土工合成材料的性能范文

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关键词：土工合成材料；加筋土；性能；应用

引言

在古代天然土工材料加筋土已得到应用，现代加筋土的概念被提出来后，人们设计了多种诸如强度较大的天然材料、钢筋、钢带、土工合成材料等加筋材料，加筋土技术从经验判断上升到理论设计阶段。随着合成纤维的飞速发展，土工合成材料加筋土技术已经与传统 的设计方法一样，被大众所接受认可，并逐步体现出它的优势。

1.土工合成材料的性能

1.1材料性能和类型

土工合成材料主要是以聚酯纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙纤维等高分子化学材料作为原材料而制成的各种类型产品，它是土木工程中应用的一种新型工程材料，具有排水、反虑、隔离、加固补强、保护和防渗等六个方面的性能。

土工合成材料有以制造方法分类的，也有以结构和性能分类的，还没有合理、明确的统一定义和分类。一般将土工合成材料分为广义土工织物、土工膜和土工复合产品。广义土工织物有土工布、土工编物、土工格栅、土工网、土工垫和土工模袋等，土工复合产品有复合土工膜、复合土工织物和复合防（排）水材料等。在我国，规范推荐主要使用土工格栅、复合土工带、复合拉筋带和土工织物等加筋材料。

1.2土工合成材料的优点

与传统工程材料相比，土工合成材料具有4个方面的优势：纤维习性、与土兼容协调、节省运输、施工简单且质量有保证。其中纤维习性的优势表现在抗拉强度高，具有一定范围的变形模量，化学结构稳定和纤维孔径小等方面。

2.土工合成材料加筋土的性能

加筋土作为一种复合材料，不仅需要了解土工合成材料本身的性能，还要探究土和土工合成材料相互作用的特性，通过试验求得筋土界面相互作用的一些参数，以此来判断加筋土性能的优劣。

2.1加筋土的试验方法

为了测试筋土界面摩擦特性参数，国外有直剪试验和拉拔试验标准[1]，而我国水利部规范[2]和交通部规范[3]也推荐采用直剪试验和拉拔试验，另外，我国纺织工业局制定有直剪试验标准《土工布及其有关产品摩擦特性的测定第一部分》（GB/T17635.1-1998）[4]。

直剪试验和拉拔试验的试验组成部分相同，分别由试验剪切盒（试验拉拔箱）、加载装置和量测装置组成。试验拉拔箱在《公路土木合成材料试验规程》（JTJ/T060-98）[3]中要求长×宽×高不宜小于25cm×20cm×20cm，而剪切盒尺寸不小于15cm×15cm，垂直加载都最好采用空气袋方式加载，拉拔试验的拉拔速率以1mm/min为标准，而剪切试验的剪切速率以0.02-3mm/min为标准。两种试验按水平加载方式不同可分为应力控制式和应变控制式，应变控制式要求剪切速率相等、各级的垂直荷载保持不变，因而应变控制式较之应力控制式能更加准确地测定出剪应力和位移曲线上的特征值，且操作方便，因而国内外均推荐利用应变控制式方法。

另外，为了得出加筋材料与剪切面呈一定角度时的剪切摩擦特性，日本开发出了倾斜剪切摩擦实验装置[5]，该试验装置滑动面的角度，上覆压力和加筋材料水平拉力可以自由设定，拉力由电动传感器控制。

2.2筋土界面相互作用参数

各规范一致认为两种试验的界面抗剪强度与法向应力呈线性关系，按照摩尔库仑强度理论表示，即：

各国对筋土界面似摩擦系数定义不同，造成计算结果差距较大，我国规范[7]计算得到的是反映了筋土间摩擦效应的综合强度参数，不同于传统概念上的由一个内摩擦角所表述的摩擦系数，而美国规范提出的摩擦系数 即为我国常用的摩擦系数比K。

3.土工合成材料加筋土的应用

利用土工合成材料的加固补强、排水和保护等性能，加筋土已广泛用于堤、挡墙的设计和施工中，而利用加固补强、隔离、嵌锁咬合的约束性能，加筋土也被用于地基的设计与施工中。此外，加筋复合地基，连续纤维加筋土，轻量土等也逐渐得到关注和研究。

4.结语

土工合成材料可以弥补普通材料的不足，当作为筋材与土结合形成土工合成材料加筋土后，这种加筋土复合材料极大地提高了土的抗剪强度和结构物的稳定性，从而被广泛地应用于多种工程中，并值得我们不断地深入研究。

参考文献：

[1]王钊.国外土木合成材料的应用研究[M].香港：现代知识出版社，2002.

[2]SL/T235-1999，土木合成材料测试规程[S].

[3]JTJ/T060-98，公路土木合成材料试验规程[S].

[4]GB/T17635.1-1998，土工布及其有关产品摩擦特性的测定[S].

[5]徐光黎，刘丰收，唐辉明.现代加筋土技术理论与工程应用[M].武汉：中国地质大学出版社，2004：39-57.

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关键词：土工布；有效孔径；测试方法；分析

土工布是用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材，也称土工纤维或土工薄膜。土工布根据加工方法不同可以划分为机织土工布、针织土工布、非织造土工布[1]。最为常用的是非织造土工布，它是使用机械的、化学的、热力的或者其他的方法，使纤维网固结在一起而形成的纤维结构材料[2]。

非织造土工布独特的纤维三维网络结构使其具有良好的排水性能和保沙土性能，以此代替传统的砂砾渗滤层，不仅可以节省投资而且还能缩短施工周期。土工布渗滤层设计及选用的重要依据是其透水性能和保土性能，而这两个性能的重要特征指标为其孔径。准确测定土工布的孔径有利于工程上更加合理地选用土工材料。本文结合实际工作经验，对土工布孔径测试方法归纳如下。

1 孔径参数

孔径参数主要包括有效孔径、特征孔径、平均孔径、最大孔径、最小孔径、泡点孔径、孔径分布、孔隙率等 ［3］。

1.1 有效孔径（Oe）

JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》中的定义如下：能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工织物中90%的孔径低于该值[4]。GB/T 14799—2005《土工布及其有关产品有效孔径的测定》中定义则如下：有效孔径是能有效通过土工布的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工布中90%的孔径低于该值[5]。

1.2 等效孔径EOS（或称表观孔径AOS）

SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中定义如下：以土工织物为筛布对颗粒料进行筛析，当一种颗粒料的过筛率（通过织物的颗粒料重量与颗粒料总重量之比）为5%时，则该颗粒粒径尺寸定为土工织物的等效孔径[6]。GB 50290—1998《土工合成材料应用技术规范》及SL/T 225—1998《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》中定义如下：土工织物的最大表观孔径[7-8]。JTJ/T 019—1998《公路土工合成材料应用技术规范》中定义如下：用于表示织物型土工合成材料孔隙大小的指标。采用不同的筛余率标准，可得到不同的等效孔径值[9]。

1.3 特征孔径

土工布的孔眼尺寸，相当于90%的土颗粒通过土工布时的最大颗粒尺寸[10]。该定义适合于土工布及其有关产品有效孔径测定中的湿筛法。

1.4 泡点孔径

滤布一侧的气体穿过滤布到达另一侧的水中而产生气泡，用此方法计算出滤布孔径[11]。

1.5 最大泡点孔径

当气体穿过滤布到达水中产生第一串气泡时的泡点孔径[11]。

1.6 孔径分布

对于给定试样，根据孔隙直径分布，计算某一孔径所对应孔隙的百分数[12]，可用来表征不同孔径在整个孔径分布中所占比例。

1.7 孔隙率

材料的孔隙体积与总体积的比值，反映土工布空隙程度的指标，它是影响土工布渗透性等水力性能的重要因素[13]。

目前，在各标准中，关于等效孔径、特征孔径的定义基本一致，均为用颗粒的尺寸来表示孔径的尺寸。泡点孔径则需要根据测量气泡出现时的压力差来计算出等效孔径。

2 孔径测试方法

土工布孔径测试方法分为直接法和间接法，直接法包括显微镜法、图像分析法等；间接法主要有干筛法、湿筛法、泡点法、水动力法和水银压入法等[14]。关于各方法的原理及其评价如表1所示。

直接法例如显微镜法。该法直接、直观和可靠，可以直接得出孔径的数量及大小，不会改变试样的原始状态，不污染损伤试样，尤其适用于薄型织物，但投影面上孔隙分布无法反映织物内部孔隙结构，因此此法只适合于规则的织物，且测试结果具有一定的随机性，代表性不足。

