土工合成材料在公路工程中的應用

余 勇（南京市路橋工程總公司,江蘇 南京210046）

土工合成材料主要包括：土工織物、土工膜、特種土工合成材料等多個品種，在公路工程中起著過濾、隔離、防滲、加筋等作用。這些作用的發揮是幾個作用同時體現出。下面結合幾種合成材料在公路中的應用做具體闡述。

1 土工合成材料的分類

1.1 土工膜

土工膜包括了瀝青、聚合物等，屬于一種不透水的薄膜，主要包括了加筋和無筋兩類。土工膜的優點在于強度大、性質穩定、耐熱性功能強，在抗老化性過程中的效果十分顯著。

1.2 土工織物

土工織物包括無紡型、有紡型兩大形式。土工織物主要是由透水性土工合成材料構造，優點在于質量小、抗拉強度高、耐腐蝕性能好，在施工過程中發揮了極為重要的作用。

1.3 特種土工合成材料

1.3.1 土工網

土工網結構由不同合成材料組成。土工網一般情況都是兩組股條上下搭接，最后建起排水通道，這種方式在復合排水材料中應用。遇到受力和變形輕微時，通常又屬于加筋材料。這時抗拉強度就有所降低，延伸率大大增加，在選擇時必須嚴格按照標準進行。

1.3.2 土工格柵

這一材料主要是在擠壓成型的聚合物板上打孔,并利用拉伸機對其實施冷拉,把圓孔做成長孔或方孔。對于孔眼大的材料能夠使土、石粒嵌入，不但加強了自身的強度，也使其與土的磨擦力變大，可作為最佳的加筋材料使用。還有種材料屬于非冷拉形式,通過熱融擠壓后建立土工網，或稱為格柵，這類合成材料的強度和剛度要比冷拉格柵低很多,一般用在要求不高的公路工程中。還有一種高強纖維土工格柵，制作原料為高強度、低延伸率的滌綸，制作過程中利用浸漬P V C的方式制成，與傳統的合成材料相比在強度、模量方面更有優勢。由于土工格柵技術得到了改進，因而廣泛應用在公路施工中。

1.3.3 土工網墊和土工格室

土工網墊與土工格室在結構形式上完全一致，屬于三維結構。土工網墊一般都是長絲結合而成的三維聚合物網墊， 土工格室主要是利用土工織物、土工格柵、土工膜、條帶聚合等相互配合形成的網格狀三維結構。土工網墊的最大用途在于避免防沖蝕和，坡面植草維護是其主要形式。將土工格室打開能夠當成充填土石的材料,建立起符合公路施工需要的結構體。這些能夠當成墊層或處理較軟地基,且在施工、運輸等方面有著一定的優勢。

1.3.4 土工模袋

土工合成材料模袋主要是利用雙層聚合化纖織物配合生產出來的袋狀材料,主要作用在于能夠取代模板，使用高壓泵將混凝土或砂漿灌入到模袋里,最終產生板狀結構，這類材料在護坡或地基處理中應用較廣。機制模袋、簡易模袋是土工模袋的兩種形式。而機制模袋根據不同的情況又分成不同的形式，主要包括：有反濾排水點模袋、無排水點混凝土模袋、鉸鏈塊型模袋、無反濾排水點模袋、框格型模袋等等。在選擇各種形式的合成材料時需要根據具體的公路需要，針對實際情況應用材料，才能使其功能得到有效發揮，保證公路工程的順利實施。

1.4 輕質土工合成材料

土工泡沫聚苯乙烯炔是輕質土工合成材料的主要產品。主要用在公路路基填筑或作為換填中,能夠大大降低路基自重，改善路基的穩定性，降低路基的沉降量。但在使用輕質土工合成材料時，其施工方法存在著相應的特殊要求，在整體上發揮出來的作用還是十分優越的，不僅施工便捷，且施工進度較快。

1.5 土工復合材料

土工復合排水材料在公路建造中是極為普遍的一種材料，其主要組成是以薄形土工織物包裹不同材料構成的，屬于復合型排水材料。土工復合排水材料不僅擺脫了土工織物平面方向排水受阻的缺陷，還能按照水平方向芯材的排水通道進行處理，同時外包的土工織物也能避免土顆粒進入排水芯材而阻塞排水通道。

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯是排水芯材的常用制成部分，其截面型式多種多樣。通常將窄條作為復合排水帶，寬幅的作為復合排水板。復合排水帶通常都是用在軟土地基豎向排水固結的處理方面。復合排水板是發達國家最新研制的材料，其性能十分優越，因而在公路工程中得到了廣泛的運用。并且復合排水板可以歸納為雙面反濾排水、單面反濾排水等不同的形式。主要用來取代砂礫材料作為橫向排水墊層，這對于排水帶的豎向排水十分有效。不僅維護了路基路面結構的固定性，也能使得施工質量得到較好的保證。

2 土工合成材料的應用

2.1 隔離作用

多數土工合成材料能夠發揮隔離的作用，可將各種粒徑的土、砂、石料等材料與地基進行有效地隔離，對材料進行有效的區分，防止材料被混亂使用。土工織物、土工膜在隔離方面的作用極為明顯。

2.2 過濾作用與排水作用

將土工織物合理設置于土體以及土層的恰當位置，這樣能夠避免受到顆粒進入的影響,以避免由于顆粒而對土體帶來損壞。需要注意的是應該讓土中的水、氣體等在織物的幫助下順利排出，這樣能夠防止因為孔隙水壓力增加而引起的土體失穩等嚴重后果。

2.3 加筋作用

土工織物、土工膜、土工網或復合型土工合成材料都能夠起到顯著的加筋效果。加筋作用常常體現在以下幾方面：提高軟弱地基、邊坡的固定性；當作擋土墻回填土中的加筋的面板；對筑包裹式擋土墻做好調整工作；對柔性路面進行鞏固，避免出現反射裂縫。而加筋作用對于路基的沉降等問題都有著很好的處理效果。

3 結語

本文介紹了幾種常用的土工合成材料，分析了其主要的作用。當前公路地形的復雜性使得工程施工的難度提高，很多土工材料的使用性能已經無法滿足當前的需要。對合成材料進行研究使用，能夠為公路工程創造有利的施工條件，既達到了工程的標準，也降低了成本消耗。

[1]郭大華.土工合成材料在公路軟基處理中的應用與設計[J].土木工程學報，2001-06-30.

[2]交通部重慶公路科學研究所，江蘇省交通科學研究所，長沙交通學院[S].公路土工合成材料試驗規程,2003-12-30.