土工合成材料在瀝青路面施工和養護工程中的應用

霍 娟 娟

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

土工合成材料在瀝青路面施工和養護工程中的應用

霍 娟 娟

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

介紹了瀝青路面的優點，簡述了土工合成材料的主要品種和特性，并從土工合成材料的選擇、施工工序和基本要求等方面，闡述了土工合成材料在瀝青路面施工中的應用，指出使用土工合成材料能有效遏制路面裂縫的產生，證明了土工合成材料在道路補強工程中的優異性能。

瀝青路面，土工合成材料，土工織物，玻璃纖維格柵

1 概述

眾所周知，國內外高等級道路的路面結構形式主要是瀝青混凝土路面(以下簡稱瀝青路面)。與水泥混凝土路面相較，瀝青路面的諸多優點是十分明顯的：

1)在瀝青混凝土的材料組成中，由于瀝青的粘結作用，使得其級配礦料間形成較為穩定的柔性結構，而柔性結構對于上部車輛對路面的沖擊載荷得到較好的吸收。這種對沖擊載荷的吸收作用不僅使得行車舒適[1]，而且對于下部路面和上部車輛都形成了一種良好的保護作用。

2)在瀝青混凝土路面材料的原材料采集、篩分、烘干和拌合等整個制備過程中基本與水分無緣，特別是經過加熱烘干工序后，其整體溫度已大大超過水的沸點，因此整個瀝青混合料中的水分已幾乎不存在了，這就使得以瀝青混凝土材料鋪筑的路面不會在鋪筑完成后因為水分的蒸發出現彎沉，其結果保證了路面攤鋪后良好的平整度且能夠長期保持。

3)瀝青和級配礦料的抗壓特性不同，且在受熱后的冷熱收縮數值存在一定的差異，因此瀝青路面的抗滑性能優異且其抗滑構造能夠長期保持[2]。這對于提高車輛對路面的附著性能和行駛安全性具有特殊的意義。

4)21世紀以來，與其他行業同步，材料的再生利用和環保意識對瀝青路面材料的再生利用提出了迫切的要求。相對于水泥路面，瀝青路面材料的再生過程和工藝相對容易。特別是近年來瀝青路面舊材料再生過程中的一系列技術瓶頸——如材料加熱、雜質清除、級配礦料和瀝青老化程度的快速檢測及恢復等得逐步克服，使瀝青路面材料的再生利用逐步由試驗路段的鋪筑向規模工程應用階段過渡。

雖然上述優勢明顯存在，但瀝青路面分散受力(剛性板塊受力是水泥路面的受力特點之一)特性要求路面基層具有更好更均勻的承壓能力，而路面基層，特別是水泥穩定基層往往因為某些材料和施工方面的不足影響上部瀝青路面的受力均勻性和穩定性，容易造成路面的早期病害，特別是路面反射裂縫的大量出現，進而影響道路的整體強度。若不能得到及時處置，則很容易引發網裂、松散和坑槽等較大面積的面層損壞。長期以來，作為一種較為典型的路面損壞形式，路面裂縫的成因分析、規避方案和處置方法研究已成為道路工程部門的重要工作內容之一。自20世紀90年代中期以來，在巖土工程中廣泛使用的土工合成材料及其鋪筑工藝技術已在道路工程中得到廣泛的應用。實體工程證明，土工合成材料的布設對于瀝青路面裂縫的形成能夠起到有效的遏制作用。

2 用于路面工程的土工合成材料的主要品種及其特性

土工合成材料的品種很多，但大多是以聚合物為基材人工合成的混合物，并以工程需要的外形模制(模壓或擠壓)而成。使用時可將其置于巖土(我國在黃土山區和丘陵地帶的高填土道路工程中應用土工合成材料做土基的穩定骨架已有近30年的歷史，筆者所在的山西晉中地區曾以土工布—土工合成材料的一種作為河道邊坡的防沖刷材料布設在介休義棠汾河大橋基礎中也收到了良好的效果)或其他工程結構內部，以土工合成材料本身具有的抗拉強度和形成的整體結構強度來加強和保護原有工程結構，這是土工合成材料在工程領域應用的主要方式和目的。

基于上述，土工合成材料在道路工程中應用的主要目的是加強瀝青路面自身抵御外界自然(地質結構變化和風雪落雨等光候影響)或人為(行車荷載)破壞的能力，特別是減少和延緩路面早期由道路基層可能的材料或施工缺陷對面層造成的反射裂縫(縱橫裂縫和面積網裂)，另外亦可明顯減少瀝青路面車轍的出現，同時能夠有效提高瀝青路面的主要承重層，即水泥穩定基層的疲勞強度。

目前在道路施工和日常養護工程中應用較為廣泛的土工合成材料主要有土工織物(即無紡土工布)、塑料(PVC或其改性)格柵和玻璃纖維格柵等，其中以土工布和玻璃纖維格柵為多。

