淺析土工布在膨脹土路堤處治中的應(yīng)用

王欽+連榮軍

摘 要：隨著公路建設(shè)速度的不斷加快，膨脹土路堤處治技術(shù)水平也得到了極大的提升。土工布作為一種土工合成材料，其原材料以滌綸、丙綸為主，由纖維成網(wǎng)再通過外力纏結(jié)加固或粘合加固方法制成的纖維結(jié)構(gòu)制品。它在路基沉陷、軟基加固、防治翻漿冒泥、防治路基凍融等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在膨脹土路堤中加入土工布，可全面提升工程質(zhì)量。本文在充分了解土工布概況的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例對其施工設(shè)計、施工工藝進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：土工布；膨脹土路堤；處治技術(shù)

一、土工布的概況

土工合成材料最早在上個世紀(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。其性能分為：物理性能與化學(xué)性能。第一，物理性能。土工布在溫度為20攝氏度時的比重為1.38，熔點260℃。因此不宜燃燒。在溫度為25℃相對濕度為65%時，其吸濕率為0.4%。而在溫度為25℃相對濕度為100%時的相對濕度為0.6～0.8%，所以當(dāng)濕度變化時布的大小不變。它的抗老化性和抗斷裂性也很高。第二，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)過試驗發(fā)現(xiàn)，土工布不受任何試劑和氧化還原劑的影響。

二、膨脹土路堤處治中土工布的設(shè)計

某公路工程地處亞寒帶，夏季氣候濕潤多雨，冬季寒冷，膨脹土層孕育深厚。利用膨脹土填筑路堤，其壓實后的膨脹土與天然原狀結(jié)構(gòu)膨脹土的工程特性有很大的不同，主要是壓實土的膨脹潛勢較原狀土要大許多。填土的密實度越大，含水量越低，則土浸水后，其膨脹量和膨脹力也越大；如在相同壓實含水量下，密度越高，其膨脹量和膨脹力也越大，浸水后，強(qiáng)度大幅度下降。因此，選用膨脹土作為填料，應(yīng)根據(jù)公路等級、土的脹縮特性，填土層位等具體情況，并結(jié)合實踐經(jīng)驗采用一定的處治方法，以保證膨脹土路堤填筑含水量的穩(wěn)定，防止病害的產(chǎn)生。本工程K621+110～K621+260段是利用膨脹土修筑路堤，膨脹土填料經(jīng)擾動后其膨脹性為弱～中膨脹土，天然含水量較大，土體的壓縮性低，在壓實狀態(tài)下膨脹潛勢較大。

1、K621+110～K621+260修筑路堤前為一魚塘，地下水活動豐富，在路堤基底鋪設(shè)土工布可以切斷毛細(xì)水的上升，防止基底受水分入滲而產(chǎn)生軟化，從而防止路堤產(chǎn)生破壞。

2、通過隔一定間距鋪設(shè)土工布，調(diào)節(jié)路堤內(nèi)的應(yīng)力分布，使路堤填土的沉降量得到一定程度的均化，減少不均勻沉降。

3、所選用的土工布是短纖針刺非織造土工布，孔隙率較大，透水性好。為膨脹土提供了良好的排水面，加速土體的固結(jié)，提高路堤的承載力。

4、該段膨脹土填料的CBR值較低，在膨脹土路堤中隔一定間距滿鋪土工布，可使路堤的強(qiáng)度得到提高。根據(jù)已有研究資料表明：加土工布與不加土工布相比，路基的強(qiáng)度指標(biāo)CBR值約提高20%，即加鋪土工布后，路堤的強(qiáng)度得到提高。

5、當(dāng)路堤中有軟弱區(qū)域存在時，土工布起隔離作用，可減弱軟弱區(qū)域?qū)φ麄€路基穩(wěn)定性的影響。

6、膨脹土填筑前先用水穩(wěn)性好、顆粒較大的好土填筑，以削弱地下水的上升對路堤底部的影響。膨脹土的填筑過程中每隔兩層填土及四層填土全斷面鋪一層土工布，鋪設(shè)的土工布選用無紡?fù)凉げ?，在路基邊緣兩邊予?m的包邊長度以反包。填筑完畢后邊坡兩邊1m范圍用DAH溶液噴播改良。

土工布間距的設(shè)定主要是依據(jù)《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》及過去國內(nèi)外土工布使用的相關(guān)經(jīng)驗，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較分析而定出來。通過在試驗路段鋪筑上述方案，最終得到價格性能比比較合理的土工布處治膨脹土路堤的方案。

三、膨脹土路堤處治中土工布鋪筑施工工藝

1、施工前準(zhǔn)備

（1）開工前，應(yīng)在全面熟悉設(shè)計文件交底的基礎(chǔ)上，進(jìn)行現(xiàn)場核對和施工調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時根據(jù)有關(guān)程序提出修改意見并報請變更設(shè)計。

