷卻好的塑料膜切成細(xì)條狀，經(jīng)過拉伸形變讓材料大分子定向排列，制作成扁絲，有紡布因此具有較高的強(qiáng)度，但延伸率較低。

（2）土工膜。土工膜指的是在土建工程中使用的塑料薄膜、橡膠類和瀝青類等材料。這種材料防水性比較好，可以在防滲工程中采用，多用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的防水材料，比如粘土、混凝土和灰土等材料。

（3）特殊材料。特殊材料包括有土工網(wǎng)、土工墊、土工格珊、土工模袋和土工泡沫塑料等材料。

土工網(wǎng)是一種有著較大孔眼并且剛度比較大的平面結(jié)構(gòu)或者是三維立體結(jié)構(gòu)的土工合成材料。這種材料主要用作坡面的防護(hù)、軟基加固、復(fù)合排水材料等方面。

土工墊是一種用特殊的合成材料制作成的三維立體結(jié)構(gòu)，多為長絲成形的三維透水聚合物網(wǎng)狀墊，土工墊常用做防水防沖蝕等保護(hù)工程。這種材料剛度較大并且側(cè)限能力比較強(qiáng)。

土工格柵是一種經(jīng)過拉伸作用成形的的一種方形的聚合物板材，土工格柵在制造過程中進(jìn)行了定向拉伸，聚合物分子會(huì)沿著拉伸作用力的方向定向排列，分子間的鏈接力大幅增大，抗拉力得到顯著提升，這種材料常常被用作為加強(qiáng)土結(jié)構(gòu)。

土工泡沫塑料是一種新型的化工材料，這種材料是一種運(yùn)用超輕型土工材料合成，常常在鐵路公路工程中用作地基填料，有著降低地基附加應(yīng)力，并且能夠增大地基的穩(wěn)定性能減少地基沉降量。

1.2 土工合成材料的主要作用

（1）隔離作用。在道路工程中將土工合成材料放置在土料和地基之間，可以將分類不同的土粒分離開來，避免了相互混合和發(fā)生土粒流失的現(xiàn)象，保證了材料的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和完整性。

（2）防護(hù)作用。在道路施工過程中當(dāng)一種比較集中的應(yīng)力從一種物體傳遞到另一種物體的時(shí)候，土工合成材料可以在兩種物體之間起到減輕作用力的作用。有的比較厚的合成材料在物體表面能起到保溫的作用。在道路工程中使用這些材料可以減輕車輛對基土的影響，防止路面出現(xiàn)裂隙。

（3）排水作用。在道路排水工程中，使用一些厚的無紡布和復(fù)合型土工合成材料可以在土體中形成一條排水通道，把土中的水分匯聚起來，讓這些水分順著材料平面排除土體，從而保護(hù)了工程的安全性。

（4）過濾作用。在道路工程中將土工合成材料置放在相鄰兩土層之間，可以讓土中的水分通過無紡布排除，同時(shí)還可以避免土顆粒的流失，防止土體失穩(wěn)發(fā)生。

（5）防滲漏作用。土工膜等復(fù)合型土工合成材料可以在各種道路工程中用作防滲漏材料。土工合成材料相比較傳統(tǒng)材料有著防滲透性強(qiáng)，造價(jià)低廉，安裝方便等特點(diǎn)。

（6）加筋作用。一些土工合成材料有著極強(qiáng)的抗拉抗剪強(qiáng)度，將這些材料埋入土體中，可以承受相當(dāng)可觀的壓力。能夠增加土體的穩(wěn)定性，提高土體的強(qiáng)度。

2 土工合成材料在道路工程的用途

土工合成類材料在使用過程中一般具有兩個(gè)左右的功效。在實(shí)際道路工程施工時(shí)，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況選用適合的土工合成材料。在道路工程施工中，土工合成材料大致有以下幾個(gè)方面的用途：

2.1 加筋作用

在一些特定的道路地段，為了使路堤的穩(wěn)定性提高，減少路堤的沉降量，節(jié)約成本等目的，應(yīng)當(dāng)使用土工合成材料對路堤進(jìn)行加筋。路堤加筋通常使用的土工合成材料有：土工織物、土工網(wǎng)和土工格珊等。路堤加筋完成后水平加筋表面跟土面之間的摩擦力方向跟相對位移的方向相互平行，能有效的提高路堤的抗剪強(qiáng)度。所以選用這方面的材料必須具有良好的抗拉和抗剪強(qiáng)度。同時(shí)為了保證排水良好，避免土工合成材料遭受侵蝕，原地表面應(yīng)該鋪設(shè)30～50cm厚的砂石，再鋪設(shè)土工合成材料。

