用土工聚合物加固公路路基

石家庄市公路管理处养护管理中心   王亮

【摘要】采用土工聚合物加固公路路基是提高其强度、稳定性和耐久性的有效途径，它可以同时起到排水、加筋、过滤、抗滑和应力分布的作用。材料价格低廉，施工工艺简单，使用寿命可以达到50年以上。

1、概述

公路路基虽然是由普通土填筑而成，但它却是一个复杂结构。它既承受着自重产生的静荷载，又承受着车辆产生的动荷载。这些荷载组合起来，影响着路基的强度、稳定性和耐久性。

根据路基所处的地理位置、气候情况和土质情况，路基路面可能出现并发展各种变形。实践证明，尽管建筑时仔细压实，运营时精心养护，它还是会经常出现多种病害，有时会持续多年而无法恢复如初。

路基路面最常出现的病害有：波浪、车辙、坑槽、沉陷、挠曲、推移等。这些病害不但会影响行车舒适性，还会造成交通事故，降低道路的耐久性，增加修理频度。即使最初认为是优良工程，由于长期变形的积累，也会出现意想不到的病害。为此，人们在建造路基时常采用土工布、土工格栅等措施加以预防，但仍难以保证车道的良好状态。在不利的水文、地质、气候情况下，如土体过湿的沼泽地区，给路基施工造成极大的困难。

    2、软弱地基

在填筑路基时，如遇到埋藏不深的软土层，应该全部挖出换填，但遇到埋藏较深或软弱层很厚时，往往不容易做出决断。如全部挖除则工程量太大，造价提高、施工困难；如不挖除或部分挖除则埋下了无穷的隐患，在以后的运营期间可能出现难以预料的变形：

①不均匀沉陷，设计断面破坏；

②路面形成车辙，路基边坡拉裂。

因此，在遇到这种情况时，必须采取有效措施，保证路基的稳定性和耐久性。

2、土工织物

实践表明，采用人造纤维的土工织物、土工格栅是一种有效的方法。它可以对土、砂、砾石、矿料等筑路材料进行加固，做成高质量路基。土工织物可以用于路基顶层、坡面、桥头引道。用于道路建设的土工织物具有以下功能：

①过滤作用：它可以隔断粘性土和非粘性土之间的相互掺合，过滤悬浮在水中的土粒。

②排水作用：它可以排水土体中的水分，降低空隙压力，提高土体的密实度和强度。

③加筋作用：分散土体中的拉应力，使各部分应力均匀。

总之，采用土工织物可以大大提高路基的稳定性和耐久性，降低天然粒料的用量，补偿土体的固有缺陷，延长两次大修的间隔时间。土工织物是一种长寿材料，是用生态的、廉价的材料制成，在土壤中可以服务50年之久。

土工织物商品有两种形式：蜂窝状块体结构和网状平面结构。

3、蜂窝状块体结构

①它具有三维空间几何形状，用于加固路基土层。它可以锁定土体各向位移，起到侧限作用，并保证土体的最佳含水量。

②它是一种柔性板块，阻止冲蚀和土体下陷，防止土粒钻入下卧软弱层。

③当地下水很高时，可以用蜂窝状板块处理，处理高度可达1.5米。

④具有很好的排水性能，可有效地排除来自路基底层的压力水，提高路基的水稳性。

⑤有效的分散高路基的车辆荷载，使路面基层的应力趋于均匀。

⑥增加土体的抗滑移能力。                                

⑦可以在各种不利条件下使用，加固土体时可以耐受的温度范围为—65℃+60℃。

⑧耐受微生物腐蚀，具有很高的化学稳定性、生态安全性和光稳定性。

采用土工聚合物可适用于任何形式的路面基层（砾石、沥青、水泥砼、钢沥砼板等），施工简单、省时省工、人员培训期短。

立体蜂窝板在受到车辆荷载时，阻断了土体变形的积累，起到了“承载板”作用，充分分散了车辆荷载。其商品尺寸规格可根据用户的要求而定，通常的尺寸为：面积4~12.5㎡，厚度5cm~1.5m。

6、平面网格结构

土工布是一种平面结构，织成不同大小的网眼，系有聚乙烯纤维织成，可以有不同的厚度。土工布容易和土体交织在一起，也容易和沥青材料很好的粘结。

将网格布加入沥青砼混合料铺筑路面时，具有以下特点：

①土工布的力学性很容易和沥青混合料匹配，可以协调地共同工作；

②聚合物材料很少发生收缩卷曲，可承受高达200℃的高温；

③与沥青层粘结性很好，施工方便。

土工布在沥青砼混合料中起到了“加筋”作用，试用期可提高2倍。在旧路翻修时也不会发生困难，因为聚乙烯纤维很容易切断，可以和沥青废料一起被反复利用。

在公路建设中使用土工织物可以取得以下效果：

①可以提高分路各结构层的承载能力，包括路基、路面和基层。

②可以用来加固路基、边坡、桥头锥坡、路肩、加筋挡土墙、堤坝等。

③作为加筋和防腐材料，保护路基、路堑的边坡坡面。

④做成高质量的排水通道。

⑤补偿不良的地质缺陷，减少天然粒料的用量。

7、聚合物承压板

最有效的使用场合是：软土地基、不稳定土、冻融地区、沼泽地段。首先，把被处理土表面整平，其上散铺100mm厚的砂层，在铺放承压板块。板块虽体积庞大，但重量轻，铺设方便。在承压板上回填各种筑路材料：砂、砾土等。达到设计高度时振动压实。各板块之间互相连接，酷似铺了一层地毯。经过填土压实之后，便形成了连续的、坚实的板体。施工完成后，马上可以投入使用。施工中，可以通行各种施工机械。

承载板复合材料中嵌有规律的孔眼，可以用各种土填充，通常为砂土，并在其中加入不大于15％的石料。填料要求具有很好的排水性，内摩擦角不小于25˚。

8、结论

①无论季节和气候条件如何，在新建和大修中，均可以采用土工聚合物加固技术。

②无论土体含水量如何让，均能保证路基的稳定性。

③采用土工聚合物加固技术，能加快施工进度，缩短工期。

④可以借助降低路基高度，获得显著的经济效益，可以就地取材，利用廉价的地方材料填筑路基。

⑤它的使用寿命不少于50年，延长了大修时间，节省了投资。

⑥在沼泽多水地段建造路基时，不用预先进行排水。

 

参考资料：《公路》（俄）2012.No5

 

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