对于孔隙不规则的土工布测试一般用间接法。计算法虽然通过数学模型的建立及推理，具有一定的合理性，但参数的测定也不能脱离试验。水银压入法水银有毒且危害环境，负压排水法用水作为测孔介质方便无污染，但一直存在织物亲水性的问题难以解决；泡点法可获得较好的孔径分布曲线，却没有很好的模拟实际使用情况；渗透法虽省时、可靠，却不能获得孔隙分布曲线。鉴于各方法各有优劣，目前，国内外普遍采用的为筛分法。筛分法分为干筛法、湿筛法和动力水筛法。干筛法存在静电现象，影响结果的准确性；湿筛法试验条件接近实际工作条件，但水流不易控制，操作复杂；动力水筛法则需时太长。此3种方法各有其优缺点，干筛法由于方法较成熟，经验积累多，是目前国内用得最多的方法。

3 孔径测试标准

目前，国内外已有的孔径测试的标准、试验方法及适用范围如表2所示。

国内关于孔径测试的方法标准一共有4个，分为干筛法、湿筛法、泡点法、毛管流动孔隙仪法。其中GB/T 24219—2009适用范围限制为机织过滤布，而GTT TM 017—2010毛管流动孔隙仪法的适用范围为孔径为0.013μm～500μm的所有非织造材料，相比之下，干筛法、湿筛法的适用范围比较广泛。国内产品标准采用最多的也为筛分法，各产品标准采用的方法标准情况如表3所示。国内产品标准采用最多的为GB/T 14799—2005《土工布及其有关产品 有效孔径的测定 干筛法》，其次是湿筛法GB/T 17634—1998《土工布及其有关产品 有效孔径的测定 湿筛法》，主要在国标中采用。另外，交通部JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》及水利部SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中应用的方法均为标准自带方法，试验方法为干筛法，基本原理与GB/T 14799—2005相同。

4 结论

土工布越来越多地被用作公路、铁路、土木、水利等工程材料。孔径是土工布水力学特性中的一项重要指标，它反映土工织物的过滤性能，既可评价土工织物阻止土颗粒通过的能力，又反映土工织物的透水性，而土工布孔径的测定结果与其所选用的测试方法密切相关。目前国内外土工布孔径大小及分布测试方法各不相同，各有优缺点。因此研究土工布孔径测试方法对进一步推动土工布在工程建设中的应用具有非常重要的意义。

参考文献：

[1] 范晓玲，郭秉臣.非织造土工布的开发应用[J].非织造布，2001,9（1）：37-40.

[2] 朱诗鳌.土工合成材料应用[M]. 北京：科学技术出版社，1994: 1-2.

[3] 倪冰选，张鹏，杨瑞斌，等. 非织造土工布孔径分布测试方法研究[J].产业用纺织品，2011,246（3）：31-34.

[4] JTG E50—2006公路工程土工合成材料试验规程[S].

[5] GB/T 14799—2005 土工布及其有关产品有效孔径的测定 干筛法[S].

[6] SL/T 235—1999土工合成材料测试规程[S].

[7] GB 50290—1998土工合成材料应用技术规范[S].

[8] SL/T 225—1998水利水电工程土工合成材料应用技术规范[S].

[9] JTJ/T 019—1998公路土工合成材料应用技术规范[S].

[10] GB/T 13759—2009土工合成材料 术语和定义[S].

[11] GB/T 24219—2009 机织过滤布泡点孔径的测定[S].

[12] GTT TM 017—2010 纺织品 非织造材料孔隙特征测试方法[S].

[13] 魏取福，贺福敏，褚慧芬.针刺土工布压缩性能及孔隙率的分析[J].非织造布，1995,3：16-18.

[14] 吴正爱.干筛法测定土工织物孔径问题的探讨[J].东北水利水电，1989,56（2）：31-34.

[15] 吴凤彩.无纺土工织物孔径测量技术[J].岩土工程学报，2006,28（4）：495-503.

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【关键词】道路工程土工合成材料质量监理

中图分类号： U41 文献标识码： A 文章编号：

土工合成材料是岩土工程领域中的一种新型建筑材料，是以聚合物为原材料形成的纤维制品的总称。随着我国国民经济的高速发展，修建高等级公路的数量日益增多，对软土路基基础进行处理，已引起设计、施工和管理技术层的高度关注。土工合成材料在我国公路工程中已广泛应用于软基处理、边坡稳定、护岸护坡、支挡结构，道路翻浆防治、路基路面综合排水及沥青路面裂缝处理等方面，有效地减少路基的不均匀沉降，提高路堤的稳定性。因此，在施工和使用过程中，也有一定的难度。要充分发挥土工合成材料的良好使用性能，需根据具体的工程实际应用状况，综合考虑各种因素，选择合理的材料种类，并在施工中采取合适的施工方案。本文以监理的角度出发，对道路工程中土工合成材料的施工质量控制措施展开探讨。

一、土工合成材料的种类

1、土工织物

土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好，施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，则抗老化及耐久性能仍较高。

2、土工膜

土工膜一般可分为沥青和聚合物两大类。含沥青的土工膜目前主要为复合型的，沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜又根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。

3、土工格栅

土工格栅是一种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。土工格栅常作为加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。

4、塑料类

此类土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材，按其制造时拉伸方向的不同可分为单向拉伸和双向拉伸两种。由于土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向，加强了分子链间的联结力，达到了提高其强度的目的。其延伸率只有原板材的10％～15％。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。

5、玻璃纤维类

此类土工格栅是以高强度玻璃纤维为材质，有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。土工格栅是一种质量轻，具有一定柔性的平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。

二、施工前的准备工作

在施工前，施工技术人员应该及时了解和熟悉设计图纸，并熟悉与土工合成材料施工相关的标准和规范，在熟读图纸的过程中，及时发现出现的问题，发现不能进行施工或难以施工的地方，并做好记录，最后在图纸会审过程中解决这些问题；为了保证施工能够顺利进行，施工单位要在熟悉图纸之后做好施工组织设计及相关的技术措施准备，同时交予监理单位进行验收，监理单位在验收施工单位相关准备文件的同时，还需要对审批承包商所申报的材料及工艺试验、各项施工参数进行验收，保证与工程相关的各项准备工作能够顺利进行。施工单位要根据工程的具体特点制定各分项工程的检查、验收、签证、质量记录等标准化报表，编制工程质量控制流程图，以达到质量管理工作的规范化、标准化、制度化要求，使土工合成材料施工质量控制能够具备鲜明的可操作性。督促、帮助承包商建立健全其质量保证体系，使工程质量管理脉络清晰，责任明确，以保证工程质量管理工作顺利进行。

三、原材料的控制

为了保证土工合成材料的质量满足设计要求，应该指派专人进行材料的采购，在采购前需要对生产厂家进行实地考察，了解企业的生产资质、生产量等指标，保证他们生产的产品能满足质量要求。所选厂家的土工合成材料产品标准应符合设计要求与技术规范，供应量与交货速度应能满足施工进度的需要。在材料进场时，材料管理人员必须验收产品出厂合格证明、质量检验报告等相关文件，保证质量合格的产品才能进入施工现场。批准进场的材料应该分批堆放整齐，并做好相应防护工作，方便在材料使用前做好抽样检验试验工作。

土工合成材料的试验包括原材料的品质试验、缝合强度试验及力学性能测试，缝合强度试验主要用于检验承包商缝合施工工艺是否满足施工规范要求。通常试验检测由监理确认或统一选定有资质的社会检测单位来完成，但该选定宜依据招投标文件和施工合同的规定，并应加强对检测取样和检测结论的监理和签证。

四、施工过程控制

1、整平原地基

土工材料铺设前，将原软土地基方法处理后的地层表面，进行细致的整平，坑洼地带提前进行砂砾回填和找补，以防止不均匀沉降。场地平整完成后，需要由监理人员检验验收后才能进行下道工序。

2、填筑底层砂砾混合料

底层填筑料要严格按照设计进行备料和填筑，并且在填筑过程中分区段，分水位情况进行不同碾压机具的选择。对局部的不良地段进行人工挖除换填处理，不可将其视而不见，以防止影响上层填料的填筑质量，并严格控制填料厚度和压实度，使其符合松铺厚度和压实度的要求。

3、铺设底层土工织物

在铺设过程中土工材料不充许有间断，要形成一个连续整体。搭接长度要符合设计要求，并在锚固处加强检测，确保铺设平整、均匀，搭接符合设计要求，锚固牢靠。新开工点初次在开始铺设作业时，现场监理应到现场进行旁站，同时要求承包人自检人员到场，并随时检查施工是否规范。因为施工路段长，工作面多，监理人员应加强巡视检查，及时纠正不符合规范要求的以及不符合批准的施工工艺的施工，尽量避免大面积的返工损失。