1)土工織物。土工織物是無紡土工布的總稱，土工布的厚度一般不超過5 mm，雖然有較大的壓縮性(但在一定的壓強作用下的幾何穩定性較好)，但其抗拉強度明顯高于一般化纖織物。由于土工織物的化學穩定性較佳，對瀝青(包括改性瀝青)具有良好的滲透性，因此以土工織物作為瀝青混凝土材料中的夾層能夠有效提高瀝青混凝土面層的結構強度。在道路工程中應用的土工布材料要求能夠耐高溫(一般應不低于230 ℃)，這是因為瀝青混凝土材料在鋪設時的溫度要求不低于150 ℃(改性瀝青混合料適當提高)。另外，土工布的負荷延伸率也是一項重要的性能參數，但由于目前各種條件特別是施工經驗尚未成熟，其負荷延伸率很難限定。表1是國家行業規范對土工織物提出的相關要求。

表1 土工織物技術要求

2)玻璃纖維格柵。由于玻璃纖維的主要基材是硅酸鹽材料，因此其物化性能十分穩定，這對于長期處于高溫差和嚴酷自然環境作用下的瀝青路面是十分重要的。另外，玻璃纖維格柵的抗拉強度與鋼鐵相近，彈性模量與普通瀝青混凝土之比高達20∶1，這為抵御基層變形從而影響面層的結構斷裂(裂縫的出現)提供了良好的條件。

在土工布和玻璃纖維格柵等材料中，玻璃纖維格柵的各種強度應力指標更為突出。為了強化對瀝青路面材料的嵌緊和結合強度，格柵的網孔尺寸應為其上部混合料中最大礦料粒徑的0.5倍～1.0倍。表2是玻璃纖維格柵的基本性能數據[3]。

表2 玻璃纖維格柵技術要求

3 土工合成材料用于瀝青路面的布設和施工

3.1 土工合成材料的選擇

對于土工織物而言，除了應滿足規范提出的技術要求外，其厚度不能過厚。筆者認為以3 mm～5 mm為宜，過薄會影響應力強度，反之容易造成層間材料結合不佳。而塑料格柵和玻璃纖維格柵則應根據其上部混合料中最大礦料粒徑選擇合適的材料(參考本文前述)。

3.2 施工工序和基本要求

對于新建道路的結構補強，土工合成材料的施工工序應按照新建道路的設定工序進行。對于舊路面的補強工程，應首先對原有路面已出現的病害進行處置，否則會嚴重影響補強效果。而后應對路面各種雜質進行徹底清除。如果是采用土工織物施工，則應首先在布設表層灑布粘層油，單位面積用量0.9 kg/m2～1.1 kg/m2，然后進行土工合成材料的施工[4]；若是采用塑料格柵和玻璃纖維格柵，則應在布設完成后再灑布粘層油，粘層油用量為0.6 kg/m2～0.9 kg/m2。

結合上述，其總的施工工序為：

路面病害處置→清掃→粘結油灑布→合成材料張拉→搭接并固定→面層施工。

由于土工合成材料中的有機物質成分較多，故在材料儲存時應特別注意防潮防水，不宜露天存放，應盡可能避免太陽紫外線的直接照射以防材料的老化。玻璃纖維格柵的主要原材料是玻璃纖維，對人體皮膚和眼睛容易產生刺激和過敏反應，所以施工人員作業時應盡可能不要直接接觸，最好佩戴防護手套和眼鏡為宜。

4 效果分析

近年來，我國在道路建設和日常養護工程中已廣泛應用土工合成材料進行補強作業且已收到顯著效果。如筆者所在的山西省晉中公路分局所屬道路施工和養護單位曾在本地區多條高等級道路，如307，208等道路的拓寬改造(包括白改黑改造)中以無紡土工布和玻璃纖維格柵作為加強層布設。統計結果顯示，相較沒有布設土工合成材料的其他路段，其改造完成通車后的路面裂縫相對減少了65%以上，從而證明了土工合成材料在道路補強工程中的優異性能。

[1] 陳中令.試論瀝青路面材料再生利用的經濟意義及技術條件[J].山西交通科技，2014(2):24-25.

[2] 宋寶坤.瀝青路面抗滑表層研究綜述[J].交通世界，2011(1):236-237.

[3] JTJ/T 019—1998,國家交通運輸部行業標準[S].

[4] 吳樹東.土工布在水泥路面裂縫修復中的應用[J].中國公路,2015(12):144.

Application of geosynthetics in asphalt pavement construction and maintenance engineering

Huo Juanjuan

(JinzhongBranchBureau,ShanxiBureauofHighway,Jinzhong030600,China)

The paper introduces asphalt pavement advantages, briefly describes major types and properties of geosynthetics, describes the application of geosynthetics in asphalt pavement construction from aspects of geosynthetics material selection, construction procedures and basic demands, and points out that: it can effectively prevent pavement cracks by applying geosynthetics material, which proves the outstanding performance of geosynthetics material in highway compensation engineering.

asphalt pavement, geosynthetics, geotextile, glass fiber grid

1009-6825(2017)22-0160-03

2017-05-24

霍娟娟(1981- )，女，工程師

U414

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