土木合成材料在市政工程中的应用

莫昆锋

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摘要：随着我国经济的发展和环境保护要求的提升，传统土木工程材料和技术面临新挑战的同时，已经历了国外引进、国内发展到全面应用推广的阶段。土工合成材料的应用领域十分广泛，在道路、建筑、水利、海港等领域均有涉足，土工合成材料还将陆续被应用于市政工程中的各个领域。

关键词：土木合成材料；市政工程；应用

引言

土木合成材料是一类新型合成材料的总称，主要是将人工合成的聚合物作为原材料的产品。近年来，由于市政工程项目在进行过程中经常会出现路面或护坡塌陷、管口或连接处漏水或脱开、管道淤泥堵塞等众多问题，因此就会造成后期的维修，不仅延长建设工程的时间，还会耗费大量人力和财力。探究其原因：一是由于在以砂石为基础的地基条件下，采用柔性接口就会导致后期沉降不均匀引起管接口漏水的现象，并且降雨时期也会对地基有所扰动；二是由于以普通材料为基础的护坡材料不能有效防止水土流失，且不能生长植物等。

1土工合成材料概述

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它使用天然或合成聚合物作为原料来制造各种产品，然后将其放置在土壤内部、表面或土壤层之间，以加固或保护土壤。事实上，土木工程施工中使用的所有材料都可以称为岩土材料。随着产品的不断丰富和应用领域的进一步拓展，土工合成材料的内涵和范围也得到拓展。目前，土工合成材料应用于道路、铁路、水利、电力建设、港口、机场、军工、环保等各个工程领域。根据其应用和相关标准，土工合成材料可分为土工织物、土工膜、土工合成材料、土工格栅、土工格栅、土工格室、土工织物泡沫材料以及其他土工合成材料等九大类。

2土木合成材料在道路防护结构中的作用

2.1土基加筋加固

在市政工程中，土木合成材料常常被用在加筋土层的垫层，达到加固的效果，尤其是在道路的软土地基部分，加筋垫层使用非常常见。在市政工程施工过程中，对路基的处理是具有一定难度的，增加加筋垫层不仅可以将土层中的力分布均匀，还可以增加地基基地的整体性，同时能在一定程度上对填料层厚度进行减少。这样，可以对整个路基的侧向变形产生约束力，增强土层的刚度和承载能力，提高路基稳定性，并且减小不均匀沉降的现象发生。加筋垫层的使用在增强基底稳定性的同时，还能增强地基像侧面滑动或挤出的稳定以及从软土下层到硬土顶层的滑动稳定性。

2.2在软土地基中的应用

软土地基沉降量大，沉降时间长，严重影响工程质量和安全，一直以来都是设计施工人员十分关注的问题，所以必须采取有效措施减小其沉降量和增强地基强度。一般常见的措施有：换土、夯实地基、排水固结等。但这些方法都十分的繁琐且对人力物力财力的耗费巨大。土工合成材料的出现解决了这个问题，在地基中加入土工格栅或土工格室，不仅明显提升地基强度和减少沉降量，还有施工速度快、成本低以及对土体的扰动少等优点。

2.3土工合成材料在排水方面的应用

土工塑料具有耐腐蚀性，可起到保温保护作用，防止渗透。土工合成防水材料的还原产物可应用于城市工程建筑墙体的排水、波纹管墙体的垂直或水平排水、防水建筑防爆薄膜后面的排水或土坝钢筋混凝土墙体表面涂层保护下的排水。该原理是，这种土壤可以合成成一种材料，通过建立特殊排水渠道，可以快速地从市政工程建筑中提取土壤水。

2.4路面裂缝防治

在市政工程中经常会选择土木合成材料对老旧的沥青材质路面或者老旧水泥路面加铺底层，在新建道路过程中也对沥青底部进行加铺，这样可以减缓老旧路面对加铺层的裂缝反射条件。在一定条件下采用如玻纤网或土工织物可以有效增大市政工程对路面改建时的抗拉强度和最大负荷延伸率。其中使用玻纤网材料的尺寸也有一定要求，在铺设时的最大粒径采取的数值为沥青面层材料的0.5~1倍左右。市政工程施工过程中用土木合成材料对路面裂缝防止的过程中，要先通过外观和弯沉值对路面裂缝进行测定，然后再规划出使用材料的铺设方案。在施工过程中，要保证路面清洁平整，因为土木合成材料需要铺设和固定，所以需要严格按照规范和设计要求进行加铺。这样不仅可以在养护期保证材料的使用期限，延缓收缩和开裂的时间，还可以阻止裂缝反射到路基表面。