4、填筑中间填料

在铺设好的土工织物上填筑填料时，一定要谨慎和小心，严格避免损坏而造成重新铺设。在碾压过程要严格控制碾压顺序和碾压速度，在土工织物孔隙内没有饱满填料之前，不能采用振动碾压，以防破坏土工织物竖向结构原理， 而造成土工织物内部机理的大面积损坏。

5、铺设顶层土工织物

在铺设顶层土工织物时，由于下层填料已经形成了良好的路基填料层，铺设相对比较快捷。铺设过程中同样要注意搭接、拉伸率的控制。

当土工合成材料铺设完毕后，应严格执行质检程序和工序验收制度，坚持在上一道工序未验收通过前不得进行下一道工序的施工。土工合成材料的施工过程中，施工队质检员随班跟踪检查，监理单位随机抽检。完成一个单元工程，便填好隐蔽工程单及单元工程质量评定表，按照道路工程施工质量等级评定标准，由施工单位自评，监理单位核定。所有单元工程完成后，及时进行分项工程的质量评定，填写分项工程质量评定表，由施工单位自评，监理单位复核。

五、结语

虽然土工合成材料施工简便，但其涉及学科领域较多，需要考虑的因素也随之增加。因此，在使用过程中，必须对不同应用目的、工程条件及结构设计等各方面因素综合考虑，根据工程性能要求，选择合适的材料类型，并在施工过程中，把握关键环节，控制施工过程质量。严格监理，才能使土工合成材料发挥出其最好的性能，保证工程质量符合使用要求。

【参考文献】

【1】张松风 浅谈施工监理中的质量控制 人江 2009

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关键词:土木合成材料 运用 施工工艺

一、目前我国沥青路面存在的问题

沥青路面以其行车舒适、噪音低、扬尘少、易维修等优点已占据我国公路建设的主导地位。然而,其中存在的弊端随着车辆的不断增加和人们过往的日益频繁,严重影响了沥青路面的使用效果。

一是使用寿命短,目前我国的沥青混凝土路面中使用寿命较长的为8年～12年,普遍短于设计使用寿命的15年～20年,再加上由于自然环境的影响和运行状况不良等因素,有的路面甚至刚刚使用了3、5年就需要整体翻修改造。费工费料不说,还严重影响人们的生活正常秩序。

二是路面的早期破坏严重,有的新路面开通后短的2、3年之内,长的8年左右就出现坑糟、开裂、车辙、剥落、泛油、抗滑性能不足等病害而需要维修。这些原因,除了交通量增长过快,重载、超载严重,使道路长期处于超负荷运转状态以外,主要是设计和施工方面的原因,比如材料(沥青、骨料等)性能差,导致路面抵抗拉应力(如冷热、干湿的胀缩应力、荷载弯拉与疲劳应力、反射裂缝的扩张应力等)、剪应力、渗水和粘结老化等能力相对不足。

以上两方面的弊端非常严重地影响了行车的舒适性和行车的安全性。可想而知,路况差,必然增加行驶难度,造成驾驶人员紧张,降低运输效率,增加油耗,直接影响市政道路运输和经济发展,并带来不良社会影响。

二、土工合成材料的类型

“土工合成材料”是从80 年代后期兴起的早期称之为“土工布”、“土工织物”、“土工织物与土工膜”等系应用于土木工程中的合成纤维织物的统称。随着高分子化学工业的飞速发展合成纤维新品种和高分子合成新材料均不断出现这些新型材料已超越“织物”的范畴其产品或组合产品均相继在岩土工程中得到广泛的应用故而统称为“土工合成材料”。目前应用于强沥青路面的土工合成材料主要有塑料格栅、玻璃纤维格栅和土工织物。

(1)塑料格珊和玻纤网均为网状结构,在沥青路面中作用机理也完全相同。所不同的是塑料格栅刚度较小,延伸性较大,在路面结构中能够以较大的变形吸收应力,从而减少应力集中;玻璃纤维网刚度较大,且本身强度很高,能够依靠自身的刚度扩散应力分布范围,承受较大的应力。

(2)土工织物是透水性的平面土工合成材料。按制造方法分为无纺(非织造)土工织物和有纺(织造)土工织物。无纺土工织物是由细丝或纤维按定向排列或非定向排列并结合在一起;有纺土工织物是两组平行细丝或纱按一定方式交织而成的织物。

(3)玻纤聚酯防裂布是玻璃纤维和聚酯纤维的混合物,利用玻璃纤维的强度和聚酯纤维的柔韧特性生成的防裂布,提高了二种原料的优点,弥补了单一材料的缺陷。防裂布通过与沥青材料热熔后形成的一个结构层,具有防水耐热和耐腐的物理特性,并具有膨胀系数低,韧性好。

三、土工合成材料在沥青路面中的运用

据国外统计数据,公路工程中应用的土工合成材料已占其全部用量的1/3以上。我国从上个世纪80年代,就在各地陆续开展了土木合成材料在路面工程中应用的现场试验。迄今为止应用于强沥青路面的土工合成材料最广泛的主要是塑料格栅、玻璃纤维格栅、土工织物和玻纤聚酯防裂布。

(1)选择合适的土工合成材料

在一般车辆荷载作用下,公路三层结构的动稳定度基本上取决于表层,而与中、下层关系不大。在目前广泛使用重交通道路沥青和规范规定的混合料骨料级配条件下,如果在面层下部或底面合理采用适合的土工合成材料,既可提高面层的抗裂、防渗性能,还可以对基层或路基承载能力的提高发挥作用,不仅能够相对节省造价和不增加施工难度,而且维修周期将有效延长,破损程度也将减轻。

比如纯水泥混凝土承担更高荷载作用时,如果只考虑水泥的力学性能或骨料的配合比而不加入适当的钢筋(高分子聚合物等非金属)来承担它工作中过大的拉、压、剪应力,那么它至今也不会获得如此广泛的应用。

根据以往实践经验和国家标准《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290-98)第7.6节及交通部标准《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第七章规定,为了减少或延缓新建道路基层(因干缩作用)或旧路面(各种拉应力作用)已有裂缝向上新铺面层反射,可以选用非织造针刺土工织物,其单位面积质量(g/)不大于200,极限抗拉强度不小于8kN/m,耐温性宜在170℃以上。也可选用玻纤网,其孔眼尺寸宜为沥青混凝土面层的混合骨科最大粒径的0.5～1.0倍,极限抗拉强度应大于50kN/m,最大负荷延伸率不大于3%.不过二者在面层下面实际所起的作用机理和效果是多方面的,既有相同但又有区别。

(2)玻璃纤维材料的应用

近年来刚刚出现的玻璃纤网具有高抗拉强度和摸量,无长期蠕变且热稳定性好,表面经处置后与沥青相容性、材质的化学稳定性和望个嵌锁骨料的作用均较好。因此它铺在沥青混凝土面层下部或底面时,能使面层抗变形能力增强。同时由于它摊铺的面积一般较大,有时是在整路段全铺,面层上轮轴荷载带来的压力、次生弯拉应力、箭力以及温度拉应力求会在界面变形相容条件下转由它承担,并通过它在其覆盖范围内得到扩散,从而使面层抗疲劳强度获得提高、抗车辙及鼓包能力增强,同时还可减少弯沉值。

2004年,广(州)至惠(州)高速公路K75+150～K84+940段路基设计宽为35 m,沥青路面为双向4车道。路面基层验收过程中发现局部路段出现了纵横交错裂缝。从抽芯检查情况看,裂缝深度已贯穿整个上基层,属于不正常的基层质量问题。初步分析认为施工不规范产生裂缝。处理方案采用了莱芜市土工合成材料有限公司生产的玻纤格栅,规格为BJG50―50。广惠高速公路全线通车已近7年,经过日晒雨淋、车载运行,从目前通车情况来看,玻纤格栅处理基层裂缝效果较为理想

(3)半刚性基层沥青路面的施工技术

当前,特别是在等级较高的公路由于是由石灰土、水泥稳定粒料、二灰稳定土(粒料)等作为基层或底基层。其半刚性基层刚度较大,受温度影响容易产生收缩裂缝;同时,半刚性基层在施工之后由于水分变化也易产生干缩裂缝。这些裂缝在半刚性基层成型过程和使用中,不但不会减少,而且会变得越来越严重。在交通荷载和环境因素的长期综合作用下,这些裂缝逐渐扩展至沥青面层,这种裂缝常被称为反射裂缝。为了防止这些裂缝的反射,我们可以借鉴国外的一些经验并结合自身实际采取以下措施:

首先,我国一些地区,通过在石灰土基层上修筑-碎石过渡层,然后在碎石层上修筑沥青面层,利用碎石层来减缓反射裂缝的出现;在国外,多半是修筑较厚的沥青面层,但这种方法造价比较昂贵。近年来,由于一些新材料的出现,用土工织物、橡胶沥青、玻纤格栅等方法来防止或延缓反射裂缝,取得了一定的效果。英国使用一种聚合物网格"Tenser ARI"来加强沥青路面,使路面的疲劳开裂寿命延长了10年,在防止反射裂缝的车辙方面,道路使用寿命是原来的3倍。