（2）根據(jù)現(xiàn)場收集到的情況、核實的工程數(shù)量，按工期要求、施工難易程度和人員、設(shè)備、材料準(zhǔn)備情況，編寫實施性的施工組織設(shè)計，并報監(jiān)理工程師審批。

（3）土工布選用，土工布運(yùn)往工地后，要整齊堆放在料棚內(nèi)，防止日曬雨淋，并保持通風(fēng)、干燥，保證所使用的材料性能不受影響。同時對每批運(yùn)到工地的土工布均要檢查出廠檢驗單、產(chǎn)品合格證，而后抽樣送檢，確保工程中使用合格的土工布。

2、土工布的鋪設(shè)

基底施工滿足要求后，開始鋪設(shè)第一層土工布。鋪設(shè)方法為將土工布自路邊緣向路中線方向沿路基橫斷面水平攤鋪展開，鋪筑寬度為橫斷面寬度。鋪設(shè)土工布的土層表面應(yīng)平整，表面嚴(yán)禁有碎、塊石等堅硬凸出物；在距土工布8cm以內(nèi)的路堤填料，其最大粒徑不得大于6cm。 土工布攤鋪時用人工拉平，保持平順、松緊適度，同時用長10cm竹簽固定每截土工布的四角。兩邊各留出1m伸出路邊緣作反包用。并將予留的土工布沿修整后的坡面反包上來，并在壓實好的上一層土用竹簽在距路基邊緣20cm處固定。土工布鋪好以后，應(yīng)及時填筑填料，以避免其受到陽光過長時間的直接暴曬，強(qiáng)度減弱。一般情況下，間隔時間不應(yīng)超過48h。相鄰?fù)凉げ嫉拇罱訉挾葹?0cm，使高端壓在低端上，保證接頭處不滲漏。不同層面的聯(lián)接位置相互錯開1m，以增強(qiáng)其整體效應(yīng)。

3、膨脹土填料的填筑

路堤強(qiáng)度指標(biāo)是用在最佳含水量下成型的CBR試件泡水4天后所得的CBR值表示。CBR大于3%可用于路堤主填區(qū)，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。但對膨脹土來說，在最佳含水量下所得的CBR值往往不能滿足規(guī)范的要求。這使得人們往往對CBR值不滿足規(guī)范要求的膨脹土棄之不用，造成了大量的棄方。實際上，每一種土都有其對應(yīng)的最佳CBR值，在這一值下，路基土體的強(qiáng)度是穩(wěn)定的，路堤也能達(dá)到要求的壓實度。從這一思路出發(fā)，我們對K621+110～K621+260段填料進(jìn)行了不同含水量不同干密度下的CBR值試驗。通過試驗得出，在重型擊實功下，該填料的CBR值隨著擊數(shù)的增大而增大，隨稠度的增大而減少。CBR的最佳值在重型3*98擊，稠度1.05-1.1左右獲得最佳，其值為2.2%，壓實度K≥90%。因此現(xiàn)場施工時以1.1稠度所對應(yīng)的含水量±2%作為現(xiàn)場填筑的含水量控制標(biāo)準(zhǔn)，用重型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓實控制，壓實度是能夠達(dá)到90%，在這一標(biāo)準(zhǔn)下，土體所對應(yīng)的含水量與塑限接近，既有效控制了路堤的脹縮變形，又使土體的強(qiáng)度得到了保證。 膨脹土填料粒徑應(yīng)控制在15cm以下，以避免由于土塊尺寸較大而導(dǎo)致壓實過程中土塊之間的架空現(xiàn)象。由于膨脹土的天然含水量較大，因而施工時需要適當(dāng)?shù)姆瓡瘢瓡駮r盡量保持土的分散狀態(tài)，使含水量達(dá)到重型標(biāo)準(zhǔn)可壓實的要求。碾壓機(jī)具應(yīng)采用接觸應(yīng)力較大的壓實設(shè)備。由于膨脹土的結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，具有各向異性的特點，所以選用接觸應(yīng)力較大的壓實設(shè)備，以破壞膨脹土的結(jié)構(gòu)性和各向異性。每層填土松鋪厚度為30cm左右，不得大于30cm。碾壓后層厚控制在20-22cm左右。壓路機(jī)碾壓時，前后兩次輪跡應(yīng)有0.4-0.5m重疊，前后相鄰地段也要重疊1-1.5m，特別是邊沿地段，壓路機(jī)要與線路方向成45°角碾壓，以保證全區(qū)段碾壓密實。碾壓完成后，宜在2小時內(nèi)完成檢驗工作，在4-6小時內(nèi)完成上土覆蓋。壓實度的檢測采用灌砂法測定。檢測點數(shù)為普通土路基填筑增加1倍。

四、結(jié)束語

綜上所述，伴隨公路等級的逐步提提升，膨脹土問題愈加嚴(yán)重。選取土工布處治膨脹土路堤，可有效提升工程質(zhì)量，為全面發(fā)揮土工布的作用，鋪筑時要注意平順、松緊適度。只有這樣才能降低路堤病害程度，提升工程質(zhì)量。

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