淺析土工布在膨脹土路堤處治中的應用

王欽+連榮軍

摘 要：隨著公路建設速度的不斷加快，膨脹土路堤處治技術水平也得到了極大的提升。土工布作為一種土工合成材料，其原材料以滌綸、丙綸為主，由纖維成網(wǎng)再通過外力纏結加固或粘合加固方法制成的纖維結構制品。它在路基沉陷、軟基加固、防治翻漿冒泥、防治路基凍融等方面得到了廣泛的應用。在膨脹土路堤中加入土工布，可全面提升工程質量。本文在充分了解土工布概況的基礎上，結合具體案例對其施工設計、施工工藝進行了分析與探究。

關鍵詞：土工布；膨脹土路堤；處治技術

一、土工布的概況

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(yè)的發(fā)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。其性能分為：物理性能與化學性能。第一，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。第二，化學性能。土工布的化學性能體現(xiàn)在它的抗腐蝕性和抗侵蝕性。經過試驗發(fā)現(xiàn)，土工布不受任何試劑和氧化還原劑的影響。

二、膨脹土路堤處治中土工布的設計

某公路工程地處亞寒帶，夏季氣候濕潤多雨，冬季寒冷，膨脹土層孕育深厚。利用膨脹土填筑路堤，其壓實后的膨脹土與天然原狀結構膨脹土的工程特性有很大的不同，主要是壓實土的膨脹潛勢較原狀土要大許多。填土的密實度越大，含水量越低，則土浸水后，其膨脹量和膨脹力也越大；如在相同壓實含水量下，密度越高，其膨脹量和膨脹力也越大，浸水后，強度大幅度下降。因此，選用膨脹土作為填料，應根據(jù)公路等級、土的脹縮特性，填土層位等具體情況，并結合實踐經驗采用一定的處治方法，以保證膨脹土路堤填筑含水量的穩(wěn)定，防止病害的產生。本工程K621+110～K621+260段是利用膨脹土修筑路堤，膨脹土填料經擾動后其膨脹性為弱～中膨脹土，天然含水量較大，土體的壓縮性低，在壓實狀態(tài)下膨脹潛勢較大。

1、K621+110～K621+260修筑路堤前為一魚塘，地下水活動豐富，在路堤基底鋪設土工布可以切斷毛細水的上升，防止基底受水分入滲而產生軟化，從而防止路堤產生破壞。

2、通過隔一定間距鋪設土工布，調節(jié)路堤內的應力分布，使路堤填土的沉降量得到一定程度的均化，減少不均勻沉降。

3、所選用的土工布是短纖針刺非織造土工布，孔隙率較大，透水性好。為膨脹土提供了良好的排水面，加速土體的固結，提高路堤的承載力。

4、該段膨脹土填料的CBR值較低，在膨脹土路堤中隔一定間距滿鋪土工布，可使路堤的強度得到提高。根據(jù)已有研究資料表明：加土工布與不加土工布相比，路基的強度指標CBR值約提高20%，即加鋪土工布后，路堤的強度得到提高。

5、當路堤中有軟弱區(qū)域存在時，土工布起隔離作用，可減弱軟弱區(qū)域對整個路基穩(wěn)定性的影響。

6、膨脹土填筑前先用水穩(wěn)性好、顆粒較大的好土填筑，以削弱地下水的上升對路堤底部的影響。膨脹土的填筑過程中每隔兩層填土及四層填土全斷面鋪一層土工布，鋪設的土工布選用無紡土工布，在路基邊緣兩邊予留1m的包邊長度以反包。填筑完畢后邊坡兩邊1m范圍用DAH溶液噴播改良。

土工布間距的設定主要是依據(jù)《公路土工合成材料應用技術規(guī)范》及過去國內外土工布使用的相關經驗，并經過技術經濟的比較分析而定出來。通過在試驗路段鋪筑上述方案，最終得到價格性能比比較合理的土工布處治膨脹土路堤的方案。

三、膨脹土路堤處治中土工布鋪筑施工工藝

1、施工前準備

（1）開工前，應在全面熟悉設計文件交底的基礎上，進行現(xiàn)場核對和施工調查，發(fā)現(xiàn)問題應及時根據(jù)有關程序提出修改意見并報請變更設計。

（2）根據(jù)現(xiàn)場收集到的情況、核實的工程數(shù)量，按工期要求、施工難易程度和人員、設備、材料準備情況，編寫實施性的施工組織設計，并報監(jiān)理工程師審批。