其次,为减轻反射裂缝,我们还可以从改变半刚性材料的温度和湿度敏感性入手,例如,在半刚性材料中掺入骨料和乳化沥青等,以减少它们的湿缩和干缩系数。

再次,由于半刚性基层的裂缝是不可避免的。那么对于它的力学分析,如仍用连续介质力学,就会产生较大的差误。因此,我们可以用断裂力学原理对它进行分析。特别在裂缝的尖端,由于应力集中会产生一个很大的应力场,对于设计各种防裂措施都是十分必要的。

(4)土工合成材料在施工中应注意的问题

首先,土工合成材料铺筑时,应先将一端固定,然后紧勒,使张拉伸长率控制在1.0%-1.5%之间,固定另一端。

其次,在施工时如果采用玻璃纤维网,那么最好先铺设玻纤网,再洒布热沥青作粘层油(0.4―0.6kg/m2)。而土工织物在使用前宜先洒粘层油,再铺土工织物,最后洒布粘层油(0.4～0.6kg/m2)。

第三,施工车辆不得在土工合成材料上转弯、急刹车,如摊铺机在其上打滑,应在粘层油土洒石屑。

参考文献:

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关键词：合成材料；岩土工程

合成材料在在施工中由于其施工强度高、质量轻便、耐腐蚀性能高、运输方便和造价低廉等优势成为当前建筑工程施工的主要材料方式。其是高分子聚合物为原料制成的各种人工化合材料的总称，更是具有着高强的物理化学性质。在当前社会技术不断发展的过程中土工化合材料不断的被应用在各种工程施工中，成为施工材料中应用最为广泛的几种材料形式之一。土工合成材料分为四类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，其在制作的过程中主要是由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种形式的聚合物为主要的基础材料进行分析和应用的。近年来，随着水利工程施工的日益广泛，各种水利工程质量要求不断的提高，成为施工中的主要影响和制约因素。随着当前社会发展过程中，各种技术手段的不断应用，被广泛的应用在水利工程大坝防渗与导渗之中，成为水利工程施工的重点形式。更是为工程施工质量的提高奠定基础。

1、复合土工膜在大坝施工中的应用

土木混合材料在当前的使用过程中主要用于：堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙、透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙、混凝土坝和土坝的防渗体、渠道的衬砌防渗和施工围堰的防渗等诸多方面。复合土工膜是土工合成材料的一种，一布一膜、二布一膜、三布一膜等到不同产品。现在把防渗土工合成材料的铺设技术和防渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题等方面进行分析和研究。

在坝体工程施工中，各种故障问题涉及的不单单是几个家庭，更是千家万户的问题。在现代水利工程建设施工中，企业质量控制与管理水平是企业在行业内发展的关键。

坝体前坝坡的复合土工膜与坝基混凝土防渗墙及两坝肩混凝土趾板锚固在一起，共同形成前坝面的防渗系统。坝体为透水性很强的爆破料组成，渗透系数一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低坝体内的浸润线高度，利于坝体的抗滑稳定安全。

复合土工膜自身的防渗效果主要取决于土工膜的物理力学指标及接缝的质量。根据承受的水压力和下垫层，经计算，复合土工膜采用两布一膜（300g/m2/PE0.5/250g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN／m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s，幅宽4.0m.施工中，一般都要对工厂内生产的土工膜进行拼接，接缝的质量好坏直接影响土工膜的防渗性能和抗拉强度，因此，必须严格按照技术规程进行施工。

土工膜铺设前先进行下垫层无砂混凝土的施工，然后将卷成捆的土工膜沿坝坡由下而上纵向铺放，铺设应平顺，松紧适度，予留大约1.5%的余幅，以免受拉破坏。土工膜展开平整后即可进行拼接。拼接一般采用热熔焊法，该方法焊缝的抗拉强度较高，质量较好。焊接采用自走式热熔双缝焊机，根据膜材种类、厚度和室外气温选择合适的焊接温度及行走速度，先在现场采用小块土工膜进行试拼接，待焊接质量稳定后再进行实际焊接操作。热熔焊法焊缝形式为直缝双道，每道宽度1cm，间隔1cm，焊缝处土工膜搭接宽度约10cm.

复合土工膜周边连接的可靠性，主要是指复合土工膜与坝基混凝土防渗墙、坝肩混凝土趾板及防浪墙的连接。混凝土防渗墙底部及两坝肩趾板与基岩面接合面均需进行水泥灌浆，防止防渗墙底部或趾板与基岩面接合面处渗水，灌浆完毕后，进行压水试验，合格后才能进行下一道工序。复合土工膜与防渗墙、趾板及防浪墙联结采用扁铁和膨胀螺拴锚固连接，为了保证复合土工膜具有一定伸缩能力，周边均设伸缩节。

2、土工合成材料在病险库加固中的应用

近几年，全国各地的病险水库由于年久失修，管涌或者溃坝的事故时有发生，造成了巨大的经济损失。病险库数量多，施工条件复杂，工期短，将质量轻、运输方便、施工简易的土工合成材料正确推广应用到病险库加固当中，具有深远意义。

鉴于该水库坝型为均质土坝，且为老坝体加固，因此在前坝坡上铺设复合土工膜进行防渗，该方法简单易行、施工速度快、可以有效降低坝体内的浸润线高度，增大坝体内的干燥区，提高土体内摩擦角，从而提高坝体的抗滑稳定安全性。坝基进行垂直铺塑，塑膜与坝面复合土工膜连为整体。后坝坡按1：2.25培厚，新老坝体间设褥垫式排水体。

坝基垂直铺塑是一种新的浅基础防渗技术，铺塑深度可达8m左右，开沟宽度只有20多厘米，是解决水库浅层透水地基渗漏严重及延长渗径减小坝后坡脚渗透比降的有效方法。垂直铺塑适用于粉土地基；对于粉砂地基施工中必须做好泥浆固壁，施工速度要快，否则易塌壁。铺塑塑膜采用厚0.3mmPE膜，设计深度应深入粘土层内1.0m，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。铺塑机先将基土破开，然后将事先卷绕在钢管上的塑膜垂直放入槽内，由铺塑机牵引向前移动。钢管上的塑膜用尽前应予留1.5倍的槽深长度，将塑膜拿出沟槽，洗净擦干后用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的塑膜补漏，可采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，春秋季固化时间不少于12h，要求粘贴牢固、均匀、可靠。塑膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。坝基铺塑塑膜上部要与前坝坡的防渗复合土工膜焊接，形成完整的防渗体，降低坝体内浸润线，增加坝体稳定，达到除险目的。

3、土工合成材料在施工中应注意的问题

（1）运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损，远离火源，周围不得有酸、碱等腐蚀性介质，不得长期曝晒和直立。

（2）材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接，每完成一道工序应按设计要求及时验收，合格后，方可进行下道工序。

（3）施工场地应平整干净，防止损坏土工膜；铺设应平顺，松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。

（4）铺设人员不得穿硬底鞋操作。

（5）尽量采用宽幅，使膜在施工时接缝最少；每卷材料的重量不宜超过1t；膜与膜相连时，应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜，低坝应平行于坝轴线铺膜，以减少拼接量；接缝应尽量与最大拉力方向平行。

（6）垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工，PE塑膜施放速度应迅速，防止槽孔坍塌，影响铺塑效果。

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关键词：水利工程；施工；土工合成材料

水利工程在现代社会运作过程中扮演者一个及其重要的作用，它对于工业、农业的生产来说有着极大的促进作用，并且我国作为一个水资源较为贫乏的国家，对于水利工程的建设更是要重视起来。所以，在现代的水利工程建设过程中，使用新型的材料以及更先进的施工工艺已经成为了水利工程修建工程质量提升的一个关键，同时也是一个水利工程修建过程中一个热点和深入研究的话题。

1. 土工合成材料概述

1.1 材料概念

科技技术在不断发展的过程中，与各种不同的化学材料相融合，从而形成了土工合成材料这样的新型岩土工程，这项工程的应用模式主要是通过纤维、橡胶以及塑料等化学聚合物来作为修建的基础型原材料体系，并且将这些原材料放置在土体以及各个土质结构之间，有效的为土体提供保护的措施。并且在应用这项方法的过程中，已经逐渐扩大了适用范围，使得改项目形成了土工织物、土工膜以及土工复合材料等多种类型的材料体系，在水利工程的施工过程中得到了极为广泛的应用，已经成为了水利工程建设施工过程中最为瞩目的研究项目之一，出现这种现象的原因，主要就在于土工合成材料相较于其他材料来说，有着更高的治适用性，其施工便捷、运输方便、强度高、抗腐蚀、重量轻、性能好、造价低等等特性，都使得土工合成材料拥有其他材料所无法比拟的优势。

