土工合成材料在干線公路養(yǎng)護工程中的應用

陳東紅

山西省公路局朔州分局，山西 朔州 036002

本文結(jié)合土工合成材料的特性及作用介紹了其在水泥混凝土路面維修補強、治理瀝青路面龜、網(wǎng)裂病害及舊路拓寬改造中的應用。

土工合成材料；干線公路；養(yǎng)護工程；應用

隨著干線公路近年來的高速發(fā)展,公路等級逐年提高,公路養(yǎng)護作業(yè)標準不斷提高，社會公眾對公路公共服務水平的要求日益提升。在干線公路養(yǎng)護水平需要不斷提高的同時,養(yǎng)護經(jīng)費短缺的矛盾顯得更加突出，公路養(yǎng)護工作面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。新時期干線公路養(yǎng)護必須樹立科技創(chuàng)新的理念, 以新材料、新工藝、新設備的開發(fā)應用為手段,逐步實現(xiàn)干線公路的快速暢通、節(jié)能高效。土工合成材料是一種高分子聚合物產(chǎn)品，作為新型材料，在工程建設各個領(lǐng)域均得到廣泛應用，現(xiàn)根據(jù)自己近年來工作經(jīng)驗，對土工合成材料在干線公路養(yǎng)護工程中的應用作一簡單介紹。

1 土工布在水泥混凝土路面維修補強中的應用

水泥混凝土路面由于強度高、耐久性好，能夠承受重交通的作用，在干線公路交通運輸中起著非常重要的作用。但其在長期使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)錯臺、裂縫、板角斷裂、沉陷、拱起等各種病害，使得路面平整度差，行車顛簸，嚴重影響道路正常使用功能。在養(yǎng)護經(jīng)費相對緊張，無法進行大修的情況下，在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青砼結(jié)構(gòu)層是一種簡單有效且切實可行的修復措施。但如果直接進行加鋪，由于原水泥混凝土板溫縮及荷載作用下變形，當舊水泥混凝土板位移產(chǎn)生的拉應力超過瀝青結(jié)構(gòu)層的抗拉強度時，瀝青結(jié)構(gòu)層就會自然開裂，進而在雨水等外界條件作用下導致瀝青結(jié)構(gòu)層破壞。

加鋪瀝青結(jié)構(gòu)層前，在舊水泥混凝土路面鋪設土工布，可以很好地防止加鋪層開裂。由于土工布較大的變形能力和抗拉強度，吸收和擴散了混凝土結(jié)構(gòu)中的應力，避免了應力集中現(xiàn)象的發(fā)生，舊水泥混凝土裂縫位移通過土工布使應力擴展至更寬的范圍。浸透瀝青油的土工布作為一個保溫層，抑制了溫度型反射裂縫的發(fā)生及其發(fā)展。另外，土工布浸透瀝青黏結(jié)油后，作為一個防水層，可有效抑制地表水軟化地基及地基毛細水向上破壞面層，從而減小瀝青結(jié)構(gòu)層在反射開裂處的剝離破壞。實踐證明，在舊水泥混凝土路面上鋪設專用土工布可以有效地解決水泥砼路面裂縫等病害問題，減緩瀝青加鋪層反射開裂，而且鋪設土工布的價格與鋪設一層1厘米厚瀝青砼相當，因此鋪設土工布成效明顯，價格適宜，值得廣泛推廣。

在土工布鋪設施工時要注意：對舊路面嚴重病害進行處理；保持舊路的平整；鋪設前選用普通瀝青作黏層油，加熱至150°～177°，按試驗確定用量（一般在1.1 kg/m2～1.6kg/m2之間）均勻噴灑；土工布鋪設應平整，無折皺，縱向搭接處寬度宜不小于10cm。

2 玻纖土工格柵在治理瀝青路面龜、網(wǎng)裂病害中的應用

瀝青砼面層龜裂、網(wǎng)裂是瀝青路面長期運營后最為常見的病害，這些病害在早期可以通過微表處、同步碎石封層技術(shù)來改善路面技術(shù)狀況。如果病害較為嚴重，養(yǎng)護資金相對緊張，無法進行大修時，可以采用加鋪瀝青砼罩面層的措施進行中修補強。

目前干線公路中超齡油路還比較多，而這些超齡油路龜、網(wǎng)裂現(xiàn)象特別嚴重，雖然十一五期間，進行了很大力度的大修改造，但進行大修改造成本高，受資金限制，部分路段仍無法進行大修徹底改造，只能通過加鋪進行中修補強。但是單純地進行加鋪，有時效果不是很好，裂縫還會繼續(xù)反射上來。反射裂縫本身對罩面層的使用性能影響不大，但受雨、雪、冰凍及大氣環(huán)境等因素的影響，常常使得裂縫迅速向四周擴展，從而縮短罩面層壽命。另外，單純設置加鋪層還有一些弊端，比如加鋪層太薄不能滿足技術(shù)要求，增加加鋪層厚度必將增加路面造價，而且加鋪層太厚的話在夏季高溫情況下瀝青混合料高溫蠕變易產(chǎn)生車轍。