（3）土工布選用，土工布運往工地后，要整齊堆放在料棚內，防止日曬雨淋，并保持通風、干燥，保證所使用的材料性能不受影響。同時對每批運到工地的土工布均要檢查出廠檢驗單、產品合格證，而后抽樣送檢，確保工程中使用合格的土工布。

2、土工布的鋪設

基底施工滿足要求后，開始鋪設第一層土工布。鋪設方法為將土工布自路邊緣向路中線方向沿路基橫斷面水平攤鋪展開，鋪筑寬度為橫斷面寬度。鋪設土工布的土層表面應平整，表面嚴禁有碎、塊石等堅硬凸出物；在距土工布8cm以內的路堤填料，其最大粒徑不得大于6cm。 土工布攤鋪時用人工拉平，保持平順、松緊適度，同時用長10cm竹簽固定每截土工布的四角。兩邊各留出1m伸出路邊緣作反包用。并將予留的土工布沿修整后的坡面反包上來，并在壓實好的上一層土用竹簽在距路基邊緣20cm處固定。土工布鋪好以后，應及時填筑填料，以避免其受到陽光過長時間的直接暴曬，強度減弱。一般情況下，間隔時間不應超過48h。相鄰土工布的搭接寬度為20cm，使高端壓在低端上，保證接頭處不滲漏。不同層面的聯(lián)接位置相互錯開1m，以增強其整體效應。

3、膨脹土填料的填筑

路堤強度指標是用在最佳含水量下成型的CBR試件泡水4天后所得的CBR值表示。CBR大于3%可用于路堤主填區(qū)，CBR大于4%可用于上路堤，CBR大于5%可用于下路床，CBR大于8%可用于上路床。但對膨脹土來說，在最佳含水量下所得的CBR值往往不能滿足規(guī)范的要求。這使得人們往往對CBR值不滿足規(guī)范要求的膨脹土棄之不用，造成了大量的棄方。實際上，每一種土都有其對應的最佳CBR值，在這一值下，路基土體的強度是穩(wěn)定的，路堤也能達到要求的壓實度。從這一思路出發(fā)，我們對K621+110～K621+260段填料進行了不同含水量不同干密度下的CBR值試驗。通過試驗得出，在重型擊實功下，該填料的CBR值隨著擊數(shù)的增大而增大，隨稠度的增大而減少。CBR的最佳值在重型3*98擊，稠度1.05-1.1左右獲得最佳，其值為2.2%，壓實度K≥90%。因此現(xiàn)場施工時以1.1稠度所對應的含水量±2%作為現(xiàn)場填筑的含水量控制標準，用重型標準進行壓實控制，壓實度是能夠達到90%，在這一標準下，土體所對應的含水量與塑限接近，既有效控制了路堤的脹縮變形，又使土體的強度得到了保證。 膨脹土填料粒徑應控制在15cm以下，以避免由于土塊尺寸較大而導致壓實過程中土塊之間的架空現(xiàn)象。由于膨脹土的天然含水量較大，因而施工時需要適當?shù)姆瓡瘢瓡駮r盡量保持土的分散狀態(tài)，使含水量達到重型標準可壓實的要求。碾壓機具應采用接觸應力較大的壓實設備。由于膨脹土的結構性強，具有各向異性的特點，所以選用接觸應力較大的壓實設備，以破壞膨脹土的結構性和各向異性。每層填土松鋪厚度為30cm左右，不得大于30cm。碾壓后層厚控制在20-22cm左右。壓路機碾壓時，前后兩次輪跡應有0.4-0.5m重疊，前后相鄰地段也要重疊1-1.5m，特別是邊沿地段，壓路機要與線路方向成45°角碾壓，以保證全區(qū)段碾壓密實。碾壓完成后，宜在2小時內完成檢驗工作，在4-6小時內完成上土覆蓋。壓實度的檢測采用灌砂法測定。檢測點數(shù)為普通土路基填筑增加1倍。

四、結束語

綜上所述，伴隨公路等級的逐步提提升，膨脹土問題愈加嚴重。選取土工布處治膨脹土路堤，可有效提升工程質量，為全面發(fā)揮土工布的作用，鋪筑時要注意平順、松緊適度。只有這樣才能降低路堤病害程度，提升工程質量。

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