土工合成材料在干線公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)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(bǔ)強(qiáng)、治理瀝青路面龜、網(wǎng)裂病害及舊路拓寬改造中的應(yīng)用。

土工合成材料；干線公路；養(yǎng)護(hù)工程；應(yīng)用

隨著干線公路近年來的高速發(fā)展,公路等級(jí)逐年提高,公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，社會(huì)公眾對(duì)公路公共服務(wù)水平的要求日益提升。在干線公路養(yǎng)護(hù)水平需要不斷提高的同時(shí),養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)短缺的矛盾顯得更加突出，公路養(yǎng)護(hù)工作面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。新時(shí)期干線公路養(yǎng)護(hù)必須樹立科技創(chuàng)新的理念, 以新材料、新工藝、新設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用為手段,逐步實(shí)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(shè)各個(gè)領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)根據(jù)自己近年來工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)土工合成材料在干線公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用作一簡(jiǎn)單介紹。

1 土工布在水泥混凝土路面維修補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用

水泥混凝土路面由于強(qiáng)度高、耐久性好，能夠承受重交通的作用，在干線公路交通運(yùn)輸中起著非常重要的作用。但其在長(zhǎng)期使用過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、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(yán)重影響道路正常使用功能。在養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)相對(duì)緊張，無法進(jìn)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(jiǎn)單有效且切實(shí)可行的修復(fù)措施。但如果直接進(jìn)行加鋪，由于原水泥混凝土板溫縮及荷載作用下變形，當(dāng)舊水泥混凝土板位移產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過瀝青結(jié)構(gòu)層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，瀝青結(jié)構(gòu)層就會(huì)自然開裂，進(jìn)而在雨水等外界條件作用下導(dǎo)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(shè)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(qiáng)度，吸收和擴(kuò)散了混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力，避免了應(yīng)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(yīng)力擴(kuò)展至更寬的范圍。浸透瀝青油的土工布作為一個(gè)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(gè)防水層，可有效抑制地表水軟化地基及地基毛細(xì)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(shí)踐證明，在舊水泥混凝土路面上鋪設(shè)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(shè)土工布的價(jià)格與鋪設(shè)一層1厘米厚瀝青砼相當(dāng)，因此鋪設(shè)土工布成效明顯，價(jià)格適宜，值得廣泛推廣。

在土工布鋪設(shè)施工時(shí)要注意：對(duì)舊路面嚴(yán)重病害進(jìn)行處理；保持舊路的平整；鋪設(shè)前選用普通瀝青作黏層油，加熱至150°～177°，按試驗(yàn)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(shè)應(yīng)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(yīng)用

瀝青砼面層龜裂、網(wǎng)裂是瀝青路面長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)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(yán)重，養(yǎng)護(hù)資金相對(duì)緊張，無法進(jìn)行大修時(shí)，可以采用加鋪瀝青砼罩面層的措施進(jìn)行中修補(bǔ)強(qiáng)。

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(yán)重，雖然十一五期間，進(jìn)行了很大力度的大修改造，但進(jìn)行大修改造成本高，受資金限制，部分路段仍無法進(jìn)行大修徹底改造，只能通過加鋪進(jìn)行中修補(bǔ)強(qiáng)。但是單純地進(jìn)行加鋪，有時(shí)效果不是很好，裂縫還會(huì)繼續(xù)反射上來。反射裂縫本身對(duì)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(kuò)展，從而縮短罩面層壽命。另外，單純?cè)O(shè)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(jià)，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(guó)內(nèi)外近年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在舊路面上預(yù)先鋪設(shè)玻纖土工格柵可以很好地解決這個(gè)問題。玻璃纖維土工格柵是一種增強(qiáng)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(zhǎng)絲為主要原料，采用獨(dú)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(qiáng)度、低延伸率、無蠕變，與瀝青混合料的相容性好、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、嵌鎖與限制作用強(qiáng)等特點(diǎn)，其主要作用為均勻傳遞軸載，并將反射裂縫應(yīng)力由垂直方向轉(zhuǎn)為水平方向。舊路面加鋪過程中鋪設(shè)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(yīng)力，釋放應(yīng)變，有效地改善路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，同時(shí)玻纖格柵作為瀝青混凝土加筋材料，增強(qiáng)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(shè)施工時(shí)要注意：保持舊路面表面清潔干燥；鋪設(shè)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(shè)格柵；格柵鋪設(shè)時(shí)，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(zhǎng)率應(yīng)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(shè)固定完畢后，須用光輪壓路機(jī)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(yīng)用

在養(yǎng)護(hù)工程建設(shè)中，部分公路由于等級(jí)較低需要進(jìn)行拓寬改造，拓寬時(shí)在新舊路基結(jié)合部，由于新舊路基和路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)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(gè)沉降差值突變點(diǎn)，成為道路產(chǎn)生裂縫的主要原因。

將土工格柵應(yīng)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(yīng)力，將其布置在土體的拉伸變形區(qū)，土的拉應(yīng)力傳給土工格柵，使加筋土體成為抗拉構(gòu)件。當(dāng)鋪設(shè)了格柵的土體受荷載作用時(shí)，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(yīng)，它與土的摩擦系數(shù)可以高達(dá)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(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未加筋土，極大地提高了路基土承受剪應(yīng)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(shè)土工格柵時(shí)應(yīng)注意：一般舊路基拓寬，采用在路基頂鋪設(shè)3層格柵即可，當(dāng)路基拓寬較大且邊坡較緩時(shí)，宜在路基頂鋪設(shè)5層格柵；土工格柵最好采用全寬鋪設(shè)，最小不應(yīng)小于加寬部分的3/4，鋪設(shè)層間距以0.5m左右為宜；當(dāng)加寬部分填土高度大于3m時(shí)，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(hù)等多種作用，且經(jīng)久耐用、施工快速、操作簡(jiǎn)單、儲(chǔ)運(yùn)方便、造價(jià)較低。我們通過在干線公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用，解決了許多養(yǎng)護(hù)工作中長(zhǎng)期存在的問題，由于其材料的特性及價(jià)格優(yōu)勢(shì)，相信其在未來發(fā)展前景將會(huì)更加廣闊。

[1]公路土工合成材料應(yīng)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(fù)合材料及其應(yīng)用.湖南大學(xué)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(xué)校，道路與橋梁專業(yè)，工程師。