在橋梁工程中，橋涵橫穿公路造成構(gòu)造物跟構(gòu)造臺(tái)之間的背填土剛度懸殊，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象。針對這種情況，就需要對背填土采用土工合成類材料進(jìn)行加筋。主要是利用構(gòu)造物和土工合成材料之間的錨固力和回填土之間的界面摩擦力，將構(gòu)造物和回填土連接成一體，提高整體性，減輕不均勻沉降。

2.2 過濾排水

路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性跟水有密不可分的關(guān)系。路基路面病害現(xiàn)象的發(fā)生最主要是水引發(fā)的。因此在路基路面設(shè)計(jì)施工和維護(hù)中，做好系統(tǒng)排水尤為重要。在道路排水工程中，土工合成材料與其他排水系統(tǒng)能夠充分結(jié)合，形成完整的排水系統(tǒng)，能夠較為有效的排除，地表跟地下多余的水分。同時(shí)在排水工程中大范圍使用土工合成材料能夠縮短工期，降低成本，功效顯著等優(yōu)點(diǎn)。土工合成材料可以跟其他材料配合使用也可以單獨(dú)使用。用于過濾排水的材料多為無紡織物。

2.3 路基防護(hù)

路基是由大面積的巖土構(gòu)成的構(gòu)造物，并且絕大部分暴露在露天環(huán)境中，長期接受大自然的各種風(fēng)化作用，長久以來路基的物理化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。由此可見，路基防護(hù)工程的優(yōu)劣直接影響著路基的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。路基防護(hù)包含坡面的防護(hù)和沖刷防護(hù)。針對這種防護(hù)工程，可以采用材質(zhì)堅(jiān)韌，可塑性好的土工合成材料，用來降低防護(hù)工程的成本。

坡面防護(hù)的作用是，避免路基邊坡在雨季收到雨水的沖刷、降低晝夜溫差和濕度差的影響?？梢杂行У臏p緩軟弱層的風(fēng)化、破碎進(jìn)程，從而起到保證路基穩(wěn)定性的目的。針對土質(zhì)邊坡防護(hù)工程選用的方法主要有：可以拉伸的草皮、固定播種的草種布等集中方法。用于坡面防護(hù)的材料可以選用土工網(wǎng)或者土工格柵。

當(dāng)?shù)缆酚龅接昙?，雨水沖刷路基，會(huì)造成路基失穩(wěn)，針對這種現(xiàn)象要進(jìn)行沖刷防護(hù)作業(yè)。沖刷防護(hù)可以降低水流對路基沖刷造成的影響。沿著路基應(yīng)當(dāng)填充土工織物或者土工膜袋。

2.4 對路面裂隙的防護(hù)

道路工程中使用土工合成材料可以減輕因應(yīng)力產(chǎn)生的裂隙向上擴(kuò)張，可以有效的減輕瀝青路面的車印痕，也可以抑制路面的瀝青層產(chǎn)生反射裂隙，通過使用土工合成材料可以有效的提高瀝青路面的使用壽命。對于路面裂隙防護(hù)可以采用的土工合成材料有土工織物和玻纖網(wǎng)等。在選擇材料時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮下面重要因素：

（1）材料的耐熱要求。土工合成材料主要用于瀝青路面跟半剛性基層之間，選用材料時(shí)候一定要充分考慮到耐熱性，一般要求要能承受170℃以上的高溫。

（2）抗裂隙要求。在施工中土工合成材料起到抗應(yīng)力的作用，如果在半剛性基層產(chǎn)生裂隙，鋪設(shè)在基層上面的土工合成材料在車輛行駛壓力作用下，裂隙出將產(chǎn)生抗拉力，會(huì)減少道路使用壽命。針對這種情況選用土工合成材料時(shí)候一定要求具有較強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度。

（3）頂破要求。如果出現(xiàn)裂隙，裂隙出的土工合成材料可能會(huì)被頂破，為此選用材料時(shí)不僅土工合成材料要有足夠的強(qiáng)度還要有一定的延伸率。

3 結(jié)束語

為了使道路工程的質(zhì)量提高，縮短工期，降低成本，延長道路的使用年限，在施工過程中使用土工合成材料是一種比較方便可行的方法。經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)踐可以充分證明，在道路工程中使用土工合成材料不僅可以保證工程的質(zhì)量，還可以縮短工期，降低成本，在新世紀(jì)土工合成材料有著廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]廖正環(huán).公路工程新材料及其應(yīng)用指南[M].北京：人民交通出版社，2004（5）：120～140.

[2]鄧衛(wèi)東.土工合成材料及其在公路工程中的應(yīng)用[J].公路，2011（8）：22～24.

[3]陳洪江.土工織物在道路反射裂縫防治中的應(yīng)用[J].武漢城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（3）：13～17.