1.2 使用范围

近几年来，社会的经济在不断的发展，对于各项建筑工程的相关要求也不断的提高，其工程的施工质量以及施工技术也受到社会各界的高度重视。就目前来说，在社会对工程质量的关注之下，土工合成材料已经成为了土木工程以及岩土工程的施工能够达到较高质量的一个关键因素，特别是在进行水利工程的基层施工过程中，把土工合成材料应用在坝体结构、防渗墙结构、通水渠道等施工环节的衬砌施工之中。并且，在水利工程中充分的利用土工合成材料来进行施工还能够使得水利工程达到环保节能的目的，有效的实现可持续发展观，也正是土工合成材料的特性有着较高的优势，才促使了土工合成材料成为了现代水利工程在进行建设过程中的基础材料。

我国作为一个农业大国，在改革开发的早期，对水利工程进行兴建的过程中，没有使用科学合理的方式来修建水利工程，使得水利工程的整体性以及抗渗性都有着极大的不足，更是由于水利工程的质量影响，造成了我国水资源出现了浪费的现象。所以，现代社会在进行修建的过程中，所使用的材料等已经受到了严格的控制，材料的质量也受到了社会各界的关注。

2. 土工合成材料施工技术

土工合成材料的应用是出自于岩土工程建设的一种新型材料体系，其在水利工程建设中发挥着不可忽视的作用与意义，同时其在应用的过程中不仅是在各种基础结构之中的应用，同时更是广泛的应用在各种主体结构施工模式。而且在施工的过程中，由于施工材料的不同而对于工程的设计原理、物料使用量的计算以及施工工艺等方面都提出了新的认识和要求。防渗土工合成料作为目前最为常见的一种，其在目前工程施工中得到了人们的重视，同时对于施工方法的研究也成为我们关注的重点。下面就施工中存在的各方面要求进行了系统、深入的总结和研究。

2.1 坡面铺膜防渗

在目前的土工合成材料施工的过程中，坡面铺膜是最为常见的工程模式，其在施工的过程中，施工技术和施工体系是最为关键的模式。就当前的就当前的水利工程施工而言，其多数工程项目都是以土石坝为主的坝体结构模式，这种施工方式的选用对于整个工程的施工而言极为关键，同时在施工的过程中还需要对焊接工艺进行系统控制。焊接技术的应用直接决定着焊接工程质量，同时也决定着整个工程的施工效益要求。因此，在施工的过程中复合土工膜的施工极为关键和重要。

2.2 堤身削坡与堤脚开挖

堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖1m，宽1m深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。

2.3 施工铺设复合土工膜

在进行坝体土工膜铺设时，可以是顺坝轴方向铺设，最好是垂直坝轴线铺设。但是为了减少焊缝的长度，通常采用顺坝坡铺方案。对于高坝来讲，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，不但能满足应力最小要求，也能满足焊缝少的特点；坝底可采用顺坝铺设，以减少焊缝。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。

3. 渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题

防渗土工合成材料在工程施工中经常出现的问题有：经常遭受石块或其他尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支撑，在承受水压力和土压力时易于被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏；铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土移、浪击和水位变化等因素的影响，可能引起界面滑动，使土工薄膜产生过度拉伸、撕裂或擦伤；在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜，当水位骤降时，土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。只要按照施工规范和施工组织设计施工，确保施工质量，就可避免或减少类似问题的出现。

4. 结束语

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物以及玻璃纤维为原料制成的各种类型产品，置于土体表层或各层土体之间，起到保护或加强土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等类型。具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能，同时具有重量轻、易搬运、强度高、抗腐蚀、运输方便和价格低廉等优点。近年来被广泛应用于各类岩土工程，特别是在水利防渗工程中得到广泛应用。

参考文献

[1] 胡强，张国顺. 浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工[J]. 黑龙江科技信息. 2008（30）

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关键词：沥青罩面;旧路改造; 反射裂缝，工艺控制；探讨

1裂缝、车辙――道路的顽固症

沥青混凝土路面由于具有行车平顺性好、噪音低，铺设、维修便利，环保等优点，被广泛用于高等级的高速公路和城市道路中。而这种路面主要出现的破坏――裂缝和车辙，严重影响了道路的结构性能，大大缩短了道路的使用寿命。所以裂缝和车辙成为沥青路面理论研究和工程实践需要解决的问题。

1．1裂缝

裂缝是沥青混凝土路面低温时的主要病害，其主要形式是温缩裂缝和疲劳裂缝，这些裂缝在基层已有裂缝的地方更容易产生。半刚性基层上沥青面层或水泥混凝土路面上沥青加铺层反射裂缝形成的主要原因有：

(1)温度导致的热胀冷缩效应使得半刚性基层或水泥混凝土路面的裂缝或接缝处产生应力集中导致沥青铺设层在此处沿已有的裂缝开裂；

(2)基层以的水平落差造成沥青铺设层承受剪切与弯曲的多次反复作用，引起疲劳开裂；

(3)沥青的老化和面层弹性下降：

(4)所用材料及施工工艺不当；

(5)土中的冻融效应(本地区不出现)。

1．2车辙

车辙主要发生在沥青面层，特别是采用半刚性基层的沥青路面结构，沥青路面竣工初期在结构内部形成了一定的空隙，在高温和车轮载荷反复作用下，沥青混凝土逐步被压密，空隙逐渐减少，直到沥青混凝土体积不再减少，这是车辙形成的初始阶段。然后，在车轮载荷的反复作用下，沥青混凝土发生累积变形，车轮载荷作用多的地方不断下凹，并向两侧拥挤，使得车轮少的方位逐渐隆起，这是车辙形成的第二阶段也是主要阶段。

2土工合成材料――治理顽症的能手

早在70年代初期，欧美等科技发达国家就已经使用土工合成材料加固沥青面层以防止路面产生反射性裂缝(包括路面的龟裂和板块接缝和碎裂等)和形成车辙，并在实验室和工地对裂缝在基层与面层形成和扩展做了大量和深入的定性和定量的研究，通过多年的研究和实践取得了有关土工合成材料加固沥青混凝土的长期性能资料这一成果和技术产生了几十种专利产品并一直沿用到现在。

近年来，我国使用沥青铺面的高等级公路里程不断增加，而在城市的旧水泥路面铺设沥青面层也越来越多。因此，希望延长道路的使用寿命和降低旧水泥路面铺设沥青路面的成本成了路面工程中的一个重要课题。随着土工合成材料在沥青混凝土铺设中的应用与研究在我国各地探索性地展开，经过几年的研究与实践得出的定性结论是：土工合成材料在道路路面工程中的应用可以减少和延缓反射裂缝的产生，减少沥青路面的车辙形成。在福州市杨桥路旧路改造工程中，须在旧路面上加铺中粒式沥青混凝土作找平层，细粒式改性沥青混凝土作面层。由于旧路面为混凝土面层，纵横分缝多及有板块破坏情况，且由于要考虑到沿街建筑物室内地坪高差问题与投资成本，沥青混凝土的铺设不宜太厚，经多方比较后决定选用聚酯(涤纶)长丝无纺土工布作为路面补强处理手段，收到良好的使用效果。治理路面裂缝和车辙的土工合成材料主要有：

(1)土工织物土工织物夹层，包括聚丙烯、聚乙烯或聚脂织物和聚脂无纺织物。无纺织物夹层的主要作用与橡胶沥青应力吸收夹层相似，织物由于模量稍高, 可对加铺层起到少量加筋作用；

(2)橡胶沥青应力吸收层高弹性低劲度的软夹层, 其作用是降低旧面层和加铺层之间的粘附阻力, 使二者易于蠕动--滑移, 从而减少温度下降引起的反射裂缝。同时由于它隔开了接缝端部, 也可以降低加铺层底面的荷载应力；

(3)土工格栅包括聚丙烯或聚脂土工格栅、玻璃格栅和金属格栅以及复合式夹层( 下层为应力吸收层、上层为金属格栅)。

2．1土工织物铺设的技术作用

土工织物对沥青路面铺盖层的作用，其机理非常复杂，它由以下几项来确定；土工织物、沥青混凝土、沥青浸注、表面结构及施工方法。铺设土工织物问层可具有下列缓裂或防裂作用：

