土工合成材料在改建路基上的應用

方清泉

摘 要:本文介紹了土工合成材料的工作機理、使用方法及鋪設工藝。通過實體工程的檢驗表明,土工合成材料在處理加寬路基時具有良好的效果。

關鍵詞:公路改建土工合成材料施工工藝

中圖分類號:U4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0055-01

公路改擴建工程是在原有道路的基礎上,提高道路等級或改善通行能力而進行的建設工程。它包括兩個方面的含義,其一是因現有道路及其附屬設施不適應交通流量需求而進行的道路技術等級的提高;其二是因交通量軸載需求而進行的道路結構強度的提高。為了保證新舊路基連接部填土之間的緊密結合,因此,要對新填土進行充分的壓實或加固,以減少新老路基的差異沉降。

土工合成材料是一種新型的建筑材料,由于其具有質量輕、施工簡易、運輸方便、料源豐富等優點,得到迅速的發展和廣泛的應用,取得了良好的經濟、社會和環境效益。土工合成材料分為四類:土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料,其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各種高分子聚合物。土工織物分為有紡土工織物和無紡土工織物兩種類型,其中,針刺無紡土工織物,具有孔隙率高、滲透性大、排水性能較好的特點,在大壩工程中常作為排水反濾設施廣泛使用。土工膜防滲性能較好,價格便宜,但其CBR頂破強度較低,對于防滲要求較高的工程部位不宜使用,一般常用于壩基垂直防滲。

目前,土工合成材料主要應用在鐵路地基、建筑物地基、瀝青路面的修補、擋土墻、隧道、橋梁、地鐵、臨時道路、機場跑道、排水管道、油田、水庫堤壩、治理環境污染等工程建設中廣泛采用土工合成材料。在公路上主要應用在路堤防護、軟土地基的處理等,但在公路改建路基加寬處理上的應用研究較少。如果加鋪土工合成材料,增強填土與加筋材料之間的摩擦力,由于加筋材料與填土的共同作用,使土工合成材料和新舊路基土體整體強度明顯提高,從而保證新舊路基有良好的銜接,提高路基的整體穩定性。通過本文的研究,為土工合成材料在公路改造路基上的應用提供一套工藝方案,減少和預防公路加寬過程中,造成的各種路基病害。

1使用機理

將土工合成材料埋在土體之中,分布土體的應力,增加土體的模量,傳遞拉應力,限制土體側向位移;還增加土體和其它材料之間的摩擦阻力,提高土體及有關構造物的穩定性。研究認為,砂性土在自重作用或外荷作用下易產生嚴重的變形或坍塌,若在土中沿拉應變方向埋置有撓性的加筋材料,則土與加筋材料產生摩擦,使加筋土猶如具有某種程度的粘聚力,從而改良了土的力學特性。

2施工工藝

(1)在路槽縱向開挖的臺階上鋪設土工合成材料,土工合成材料的寬度不應小于2m,且跨在老路基一側的格柵寬度應為其總寬度的1/3～1/2。

(2)土工合成材料兩端應設置錨固端,采用開溝壓端法錨固,溝寬l00cm,溝深50cm,錨固溝位于土工合成材料平面線以外,土工合成材料在溝面倒翻轉壓實端長度l00cm為宜。

(3)如不設錨固溝,可采用“U”形釘固定。施工中通常橫向鋪設,并用專門施加預應力張拉機施加預應力,每次以75kg/m為宜,如無專門機械,可用人工拉緊,也以接近75kg/m為宜。

(4)土工合成材料搭接以鋪上碾壓前進方向為準,鋪設方向與碾壓方向相反,搭接頭為順壓方向。如是鋪設雙層以上土工合成材料,則上、下層接縫位置應交替錯開,錯開長度應大于50cm。

(5)鋪設完成土工合成材料后,在臺階上填土時,應采用推土機進行推平到允許厚度。

3施工應注意的問題

(1)運輸、貯存中不得沾污、雨淋、破損,遠離火源,周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質,不得長期和直立。

(2)材料進場時,應進行抽檢。施工時應有專人隨時檢查清基、材料鋪放方向、材料的接縫或搭接、材料與結構物的連接,每完成一道工序應按設計要求及時驗收,合格后,方可進行下道工序。

(3)施工場地應平整干凈,防止損壞土工膜;鋪設應平順,松緊適度。不平地、軟土上和水下鋪設搭接寬度應適當增大。

(4)鋪設人員不得穿硬底鞋操作。

(5)盡量采用寬幅,使膜在施工時接縫最少;每卷材料的重量不宜超過1t;膜與膜相連時,應采用同種土工膜。高壩應垂直于壩軸線鋪膜,低壩應平行于壩軸線鋪膜,以減少拼接量;接縫應盡量與最大拉力方向平行。

(６)垂直鋪塑應嚴格按照工藝要求進行施工,PE塑膜施放速度應迅速,防止槽孔坍塌,影響鋪塑效果。

4工程應用

通過在某試驗路鋪筑后,采用BZZ-100型標準汽車、5.4m長桿彎沉儀,每隔20m測定路基彎沉值,共測定10個點,有土工合成材料的路基平均彎沉為1.04mm,無土工合成材料的路基平均彎沉為1.96mm。檢測結果表明,前者的彎沉僅是后者的53%,大大地增強了路基的強度,從而降低了新老路基的沉降差。

5結語

使用土工合成材料處理改造公路的路基,使新路基與老路基有良好的穩定性,能極大地減少地基的不均勻沉降。通過竣工后的觀測,在新老路基的連接部很少發生裂縫,而在沒有鋪設土工合成材料的連接部,路面上出現了縱向裂縫。所以,從工程效果和經濟因素兩方面綜合來考慮,可以在路堤底部只鋪設二、三層格柵來達到減少路堤總沉降量的目的,但要對路堤進行穩定性驗算。

參考文獻

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