土工合成材料在道路工程中的应用

蔡春兵,吴玲丽

云南省公路科学技术研究院 云南 昆明 650000

摘要：随着科技的飞速发展，道路工程也进行了一场新的变革。土工合成材料越来越广泛的使用在大型工程当中，发挥着巨大的作用。它以塑料、化纤织物以及人造橡胶等工业聚合物为原材料，制造成各类产品，有着加强土体的作用。本文主要介绍了土工合成材料的种类和在道路工程中的作用，由于土工合成材料具有造价低廉、施工方便、能够明显的节约人力物力等特点，比传统材料有着不可比拟的优越性。土工合成材料在道路工程中有着不可估量的前景。

关键词：道路工程；土工合成材料；力学性能

引言

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成，再进一步加工成纤维或片材，最后制成各种产品。土工合成材料使用的聚合物比较广泛，一般常用的主要有聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯和聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚苯乙烯等。土工合成材料是道路与城市道路岩土工程中广泛应用的一种新型工程材料的总称。为了使土工合成材料发挥出应有的效果，人们按照作用的不同将其分为不同类型，施工人员可以根据具体需求进行选择。

1土工合成材料介绍

土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格栅等都属于土工合成材料。在制造土工合成材料时，首先需要加工聚合物原料，使其形成丝、短纤维、纱或条带，然后将其连接制作形成平面结构。有纺土工织物和无纺土工织物是按照制作方法分成的两大类土工织物材料，两者排列形式存在一定不同之处。有纺土工织物交织的方式为正交或斜交的经线和纬线，而无纺土工织物是定向随意排列然后加工形成的。土工织物的联结方式主要包括三类，分别为化学联结、热力联结和机械联结。重量轻、连续性好、施工方便、抗拉强度高、耐腐蚀、抗微生物等都是土工织物突出的特点。由于土工合成材料的抗拉力学性能较好，尤其是土工布和土工格栅，可以在工厂批量生产，质量便于控制，当前在土木工程各个领域中已经得到了较为广泛的应用。土工布在道路工程中主要用以路面罩面的形式应用，可以将路面发射裂缝发生的概率降低，有助于反射裂缝发生和发展的控制。在道路工程软土路基中，利用土工格栅还能够达到快速固结地基、地基承载力优化的效果。

2土工合成材料的基本功能

2.1隔离功能

在不同材料的交界面铺设土工合成材料能够达到隔离的作用，避免这些材料相互掺杂。通过设置土工合成材料，能够实现扩散应力的作用，从而均匀控制地基土沉降量，为地基排水固结创造有利条件。

2.2加强功能

在地下铺设土工合成材料能够实现材料和土层摩擦力的增强，进而将拉伸强度提高。通过铺设土工合成材料，能够约束材料变形，增加土工合成材料复合体在外表上层的强度，达到下沉效果抑制的作用。

3土工合成材料在道路工程中的应用

3.1路堤加筋

在路基路面施工过程中，通过路堤加筋可以使路基稳定性得到有效保障，从而为后续工作的有效开展提供助力。在施工过程中，部分地基承载能力达不到预期标准；针对这一问题，施工人员需要采取相应的技术进行处理，以此满足施工的要求。在路堤加筋工作开展的过程中，人们使用的土工合成材料主要有土工网、土工格栅等；施工人员需要对土工格栅的选择方面提起重视，应选择变形可能性较低、强度较大的产品。在选择土工合成材料时，施工人员还要确保其具有一定的抗撕破度和抗拉强度，从而保证路堤加筋达到预期的目标。通过对土工合成材料应用类型的分析可以发现，土工格栅的应用范围较广。与其他类型相比，它有着特殊的性能和功效，经常被用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。此外，土工格栅具有明显的特点，例如其抗拉性较强、结构具有相应的规律等。在施工过程中，施工人员可以将使用到的材料嵌入土工格栅。土工格栅具有诸多类型，包括：钢塑土工格栅、玻纤格栅等。土工格栅有一定的刚度，可以减轻上面的承重负担，从而提高地基的承载力；而且抗拉强度大，格栅垫层还可以使路基稳定性增强；对地基变形有较强的适应力，砾石又可以与格栅网孔互相锁合在一起形成稳固的平面，使砾石不易下陷，从而提升地基的抗剪强度，防止软基变形。土工织物是指具有透水性的土工合成材料，其中分为有纺土工织物与无纺土工织物。有纺土工织物是由两组平行的经线和纬线正向交叉或斜向交叉错乱编织而成；无纺土工织物把纤维进行定向或随意排列后再对其进行深加工而成。依据联结纤维的方法不同，可以划分为热力联结、机械联结和化学联结三种方式。土工网是指二维的有条带部件在结点连接形成有规则的网状土工合成材料，可用于隔离、包裹、排液、排气。部分路基需要进行强化处理，如横向半填半挖类型的路基、地面较为陡峭的路基，这类路基的自身性能难以达到施工要求，因此需要进行相应的处理。在施工过程中，若遇到的是半填半挖路基类型，则需要根据施工要求确保路床深度达到预期目标，并在此基础上，利用分层处理技术，开展路床填土工作，通过这样的方式可以降低沉降问题的发生概率。填方地面横坡陡于一定坡度时应在基底挖台阶，半填半挖及填挖交界处路段设置双向土工格栅。

3.2台背路基处理

桥涵、隧道等是道路工程建设中常见的构造物，在此类建筑物修建时如果没有合理处理台背路基填土很容易导致刚度出现较大的差异，进而导致台背出现不均匀沉降的问题，久而久之，路桥结构稳定向降低，桥头跳车问题严重。在台背路基处理中合理地应用土工合成材料能够将回填材料和构造物形成一个整体，将不均匀沉降问题发生的概率大大降低，从而将道路工程的施工质量提升。当前土工泡沫聚苯乙烯块是道路工程台背路基施工处理中常用的材料，它能够填筑或者换填台背路基材料，可以将路基的自重大大减小，有助于路基稳定性的改善，降低发生桥头跳车的现象。

3.3路基防护

道路工程中路基是非常重要的一部分内容，路基防护主要包括两方面内容，一是冲刷防护，二是坡面防护。对于土质坡面的防护措施常用的包括拉伸网草皮、固定草种布以及网格固定撒种等;在防护岩石边坡时常常采用的防护方式包括土工网或土工格栅;在防护沿河路基时常常采用的防护方式为土工织物软体沉排、土工模袋。通过冲刷防护能够将路基稳定性提升，通常可以采用直接加固的方式急性坡岸的冲刷防护。另一种间接防护主要是将水流的方向、速度等进行干预。当前土工网垫、土工格室、土工格栅等都是常见的路基防护措施。土工网比土工格栅强度低，但是有着更小变形量，所以此类交叉黏结的复合土工材料在坡面防护中得到广泛应用。在路基冲刷防护工程中应用土工网需要配合填充土石、混凝土材料等，将其刚度和侧限提升，保证结构整体的稳定性。

结束语

在道路工程中，土工合成材料能够解决很多施工中的难题，能够达到排水、加固、隔离等诸多效果，有助于工程成本的控制，有助于施工效率和工程质量的优化。当前土工合成材料已经在很多道路项目中应用，取得了良好的效果。在未来发展中，应当进一步改进创新，提升土工材料的各项性能。

参考文献

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