(1)减少面层与基层间的结合力，使罩面层最大拉伸应变减小；

(2)间层为具有较大延伸性材料，基层张裂通过间层可使应力扩展至更宽的范围，从而缓解裂缝处的应力集中，就是说有弹性的问层起到了吸收部分拉伸能量的作用；

(3)土工织物浸透沥青油可以防止地表水渗入基层，使基层材料特性不致进一步恶化；

(4)土工织物有保温作用，减缓基层降温。从以上两种土工合成材料的铺设技术作用可以看出，沥青混凝土铺设路面应用土工格栅从机理上讲，主要是利用材料的抗拉强度和抗拉模量阻止裂缝向路面延伸，减小路面车辙的形成，因此要求其强度高(≥50kN／m2)，延伸率少(≤3％)。而土工织物的抗拉强度一般较小(≤8kN／m2)，其主要起隔离作用，因此一般要求材料有一定的强度，同时延伸率在一定范围。另外，对土工合成材料，要求既不能过薄， 也不能过厚(≤200g／m2)，过厚容易导致上下层结合不好而出现剥离现象；同时要求土工合成材料能耐1700C 以上高温，否则受沥青混凝土摊铺时的高温影响，土工材料性能会发生明显变化，从而直接影响工程质量。经过实践证明应用于沥青混凝土铺设路面中的土工格栅中的玻璃纤维格栅抗拉强度大，单根材料直径较小，不易形成隔离层，而且熔点温度达10000C，是格栅中最为理想的防裂加筋材料；而土工织物中的针刺聚酯(涤纶)长丝无纺土工布，能忍受2300C的高温而不发生明显的收缩；而且具有较高强度(≥8KN/m2)及高延伸率的性质；也具有防紫外线、耐冻融性、耐化学试剂性，是土工织物中最为理想的防裂、防渗、防冻材料。土工织物前几年在福州市的五一、五四路、杨桥路及广州市环岛路等工程中广泛应用。

2．2橡胶沥青应力吸收层铺设的技术作用

橡胶沥青应力吸收层的作用，铺设橡胶沥青应力吸收层可具有减缓或消除水平方向的拉伸应力和垂直剪切应力及防水作用而且环保。因为其橡胶粉是使用了大量的废旧轮胎制取的，这样既解决了黑色污染问题，又节省了自然资源。而沥青加入橡胶粉后铺成的应力吸收层，既保存了橡胶良好的防水性能，也延长了路面的寿命。

2．3土工格栅铺设的技术作用

反射裂缝产生的主要力学机理为应力集中或裂缝处为应力应变敏感部位，使用土工格栅铺设可减少沥青层内应力集中增强该结构抗变能力。土工格栅加铺在沥青层与半刚性基层或旧路面之间所起作用，同铺装方式、沥青层材料的力学性能、半刚性基层或旧路面整体强度和完整性，土工格栅的劲度和强度有关，据分析使用土工格栅铺设后有三种作用：

(1)加筋作用；

(2)消解应力集中作用；

(3)大应变下承力作用。

土工格栅在沥青混凝土中与其共同承受拉应力，并与混凝土相互嵌挤，限制了混凝土移动，增强了其整体性。由于连续网格作用，有效地扩散了应力和应变，减少了弯拉应力，增大了抗剪强度，控制或延缓了裂缝的发生和扩展。格栅在裂缝出现之前主要起到消解应力集中的作用，裂缝出现后，则土工格栅起到大应变下承受应力的作用，阻止裂缝扩展。分断车辙形成的原因是高温下沥青混合料流动，导致集料骨架失稳，集料向两侧移动，所以减少车辙可以通过两种途径实现：一是提高沥青的高温稳定性；二是设法限制集料移动，保持路面的整体高温稳定性。土工格栅加入沥青混凝土后，除了承受和扩散应力、应变作用外，由于其连续的网孔与混合料相互嵌锁，限制了集料移动，保持了沥青混凝土结构的整体性，增加了其高温抗变形能力，减小了路面车辙，这实质上是控制了车辙形成的第二阶段。

3聚酯(涤纶)长丝无纺土工布施工指南

使用单面烧结聚酯(涤纶)长丝无纺土工布加固沥青混凝土路面的成功除了土工织物本身的性能必须达到规定要求外，还主要依赖于施工质量及正确的铺设工艺技术。忽视铺设规定能导致过早地使结粘结破坏，土工织物的加固起不到应有的作用。下面为主要的施工步骤：

3_1准备工作

(1)用压缩空气对路面裂缝加以清洗，并除去灰尘、杂草等。

(2)用接缝料将裂缝塞堵。

(3)用冷拌和热拌混合料填入坑洼及大裂缝。

(4)将路面上锐缘或尖的突出部分予以铲除。

3．2洒粘层油

根据旧路面的状况，可使用计量分布器在准备好的路面上喷洒一层热熔70号改性沥青粘层油 (约1.1～1.2L/m2)。要注意以下几点：

(1)最好使用热溶沥青。

(2)喷洒沥青的横向范围要比土工织物宽5～10cm。

(3)为了平整地喷洒沥青，要保持沥青温度在160～170℃ 之问。

3．3铺设单面烧结聚酯(涤纶)长丝无纺土工布

单面烧结聚酯(涤纶)长丝无纺土工布可以用人工或机器铺设。应注意以下几点：

(1)当使用热熔沥青时，单面烧结聚酯(涤纶)长丝无纺土工布要随粘层油的喷洒而同时展开。

(2)单面烧结聚酯(涤纶)长丝无纺土工布烧毛粗糙的一面向上铺放。必须避免折叠弯折，遇到路面弯位时可先剪开再补上土工布。

(3)纵向及横向搭接宽度要10～15CM，搭接部分PC-3改性乳化沥青粘层油（约1.1～1.2L/m2）。

(4)如果在铺放土工织物后很快要行驶车辆，则在使用道路之前，可铺放一层1CM改性沥青表处下封层。

3．4铺设沥青混凝土路面

(1)在单面烧结聚酯(涤纶)长丝无纺土工布展铺之后，可立即摊铺沥青混凝土。

(2)料车在土工布上行驶时，应尽量避免轮胎上粘有沥青油并应匀速行驶，避免急刹车及调头。

4橡胶沥青应力吸收层施工指南

4.1 基层处理：找平层应平整、密实、干净、干燥、含水率≤9%、不允许有起砂、掉灰现象。

4.2基层冷底油的涂刷：施工前先将冷底油搅拌均匀，然后将冷底油均匀涂刷在路面纵横缝需贴应力吸收层处，涂刷宽度应略大于应力吸收层宽度。

篇8

关键词：沥青混凝土路面 加筋格栅 控制要点 格栅铺设

无论柔性路面还是刚性路面，在使用期开裂是世界各国普遍存在的问题。路面结构的开裂如不及时处治和有效预防，不仅严重影响车辆行驶质量，同时还将加速路面破坏，减少路面使用寿命。

土工合成材料在路面结构中能够以较大的变形吸收应力，扩散应力分布范围，从而减少应力集中，裂缝的扩展角也有所增大，即裂缝会沿着更长的路径到达沥青面层表面，增强了延缓裂缝作用。

国内外对加筋沥青混凝土研究实验的结果表明，加筋格栅具有减薄沥青厚度，防止裂缝，减少车辙等特点。能够加强沥青路面的结构性，提高道路的使用寿命

一、土工合成材料的控制要点

土工合成材料的质量控制与原材料、生产制造和设计施工有密切的关系。

从土工合成材料质量监督检验结果来看，整体质量有待提高。

1、主要存在的质量问题是：

（1）部分企业由于采用了再生原料，其断裂强力、伸长率等抗拉性指标达不到标准要求；

（2）由于企业规模小、技术力量薄弱，单位面积质量偏差率超差严重，给设计、施工等使用单位造成一些困难；

（3）个别企业复合设备及工艺不过关，部分防水复合材料耐静水压指标达不到国家标准要求。这种产品如果未能及时发现而流入水利等重要施工现场，将会给整个工程质量造成不可预见的严重后果。

目前，土工合成材料主要检测项目包括幅宽、幅宽偏差率、单位面积质量偏差率、厚度、透气度极限偏差、断裂强力（宽条）、断裂伸长率、CBR顶破强力、等效孔径、垂直渗透系数、撕破强力、热稳定性等影响工程质量的关键性技术指标。

在使用过程中要注意在进场时要进行抽检，确保质量符合要求，运输过程中要覆盖。

2.加筋格栅材料在施工中的要求

（1）要有较高的耐温性。沥青混合料摊铺温度一般在130℃～160℃， SMA拌和、摊铺和碾压温度均较常规路面施工温度要求高，这就要求加筋格栅在这个温度下不致熔化变形。