2.5在垃圾填埋场中的应用

在市政工程中垃圾填埋场，经长时间的使用后会产生垃圾渗滤液，其成分极其复杂且有害。如果不加以处理就会对土壤和地下水造成污染，所以在垃圾填埋场的设计施工中要严格进行防渗系统的设置。由于土工膜和膨润土防水毯（GCL）具有低渗透性，往往被应用于填埋场的防渗系统中，在实际工程中会用到高密度聚乙烯（HDPE）土工膜+GCL的复合防渗结构。这种复合结构使得防渗效果更为优异。随着未来对环保要求的不断提升，GCL在填埋场中的应用需要进一步的深入。现如今就有许多学者研究如何将GCL中的膨润土经过改性之后，使GCL在垃圾渗滤液中对某些有害离子的吸附能力增强。使其能在保证低渗透的作用下还能吸收垃圾渗滤液中的有害离子。

2.6堤岸坡面防护

在市政施工过程中，最重要的一方面还包括在生态工程中的保护作用。目前，随着“海绵城市”的理念逐渐发展，在工程建设当中也占有一席之地[7-8]。因此，在海绵城市建设过程中，对城市内涝问题的合理解决是目前的重中之重。在一些具备“海绵城市”建设条件的地域，对护坡的建设和保护不仅可以保护生物多样性，还可以保护生态完整性，同时防止水土流失，保证堤岸坡面的稳定性。格宾护岸是一种目前较为新颖的柔性护坡结构材料，它的组成结构是将核心锌铜丝线变成具有六角形状的网状结构，同时在网状结构中填充石料。这种材料具有很多优点，例如增加的石料可以使材料表面的粗糙程度加大，有效减弱波浪，减缓冲刷，保护堤岸；具有六角形状的网状结构具有大孔隙，透水性能优异，可以进行物质和能量交换；在保护坡面后，覆土层和水面都可以种植植物，起到绿化的作用；宾格护岸中填充的石料还可以选择一些具有净水功能的填料，可以降解水中的污染物质，净化水质。

3土木合成材料总结与展望

土工塑料集成了功能材料、传感器设备和相应的软件，能够对土工增强结构的稳定性进行监测和预警。当前，国外智能地球塑料的理论研究、测试技术和设计方法已经成熟，智能地球塑料已应用于许多项目。相比之下，中国的土塑工业起步较晚，基本机械分析模型和理论分析方法的研究需要改进，基本上在包括智能土塑在内的一些高端技术和产品的开发和应用方面起着后继作用。随着国家基础设施需求的扩大和其他应用市场的扩大，中国今后在多功能和智能方面仍有很大的发展空间。

结束语

土木合成材料在市政工程中不仅可以单独使用，还可以与其他种类的材料配合使用，可以对路面加筋加固、保护堤岸、减弱路面裂缝等作用，同时还可以作为排水体在明渠、暗渠等情况下使用。土木合成材料在市政工程中的广泛使用，具有节约资金、缩短工程周期和对建筑施工保证安全的重大意义。

参考文献

[1]刘凯琳,赵永霞,张娜.土工合成材料的发展现状及趋势展望[J].纺织导报,2019(S1):6-28.DOI:10.16481/j.cnki.ctl.2019.s1.025.

[2]张娜,赵永霞.智能土工合成材料的应用新进展[J].纺织导报,2019(S1):54-56.DOI:10.16481/j.cnki.ctl.2019.s1.031.

[3]夏时宇.土木合成材料在公路软基处理中的应用与设计[J].中国住宅设施,2018(05):24-25.

[4]陈晓旭,唐小方,何华拓,郭冰.土工合成材料在土木工程领域的研究及应用[J].四川建材,2018,41(06):28-29.

[5]郑伟.论述土工合成材料在路桥工程中的运用[J].黑龙江科技信息,2018(03):109.