土工合成材料在路基邊坡防護中的應用

[摘 要] 本文分析了路基邊坡的病害類型、原因和邊坡的侵蝕機理，對當前路基邊坡問題進行調研，認識了解土工合成材料在路基防護中的發展，對土工合成材料在邊坡防護工程中的應用技術進行研究，體現土工合成材料在路基邊坡防護上發揮的重要作用。

[關鍵詞] 邊坡防護 邊坡病害 侵蝕機理 土工合成材料

問題的提出

從20世紀80年代開始，我國的公路基礎設施實現了跨越式的發展，取得了舉世矚目的成就。隨著我國基礎設施的大力發展，在公路、鐵路等部門都涉及到大量的邊坡問題，因此對邊坡的正確認識、合理設計、適當治理，把邊坡失穩造成的災害降到最低限度意義重大。目前，土工合成材料發展很快，應用范圍不斷擴大，工藝水平日新月異，使得新產品常常成為展覽品。各種土工合成材料，包括土工薄膜、土工織物、土工柵條、土工網格、土工模袋，在填土襯墊、陡坡和豎直擋土墻的加固、排水系統、軟土路基、侵蝕控制、堤防和大壩等方面補充或替代了傳統的設計。

路基邊坡病害分析及防護設計原則

1.邊坡破壞產生的危害。①邊坡破壞帶來系列的工程問題和環境問題，嚴重的中斷交通，甚至造成人員傷亡，給國家和人民的利益帶來巨大的損失。②邊坡的淺層破壞造成邊坡落石，還危及行車安全，導致人員傷亡事故有時發生。③邊坡深層破壞帶來的后果更加嚴重。除在公路建設和養護期間需要花費大量的人力和財力進行處治外，還往往中斷交通。處治后發生病害的邊坡在進行處治時，技術和施工難度增加。④路堤邊坡破壞往往導致路面斷板、開裂，這種現象較為普遍，嚴重的情況是出現路堤整體滑動和中斷交通，除給公路運營管理部門帶來直接的經濟損失外，還給用路者帶來難以估量的間接損失。

2.路基邊坡病害的原因分析。（1）氣候因素。氣候因素有氣溫、降水、風速、風向、最大凍土深度等。在大面積裸露的土質或風化巖質坡面上，由于溫差對地表的影響，加上雨水直接沖刷坡面，極易風化剝落，導致塹坡水土大量流失，或坡面產生裂縫，發生淺層溜方。（2）水文因素。水文因素如地表水的排泄，河流常水位、洪水位，有無地表積水和積水時間長短，河岸淤積情況；水文地質因素有地下水埋深、移動規律，有無層間水、裂隙水、泉水等。（3）土質因素。沿線地質因素，如巖石的種類、風化程度和裂隙情況，巖石走向、傾向、傾角、層理和巖層厚度以及有無斷層或其他不良地質現象。

土是建筑路基及邊坡的基本材料，不同的土類具有不同的工程性質。砂粒土的強度構成以內摩擦力為主，強度高，受水的影響??；黏性土的強度形成以黏聚力為主，強度隨密實程度的不同變化較大，并隨濕度的增大而降低；粉土類土毛細現象強烈，強度和承載力隨著毛細水上升和濕度的增大而下降。對于黃土質砂黏土或其他黏土質土，因其透水性弱、崩解性強、經雨水浸泡后土體表層含水量達到和狀態時，易使邊坡失穩而溜方；若路堤填料不合格，又沒有進行土質改良，將導致邊坡結構層斷裂破壞。

土工合成材料在路基邊坡防護中的應用

土工合成材料的種類。土工合成材料大體可以分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料四大類，每類材料又都有各自的相關產品。

1.土工織物特點。土工織物是采用編織技術生產的透水性土工合成材料，他的特點是重量輕、整體連續性好?？勺龀奢^大面積的整體，長度可達數百米。并且施工簡便、抗拉強度高、耐腐蝕和微生物侵蝕性好。

2.土工膜的分類及特點。土工膜是一種不透水的土工合成材料，可分為瀝青土工膜和聚合物土工膜兩類。土工膜的主要特點是透水性極低，其工程特性隨類別、制作方法、產品類型的不同而發生很大的變化。土工膜還有很好的彈性和應變能力、良好的耐老化能力，尤其適用于水下工程。

3.關于土工材料的說明。土工格柵、土工網、土工模袋、土工墊和土工室以及輕型土工合成材料統稱為土工合成材料。土工格柵是經過拉伸工藝形成的具有方形或矩形格柵的聚合物板材，主要用作加筋材料。土工網是合成料條帶編織或合成樹脂壓制成的具有較大孔眼、剛度較大的網狀合成材料，是主要的加筋材料。土工模袋是一種雙層聚合物化纖織物制成的袋狀材料，他可以代替模板成型混凝土或砂漿。土工墊和土工室是合成材料特制的三維結構，前者多為透水聚合物網墊，后者多為蜂窩狀或網狀三維結構，主要用于護坡或植草綠化

4.土工復合材料。土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料，以其兩種或兩種以上的土工材料互相結合起來，成為土工復合材料。土工復合材料可將不同構成材料的性質結合起來，更好地滿足具體工程的需要，能起到多種功能的作用。如復合土工膜，將土工膜和土工織物按要求制成土工膜—土工織物組合物，稱復合土工膜。土工膜主要用來防滲，土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。不同的工程有不同的綜合功能要求，故土工復合材料的品種繁多，可以說土工復合材料是當前和今后一段時期發展的大方向。

土工合成材料發展前景

土工合成材料有諸多功能，又有重量輕，體積小，強度高，耐腐蝕等特點，尤其是缺砂少石的地區更有其用武之地。但土工合成材料畢竟是一門非常年輕的新技術，對其生產、試驗、設計、施工工藝等在世界范圍內還沒有完全統一，很多人對這種新型建筑材料還不甚了解，但土工合成材料畢竟是富有生命力的新生事物，況且世界對土工合成材料的研究與應用已達相當高的水平，在不遠的將來，其效能一定能蓬勃發展，為社會主義建設作出重大貢獻。

總之，搞好鐵路、公路建設，確保公路邊坡穩定、安全、搞好環境保護，要深入了解公路邊坡破壞的型式與機理，針對不同工程對象的土質、水文、氣候等特點，靈活采用不同的防護型式，加強設計，加強施工建設管理，建安全之路、建生態之路、優美之路。

參考文獻：

[1]楊航宇，朱贊凌，羅志聰.公路邊坡防護與治理[M].人民交通出版社.

[2]王道雄.土工合成材料在公路工程中的應用[M].人民交通出版社.

[3]土工合成材料工程應用手冊.第二版.[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

作者單位：西安鐵路職業技術學院土木工程系 陜西西安