（2）与沥青混合料完全结合。格栅只有和沥青混合料完全结合，才能传递荷载和应力，从而起到加筋作用。

（3）抗拉强度高和低延伸率好。满足这一条件才能有效地传递荷载和应力，抵抗路面变形，防止反射裂缝。

（4）满足施工要求，方便地铺筑，并能很好地固定在底层上。能满足抗剪强度的要求，不起皱、断裂。

（5）抗老化性能好，使用寿命能满足要求。

二、铺设要点

1.铺设路面的处理。加筋格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关，在铺设前，必须将路面上可能影响格栅与底层结合强度的物质如油脂、油漆、封层料、水、污物等彻底清除干净，使铺设表面清洁干燥。对将要铺设格栅处的路面上的大裂缝及坑塘要进行灌缝和填平，对于破损严重的路面要铲除后填平。

玻纤格栅上的感压式背胶属水溶性物质，如路面用水冲洗或有水迹，应待路面干燥后再行铺设格栅。铺设格栅本身不需洒粘层油，如老路面加铺面层或铺筑两层沥青混凝土之间，根据实际情况需要洒粘层油者，按正常需要洒布粘层油。粘层油如使用乳化沥青，需在完全破乳干燥后铺设格栅。对于新建工程，格栅最好铺设在下面层上，而不宜直接铺在基层上。

2.格栅铺设试验。对于已清扫处理好的路面和拟使用的胶轮压路机，在大面积铺设格栅前，应进行格栅铺设试验，以确定必要的碾压要求。

在施工中，如格栅出现推移或起皱，应立即停止施工，具体分析原因，或继续清洁被铺路面，或增加预压力。

3.格栅铺设与固定。格栅可以机械铺设也可以人工铺设。在铺设时，应选择胶面向下，确定并标注颜色，以免普错。格栅铺设时，应保持其平整、拉紧（伸长率5%～10%），不得有起皱现象，以使格栅具备有效的张力。铺完之后用干净的胶轮压路机按试验确定的碾压方式进行碾压，一般一遍即可。格栅铺设完成后应随即加铺沥青混合料面层，铺设完的格栅必须在当天完成其上的面层施工。

目前常用格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种。带自粘胶的可以直接铺贴在平整的基层上，不带自粘胶的通常采用钢钉固定法。

三、注意事项

在格栅铺设及其上沥青混合料铺筑过程中，应注意以下问题：

1、温度不要太低。SMA混合料内部含有大量沥青玛蹄脂胶浆，粘度大，温度低时很难压实，因而确保摊铺碾压温度尤为重要。所以，不得在天气温度低于10℃的气候条件下或雨天或路面潮湿时不得进行施工。

2、严格控制运送混凝土的车辆出入，格栅层上禁止车辆转向、急刹或倾倒废弃物，行车速度保持在30km/h以内，

防止对格栅的破坏。

3、当使用的胶轮压路机需注水增加重量时，其注水量不能太满；

4、在铺设过程中，若发现原路面有较小的坑塘没有预先填平，可将铺好后的格栅在对应坑塘的部分剪去，以便在铺上层沥青混合料时能完全填平坑塘。

参考文献：

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【关键词】土工织物;沥青路面;反射裂缝

土工织物是一种新型的岩土工程材料，已被人们所认识并广泛应用于土木工程的各个领域。将土工织物置于土体内部、表面或各层土体之间，可起着加强、保护或改善土体的作用。

1．路面工程中反射裂缝问题

道路反射裂缝是沥青路面普遍存在的一种病害现象，由道路基层的裂缝所引起。基层产生裂缝的原因很多，除了因行车荷载反复作用而基层抗拉强度不足导致的荷载型裂缝外，对新建道路尤其是半刚性基层材料由于温度影响而收缩产生的裂缝，这种裂缝最容易在初冬时温度骤降之际发生，与荷载应力共同作用，使裂缝由路肩向主车道延伸和扩展。对于用石灰土类干缩系数较大的材料作为路面基层结构，干缩裂缝也是相当严重的。由于面层材料在设计时要求与基层有相当的结合力，因而通过两层接触面的应力传递，使基层裂缝反射传播至面层。

对于新建路面，有人认为增加路面层厚度可以加大基层裂缝向上反射的距离。可以减少反射裂缝。但随着沥青层厚度的增加，必然产生车辙，降低路面使用质量，且投资费用较高。

2.土工织物用于路面反射裂缝的防治

要减少和防治沥青路面反射裂缝现象的发生, 须设法降低沥青混凝土罩面下基层裂缝拉应力向上传递的强度。将土工织物置于沥青面层与基层之间, 是一种非常有效的措施。

2.1工程概况

盐木路原沥青面层裂缝严重、干涩，且结合料粘力不足，致使旧路面全部粗颗粒外露，细颗粒失散、脱皮且碎裂，形成大小密布的坑洞，必须进行补强处理。补强处理的办法是将旧路作为基层，在面上直接辅置土工织物沥青混凝土双层罩面（即在新罩面层和开裂基层面之间加辅加铺土工布一沥青体系），对路面裂缝进行处理。路面结构如图1，为比效防裂效果，该工程设有4个对比试验路段，各路段罩厚度3cm。

2.2工程应用效果

试验路段施工要点：

(1)清扫现场，清除表面植被与灰尘。

(2)对宽度大于3mm的裂缝进行填充，坑槽和尖锐不平整处用沥青砂填好或用规定材料完全覆盖，表面整平后才可以铺设土工织物。

(3)洒布沥青，采用热沥青-200和掺有12%-15%橡胶粉的橡胶沥青作粘层油，沥青洒布量0.7-0.8kg/m2。

(4)张开土工布，注意拉紧土工布，避免溜皱：用硬刷将沥青刷到土工织物上，应保证沥青刚好进入土工织物的空隙中，使粘合料通过织布孔隙透上表面与旧路面贴牢。有褶皱的地方需要剪开，重新铺好边部与端部搭接处，两层土工织物之间再涂一些沥青。

(5)开始铺设；土工织物幅宽3.95m，一次罩半幅路面，中间搭接10cm，实铺宽度为7.8m，土工织物上面不需再加粘结层。开始部位需洒铺一些纹料，以防止局部位置沥青用量过多,施工车辆轮胎粘走土工织物。罩面材料的铺筑温度应选用允许温度范围内的较低值, 尽量减少对土工织物的危害。其上铺3cm沥青混凝土或 橡胶沥青混凝土, 碾压成型。

2.3土工织物防治反射裂缝的机理分析

经初步分析,土工职物间层防治路面反射裂缝作用的机理可归纳为四个方面。

2.3.1隔离作用

铺放土工织物间层，将开裂的基层与(橡胶)沥青混凝土面层隔离，避免了基层与沥青混凝土面层的直接接触，基层裂缝拉应力不能直接传递到沥青混凝土面层上, 虽减小了间层与面层间的结合力, 但(橡胶)沥青粘合料将土工织物与间层和新铺面层连成一整体, 共同承受车辆荷载的作用, 足以防止界面上下层的相对位移而保持连续。

2.3.2加筋作用

土工织物间层具有一定的强度，可承受一定的基层裂缝拉应力P1，当基层裂缝拉应力增大并大于土工织物间层的抗拉强度时，土工织物间层开始变形，此时面层才开始承受土工织物间层传递上来的拉应力p2，p1与p2之和等于基层裂缝拉应力p。若无土工织物间层，面层将承受基层裂缝的全部拉应力 p，显然土工织物间层起到加筋的作用。在此意义上说，它提高了路面结构层的抗拉强度，因而可减薄路面结构层的厚度。

2.3.3消能缓冲作用

土工织物为具有一定延伸性的材料，有较好的柔韧性，铺设在半刚性基层与沥青混凝土面层之间，相当于设置了一弹性层，基层裂缝拉应力通过土工织物间层扩展到更宽范围，从而缓解裂缝处应力强度，有弹性的间层能起到吸收部分拉伸能量的作用。

2.3.4隔水防渗作用

土工织物的孔隙被(橡胶)沥青粘合料封闭后，形成一完整的织物一沥青体系隔水防渗层，可隔断路面水向路基渗透，从而保护基层的强度，使基层材料性质不至于进一步恶化。

2.4防治反射裂缝对土工织物材料的要求

土工织物要在防治沥青路面反射裂缝中发挥作用，必须满足如下要求。

2.4.1柔韧性

用于防治反射裂缝的材料要有良好的柔韧性能，可有效地吸收裂缝的拉应力，阻止拉力向上传递。材料的柔性体现在材料的抗拉强度和延伸率两个指标的乘积上，韧性体现在材料的局部承载能力上，材料的顶破强度可反映这一性能，试验表明要求材料的顶破强度R>2kN。

