淺談土工布在公路工程中的應用

【摘要】本文結合土工布的性能及自身作用，闡述了土工布在公路工程中的作用原理，及其施工的工藝流程。

【關鍵詞】土工布；公路工程；應用

土工合成材料最早在上個世紀五十年代應用于歐美的土建工程，隨著化纖工業的發展，直到上個世紀七十年代才被廣泛應用。土工合成材料主要是由高分子聚合物構成。土工材料也很常見，比如：塑料、合成橡膠、化纖等等。土工布又叫土工織物。土工布被公認為第四大建筑材料。土工布的抗拉強度高，且沒有顯著的方向性。彈性好耐磨，因而抗扯力，抗穿刺和頂破力。不容易霉爛和蟲蛀，埋在地下也不容易老化，滲透性和抗堵性能強。土工布的應用范圍很廣，比如公路、鐵路、土基、體育場、私家花園等，土工布都得到了大量的應用，本文就土工布在公路工程中的應用進行簡要的介紹。

一、土工布的性能

（1）物理性能。土工布在溫度為20攝氏度時的比重為1.38，熔點260℃。因此不宜燃燒。在溫度為25℃相對濕度為65％時，其吸濕率為0.4％。而在溫度為25℃相對濕度為100％時的相對濕度為0.6～0.8％，所以當濕度變化時布的大小不變。它的抗老化性和抗斷裂性也很高。（2）化學性能。土工布的化學性能體現在它的抗腐蝕性和抗侵蝕性。經過試驗發現，土工布不受任何試劑和氧化還原劑的影響。

二、土工布的作用

土工布的之所以應用很廣泛，主要是它的物理化學性質決定的，土工布應用于土建工程中主要有以下幾種作用。（1）隔離作用。土工布可以在保持兩種土的原有性質不變的情況下，使水通過。防止兩者混合，或防止土壤流失。這時土工布的機械性能起主要作用。（2）排水作用。土工布具有良好的滲透性，即便在高壓下仍有較大的孔效率，因此很容易在土工布中形成水流通道。把土工布設在路堤的底部可以起到較好的排水效果，在荷載的作用或泵的抽吸作用下，水可排出，同時還可以進一步壓實土體。在特殊的情況下，可用土工布條代替軟基中的砂樁和板式排水。另外，在路面底層設土工布，可以收集從滲透路面來的雨水，避免凍融的形成，保護路面。（3）加勁作用。土工布可以把作用在其上面的力均勻的傳遞給路基，起到加勁的作用，從而避免了局部破壞。垂直應力作用在鋪有土工布的礫石層上，土工布可以把這個垂直應力轉變為水平應力。這樣，只能承受壓力的礫石填料和土工布的結合可大大改善填料性能。此外，由于土工布的可壓縮性和彈性能夠起到消震作用，因此土工布還可改善承受重復荷載的能力。

三、土工布在公路工程中的應用

隨著城市道路建設的加快，水泥路面已逐步被瀝青路面所替代。某縣城內次干道采用水泥路面，在水泥路面10年的運營中，已出現大面的破壞，不但導致了道路的服務水平下載，還會直接影響行車安全。因此，需要對這條道路進行改造。根據我國多年來對水泥路面改造的探索和實踐，證實了在水泥路面上加鋪瀝青面層是舊路改造的有效途徑，但由于舊水泥砼板的漲縮和汽車荷載的作用，直接在舊水泥砼面板上鋪設瀝青砼面層，可導致瀝青砼面層在和舊水泥面板接縫及裂縫處產生反射裂縫，需要一種材料鋪設在水泥面層與瀝青層之間，就可以解決這一問題，而土工布恰恰是這一材料的首選。

1．土工布的作用原理。（1）減少瀝青加鋪層和舊水泥面層之間的應力，當由于溫度的下降，舊水泥面板收縮時，舊面層和加鋪層之間會產生粘附阻力，這就導致水泥砼接縫上方的瀝青加鋪層出現較集中的拉應力，當此拉應力超過瀝青面層的抗拉強度時，加鋪層就出現了斷裂，而如果在瀝青加鋪層和舊水泥面層中加設土工布，則可減小他們之間的粘附力，從而降低瀝青面層下的拉應力。（2）土工布具有較強的延展性，能在變形中起到過度的作用。由于舊水泥面板接縫處因彎沉差產生剪力，通過土工布自身的延展性可以拓寬到更寬的范圍，從而緩解應力集中的問題，起到變形過度的作用。（3）防滲隔水的作用。土工布本身有很大的孔隙率，但由于被瀝青粘合料封閉后，可以形成瀝青隔水防滲層，防止路面水向路基滲透，從而達到保護路基的而要求。基于土工布的以上特性，所以土工布被應用舊水泥路面的改造是一種積極有效的技術措施。