根據(jù)國內(nèi)外近年來的實踐經(jīng)驗，在舊路面上預先鋪設玻纖土工格柵可以很好地解決這個問題。玻璃纖維土工格柵是一種增強路面及路基的新型優(yōu)良土工材料，產(chǎn)品以無堿玻璃纖維長絲為主要原料，采用獨特的經(jīng)編織造工藝編織，經(jīng)特殊膠料涂覆而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料。玻纖格柵具有高抗拉強度、低延伸率、無蠕變，與瀝青混合料的相容性好、物理化學性能穩(wěn)定、耐高溫、嵌鎖與限制作用強等特點，其主要作用為均勻傳遞軸載，并將反射裂縫應力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向。舊路面加鋪過程中鋪設玻纖格柵，玻纖格柵的模量很大，作為剛度大的硬夾層，抑制應力，釋放應變，有效地改善路面結(jié)構(gòu)應力分布，同時玻纖格柵作為瀝青混凝土加筋材料，增強了加鋪層結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪能力，抵抗和延緩由于舊路面反射裂縫的發(fā)生，從而大大地提高路面的使用壽命。

玻纖格柵鋪設施工時要注意：保持舊路面表面清潔干燥；鋪設格柵之前需灑粘層油,粘層油如使用乳化瀝青,則需在完全破乳干燥后鋪設格柵；格柵鋪設時，保持其平整、拉緊，不得起皺，使格柵具備有效的張力，張拉伸長率應在1%～1.5%之間；格柵搭接寬度宜不小于20cm，橫向搭接寬度宜不小于15cm；格柵鋪設固定完畢后，須用光輪壓路機適度碾壓穩(wěn)定，使格柵與原路表面黏結(jié)牢固。

3 土工格柵在干線公路舊路拓寬改造中的應用

在養(yǎng)護工程建設中，部分公路由于等級較低需要進行拓寬改造，拓寬時在新舊路基結(jié)合部，由于新舊路基和路面結(jié)構(gòu)層強度不一，地基沉降存在差異，為道路開裂留下隱患。新填路基沉降量較大，而舊路基已完成大部分的工后沉降，這就不可避免地在新舊路基結(jié)合部產(chǎn)生一個沉降差值突變點，成為道路產(chǎn)生裂縫的主要原因。

將土工格柵應用在新舊路基結(jié)合部位，可以有效防止路基不均勻沉降。土工格柵為柔性材料，它可以承受較大的拉應力，將其布置在土體的拉伸變形區(qū)，土的拉應力傳給土工格柵，使加筋土體成為抗拉構(gòu)件。當鋪設了格柵的土體受荷載作用時，埋在土內(nèi)的土工格柵，與周圍土之間不僅有摩擦作用，而且由于土石料嵌入其開孔中，與土體產(chǎn)生相互嵌固作用的效應，它與土的摩擦系數(shù)可以高達0.8～1.0，土工格柵與土體間咬合鑲嵌的摩擦阻力制約了土體的側(cè)向變形。高抗拉性使加筋后土體強度遠遠高于未加筋土，極大地提高了路基土承受剪應力的能力，一定程度上改善了正常路堤橫斷面上的沉降狀況，使得橫斷面上的沉降趨于均勻，因此縮小了新舊路基結(jié)合部的差異沉降，減少了新舊路基結(jié)合部位路面縱、橫向裂縫的產(chǎn)生。

在鋪設土工格柵時應注意：一般舊路基拓寬，采用在路基頂鋪設3層格柵即可，當路基拓寬較大且邊坡較緩時，宜在路基頂鋪設5層格柵；土工格柵最好采用全寬鋪設，最小不應小于加寬部分的3/4，鋪設層間距以0.5m左右為宜；當加寬部分填土高度大于3m時，宜采用縱向（垂直路線方向）極限拉力大于或等于60kn/m，橫向（平行路線方向）極限拉力大于或等于20kn/m的鋼塑土工格柵，延伸率≤5%。

土工合成材料作為新型的合成型材料,具有隔離、排水、反濾、加筋、防滲、防護等多種作用，且經(jīng)久耐用、施工快速、操作簡單、儲運方便、造價較低。我們通過在干線公路養(yǎng)護工程中的應用，解決了許多養(yǎng)護工作中長期存在的問題，由于其材料的特性及價格優(yōu)勢，相信其在未來發(fā)展前景將會更加廣闊。

[1]公路土工合成材料應用技術(shù)規(guī)范,JTJ/T 019—98.人民交通出版社

[2]姚佳良，周志剛，唐杰軍.公路工程復合材料及其應用.湖南大學出版社,2005-09

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.036

陳東紅（1980.5-），男，漢族，出生于山西省朔州市懷仁縣，1999年畢業(yè)于山西省交通學校，道路與橋梁專業(yè)，工程師。