2.4.2均匀性

产生沥青路面裂缝拉应力的方向是异向的，事先很难确定。这就要求用于防治反射裂缝的材料强度无明显方向性，即要求材料具有抗拉强度的各向均匀性。

2.4.3稳定性

沥青路面施工工艺要求温度一般在摄氏150℃左右。因而防治反射裂缝的材料应具有一定的耐温性能，即在相应的温度条件下，材料的各项物理力学指标仍满足工程要求。

2.4.4附着性

沥青路面施工工艺要求先在路基层或开裂路面喷洒沥青胶油，再热铺沥青混凝土面层。若在沥青路面与基层之间铺置防治反射裂缝材料，则该材料应与沥青胶油有良好的附着力，以保证沥青路面材料能充分吸收防治反射裂缝材料下沥青胶油达到饱和状态。

土工织物是透水的土工合成材料，包括有纺(机织)和无纺(非织造)的土工布、毡、毯。有纺和无纺土工织物的物理力学特性有不同，因而也用于不同的工程需要。有纺土工织物(或称有纺布)主要是指机织型的合成纤维土工织物。有纺布的强度有很强的方向性，有较高强度和较低延伸率。在采用有纺布防治反射裂缝病害时，应注意其铺置方向，以充分发挥其抗拉的能力。无纺(非织造)的土工织物具有较大的延伸率，具有一定的顶破强度，搞拉强度无显著的方向性。无纺布也是较为理想的防治反射裂缝材料，目前工程上以无纺针刺型应用较多。

3.结语

土工织物由于其良好的整体性、连续性和耐久性，用于路面结构中，具有隔离、防渗、加筋、过滤、排水作用，可以提高沥青面层的抗疲劳开裂、防止反射裂缝和抗变形能力，可使旧路强度明显不足、车流量大，重型超载车辆频繁、路面龟裂严重的半刚性基层沥青路面的使用质量得以改善，从而延长路面结构的使用寿命。试验研究及实际工程表明，合理使用土工织物防裂罩面是省时、省工、省料（下转第259页）（上接第226页）的沥青罩面道路养护措施之一，也可以用于新建路面以提高路面使用质量。可以预见，随着我国高等级公路的发展，土工织物在道路工程中有越来越广泛的应用前景。

【参考文献】

［1］刘宗耀，杨灿文.土工合成材料工程应用手册.北京：中国建筑工业出版社，1994.

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关键词：软土地基；病害；处理方法

中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：

前言：

软土地基具有孔隙比大、天然含水量高、压缩性强、承载能力低等特点，因此软土地基处理是公路工程施工中遇到的难点之一，也是勘察设计及施工单位重点解决的一个环节。否则，随着时间的推移，将会出现路面沉陷、桥头跳车等病害，直接影响到交工后公路的使用功能。因此，在高等级公路建设过程中，对软土地基的处理要引起高度重视。

1 软土地基的物理特性

我国疆域辽阔，地质情况极其复杂，东西南北中，不同地方的软土不尽相同，主要有软粘性土、淤泥质土、泥炭质土等类型的软土。这些软土虽然在物理性能上有差异，但却具有共同性，这些共同性主要表现在以下4个方面:

(1)孔隙比和天然含水量大。我国软土的天然孔隙比e一般在1～2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量W＝50～70%，高的可达200%，普遍大于液限。

(2)压缩性高。我国淤泥和淤泥质土的压缩系数一般a1～2都大于0．5MPa-1,建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降，尤其是沉降的不均匀性，会造成建筑物的开裂和损坏。

(3)透水性弱。软弱土尽管其含水量大，透水性却很小，渗透系数K≤1（mm/d）。因此，土体受到荷载作用后，呈现很高的孔隙水压，影响地基的压密固结。

(4)抗剪强度低。软土通常呈软塑～流塑状态，在外部荷载作用下，抗剪性能极差，我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2（相当于0．3KN/m2）。不排水剪时，其内摩擦角几乎为零，抗剪强度仅取决于凝聚力C，一般C＜30KN/m2；固结快剪时，内摩擦角＝5°～15°。

2 处理软土地基的材料

2.1 材料

(1)砂砾料

用作垫层的砂砾料，应具有良好的透水性，不含有机质、粘土块和其它有害物质。砂砾的最大粒径不得大于53mm，含泥量不得大于5%

(2)砂及砂袋

袋装砂井所用砂，应采用渗水率较高的中、粗砂、大于0.5mm的砂料含量应占总重量的50%以上，含泥量应小于3%，渗透系数应大于5×10-2mm/s；砂袋应采用聚丙稀、聚乙稀、聚脂等编织布制作，并应具有足够的抗拉强度，使能够承受袋内砂自重及弯曲所产生的拉力，要有一定的抗老化性能和耐环境水腐蚀性能，其渗透系数应不小于所用砂的渗透系数。

(3)土工合成材料

土工合成材料的选用应符合《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T 019-98)的规定。并应具有足够的抗拉强度，对土工织物，还应具有较高的刺破强度、顶破强度和握持强度等。土工合成材料的试验项目和方法应符合《公路土工合成材料试验规程》（JTJ/T 060―98）的标准。

(4)塑料排水板

塑料排水板是由芯体和包围芯体的合成纤维透水膜构成的复合体，应具有很好的耐腐蚀性和足够的柔性，并符合《塑料排水板施工规程》(JTJ /T 256-96)的规定。

2.2 材料采购和保管

用于软土地基处理的塑料排水板、土工合成材料、砂袋及石灰、水泥、砂等材料，都必须按图纸和规范要求的质量指标采购进购、堆放，严禁材料被污染或混合堆放，过期产品严禁使用。塑料排水板、土工合成材料和砂袋等料应贮存在不被日光直接照射和被雨水淋泡处，根据工程进度和日用量按日取用。

3 软土地基处理方法

软土地基处理的基本方法主要有置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋、和热学等方法。常用地基处理方法的原理、作用及适用范围如下：

(1)换土法

换土法就是将基础下面一定深度范围内的软弱土层部分或全部挖去,然后换填其他无侵蚀性的低压缩性散体材料,经过分层夯实,作为地基的持力层。一般回填的材料有砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。

该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑,一般处理深度为2～3m。(适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等)

(2)强夯法

所谓强夯法，就是将几十吨的重锤从几十米的高度自由落下，对湿软地基进行强力夯实，以提高其强度，它是在重锤夯击法的基础上发展起来又与之截然不同的一种新技术。用强夯法加固的土基，承载力会明显提高，沉降量也会降低。这种方法如采用大的单击夯击能量，可使地基的加固深度达10-20m，甚至更深。

关于强夯法的原理，简单的说就是：在强夯过程中，土体中的微小气泡的体积被压缩，土的空隙减小，土体局部液化，土体的结构破坏并且强度下降到最低值。随之在夯击点周围出现径向裂隙，形成树枝状的排水网络，加速了土体的固结。继而因粘性土的触变性，使土基的强度得到恢复和增强。

(3)挤密法

利用各种打桩机具击入钢管,或用高压射水、爆破等方法在软基中形成有规律的孔隙,并注入沙、石、灰土或石灰等材料,捣实成直径较大的砂柱、碎石桩、土(灰土、二灰)桩、石灰桩等桩体,利用横向挤压作用,使土料空隙减少,达到紧密状态。此方法主要用于砂质土且厚度较大的软基,其粘土含量一般少于5%,对于粘性土层的效果则不明显。

(4)排水固结法

其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。

排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是上海地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。

(5)胶结法

在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆以及石灰等物，形成加固体，与未加固部分形成复合地基，以提高地基承载力和减小沉降。

4 软土地基处理的环节

软土地基处理是一项技术复杂、难度大的非常规工程，必须精心组织施工，并注意以下环节：

(1)进行技术交底和质量监理。在软土地基处理开始之前，应对施工人员进行技术交底，讲明地基处理方法的原理、技术标准和质量要求。技术交底最好为示范处理，边干边讲，效果良好。施工处理中有专人跟班，负责质量监理。

(2)做好监测工作。在软土地基处理施工过程中，应有计划地进行监测工作，根据监测数据来指导下一阶段地基处理工作，提高软土地基处理技术水平。

(3)处理效果检验。在软土地基处理施工完成后，经必要的间隔时间，采用多种手段检验地基处理的效果，同一地点地基处理前后定量指标发生的变化加以说明，以便指导工程实施。

结束语：

随着高等级公路建设在全国各地迅速展开，随之而来的则是由于软土地基处理措施不当而出现的各种病害。只有在设计上充分重视，针对不同的地质基础采取不同的处理方案，不断应用新技术新工艺、新材料，施工中严格遵守规程，控制好填筑材料的质量、级配及填筑速度，必要时可多种处理措施综合使用。才能够使工后沉降满足设计控制要求。

参考文献：

[1]《公路土工合成材料应用技术规范》JTG/T D32-2012的规定；