2．土工布的技術要求。既然土工布作為舊水泥路面改造的一種防治裂縫的夾層材料，那么夾層材料的性能好壞就直接影響反射裂縫的效果好壞。不同型號的夾層材料，性質就不同。經過長期大量的跟蹤觀測，得出防治反射開裂土工布的技術要求主要有一下幾點：（1）良好的耐溫性。在鋪設瀝青混合料時的溫度為150℃，那么就要求土工布在150℃的溫度下不會融化或者軟化，并且能正常工作。經過大量實地經驗，聚酯土工織物的耐溫性能是最佳的。（2）良好的瀝青膠油吸附性。一般的施工步驟是首選在開裂的路面上噴灑瀝青膠油，要求均勻噴灑，其次鋪設土工布織物，最后在土工布的上面熱鋪瀝青面層。熱鋪瀝青面層應能吸收土工布織物下的瀝青膠油，達到良好的吸附性。（3）良好的柔韌性。夾層材料要有良好的柔韌性，這樣可以有效吸收裂縫處的拉應力，阻止應力向上傳遞，夾層材料的柔性體現在抗拉強度和延伸率的乘積，而夾層材料的韌性體現在頂破強度上。（4）均勻性。由于瀝青路面裂縫的拉應力的方向是不確定的，這就要求夾層材料強度也無明顯的方向性，而土工布材料強度抗拉性高，且沒有明顯的方向性。但對于經緯兩向的強度對，建議五防指紋小于等于1.2，編織物小于等于1.5。

3．施工流程和工藝。根據瀝青路面防治裂縫要求對土工布的要求，我們挑選出了合適的土工布材料，下面就施工流程和工藝進行簡要的闡述：（1）清理原路面并修補。舊水泥路面按照不同病害類型處理完后，應將路面打掃干凈，鏟除路面的突出部分，對有坑洞的，填入修補材料，路面上不留泥土，沙石及其他渣滓，并保持路面干燥。（2）鋪灑瀝青粘層油。在準備好的干燥舊水泥路面上用瀝青撒布機均勻噴灑一層1～1.3L/m2的并且溫度在150～170℃的瀝青，噴灑橫向范圍比土工布寬出5～10厘米。（3）鋪設土工布。噴灑粘層油的同時鋪設土工布，要求采用專用機械設備鋪設。將土工布粗糙的一面朝上，并應平整，避免折疊，遇到彎道時，將彎道內側的土工布裁開，將一側攤平，刷上瀝青，再將另一側疊蓋搭接上。在鋪設時，禁止汽車在土工布上轉彎、調頭及剎車。（4）碾壓瀝青面層。碾壓時，應從路邊壓向路中，三輪壓路機每次碾壓重疊1/2后輪寬，雙輪壓路機每次重疊30厘米，碾壓速度：初壓1.5～2.0km/h，復壓2.5～3.5km/h，終壓2.5～3.5km/h。

四、運行效果

根據對該縣城市水泥路面的改造施工情況和長期通車運行的觀察效果來看，土工布能有效地減緩瀝青加鋪層的反射開裂，改造完畢后的道路收到了良好的運行效果。總結本次道路施工改造的經驗，可以得出以下結論：在城市道路施工改造的過程中，可根據工程的具體情況確定采用滿鋪或鋪縫方案，當舊路的水泥路面無斷裂現象時，可以采取鋪縫方案，即寬度脹縫兩邊各0.15m，縱縫和伸縮縫兩邊各0.14m，否則就應該采用滿鋪方案。

五、結語

土工布鋪設于水泥面板與瀝青層之間，其較強的延展性和吸油性能均勻地傳遞來自上部瀝表路面的汽車荷載，并有效地消除舊水泥路面改造上覆瀝青罩面時產生的反射裂縫。土工布在公路工程中的應用還有很多，其優良的性能和低廉的價格受到廣大工程技術人員的一致認中，它在公路工程中的應用將必然更加廣泛。

參考文獻

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