土工織物在高速公路施工中的應用

張 偉

（河北廣通路橋集團有限公司，河北 邯鄲 056001）

0 引言

高速公路的快速發展為土工合成材料的應用推廣提供了平臺。從工程實踐的結果可以看出，在高速公路軟弱地基中采用土工合成材料可以有效提高地基的穩定性，減少路堤沉降；在高速公路路面結構中采用土工合成材料，可以有效提高公路路面結構層的強度，從而適當減小面層厚度，降低工程造價；在瀝青面層和半剛性基層之間鋪設土工合成材料，可以有效控制反射裂縫的發展。

1 工程概況

本工程為某市一高速公路工程。其中遇到的一個主要問題是軟弱地基。在設計軟弱地基填筑高度時，決定適當降低路堤高度。本高速公路的長度為159km，地基填筑高度為2.79m。本工程采用降低填土高度的做法后，下穿道路和匝道工程成為路塹地段。高級路面結構層只能修建在挖去硬土層后的灰色淤泥質軟粘土層上。但是在本工程中，該軟粘土層在地下水的作用下，承載力較低，無法滿足高速公路路面的承載力要求。因此本工程經過綜合分析，決定采用鋪設土工織物的方式以提高軟弱土層的強度，達到補強的目的，接著在土工織物上鋪設適當厚度的砂墊層，并鋪筑一層混凝土路面。

2 土工織物施工技術

2.1 土工織物的性能

當需要在軟弱土層上鋪筑高級路面結構層時，需要重點考慮的是土基的穩定性。確保土基穩定可以采用在軟弱土層與砂墊層之間鋪設土工織物的做法，這樣不僅可以將軟土與砂墊層隔離開，還可以使荷載應力均勻地擴散到土基中，因此可以有效減少剪應力對土基的作用。在進行軟弱土層加固處理設計時，需要考慮以下幾種土工織物的影響因素。

（1）土工織物的抗拉強度，對于土工織物還要求其具有較高的頂破強度以及刺破強度等，其具體要求見表1。

（2）施工期間所產生的荷載作用。

（3）層間的摩擦阻力。當采用土工織物以提高堤壩或者路堤填土的穩定性時，其主要的鋪設方式有兩種：一種是將土工織物鋪設在堤壩或路基基底與填土之間，一種是將土工織物鋪設在堤身內填土層之間。

表1 土工織物性能參數

2.2 施工準備技術

應根據設計所要求的技術參數指標對土工織物廠家進行選擇，同時根據施工需要對土工織物進行裁剪以符合長度和卷重的要求。首先將灰色淤泥質軟粘土上的硬土層徹底挖除，之后在其上鋪設一層砂并進行平整。基底砂層平整完成后，即可進行土工織物的鋪設，應沿著道路的長度方向進行鋪設。相鄰土工織物之間的搭接寬度應控制在15～25cm之間，同時在土工織物的兩端用馬釘狀鋼筋進行固定，鋼筋直徑應為6mm，每邊長度為20cm，并且采用道路兩側的仿石擋墻將其壓住。隨即可在土工織物上鋪設砂墊層，然后采用后卸汽車對其進行找平，并輔以人工找平。最后對砂墊層進行壓實處理，可以采用平板夯和輕型壓路機相結合的壓實方式，確保壓實滿足壓實度和厚度要求。

2.3 鋪設工程量

表2所示為4條路面寬度為9m的匝道和跨線橋兩平交口鋪設土工織物的面積。

表2 土工織物鋪設面積

2.4 施工控制技術

（1）接縫的連接。土工織物在工廠內按照一定的規格進行生產制作，其幅度和寬度均是固定的。因此需要在施工現場對土工織物進行連接，連接方式如圖1所式。

圖1 土工織物的連接方式

①搭接法。搭接法是將相鄰兩塊土工織物重疊在一起的方法，通常情況下搭接的寬度應控制在30～90cm。當織物壓重增大時，需要相應增大土工織物搭接的長度，織物的傾斜度增大時，也應如此。在水下進行土工織物不規則鋪設時，則搭接長度應更大些。在土工織物的搭接部位應盡量避免出現受力，以免受力引起土工織物的位移。當需要在土工織物上鋪設一層砂墊層時，應盡量不要采用搭接法，因為砂土極容易進入采用搭接的土工織物之間，從而引起織物的突起。

②縫合法。縫合法是采用移動式縫合機將尼龍或滌綸線面對面縫合或折疊縫合的方法。縫合的線條可以有單縫和雙縫兩種形式。通常情況下，采用的是對面縫。采用縫合法，接縫處的土工織物強度可以達到織物強度的80%。采用折疊縫并用雙道縫合的方式可以取得更高的強度。從工程實踐上來看，采用縫合法可以有效節省土工織物材料，但是該法施工消耗時間較長。

③釘接法。釘接法是采用U形釘將兩塊相鄰的土工織物連接在一起的方法。U形釘應確保防銹。采用釘接法的接縫強度通常比縫合法低。

④黏結法。黏結法的接縫處理方式主要有三種，即加熱黏結法、膠結劑黏結法以及雙面膠布粘結法。黏結時的搭接寬度應控制在10cm左右。采用黏結法可以確保接縫處的強度與土工織物強度相同。但是采用雙面膠布粘結法施工工藝較為復雜，很少在施工現場采用。

（2）總結以往的工程經驗，在施工現場進行土工織物鋪設時，為能夠確保施工質量，有效提高軟土地基的強度，應注意以下幾點問題。

①當采用土工織物作為土層的反濾層時，應確保土工織物存在均勻折皺，這樣可以使土工織物保持一定的松緊度，避免在拋填石塊時對土工織物產生超過其彈性極限的變形。

②在采用土工織物作為反濾層的施工中，關鍵環節是確保土工織物的連續性，使土工織物在彎曲、拉伸等受力變形中，仍然保持其抗拉強度，因此在鋪設時，應特別注意土工織物接縫的施工質量。

③在鋪設土工織物時，如果需要采用塊石對其進行保護，應將塊石輕緩地鋪放在土工織物上，嚴禁高處拋擲石塊。通常情況下塊石的下落高度不得超過1m。如果超過1m，很有可能造成土工織物的損壞。有棱角的塊石在下放時，應將下落高度控制在0.3m以下。如果在下放塊石時，無法避免對土工織物造成損壞，應在土工織物上鋪設一層砂墊層以保護土工織物。

④土工織物鋪設完成后，應及時做好土工織物上的保護層，通常應在1月內完成，避免土工織物遭受長時間暴曬。備用土工織物在運輸和儲存過程中，應對其進行遮蓋，防止其遭受暴曬。

⑤土工織物在鋪設前，應對基底進行清理，將其上的樹根、植物等清除干凈，確保基底平整；特別是處于水位以下的基底，應先在其上拋填一層砂。

⑥土工織物在進行鋪設時，應沿路堤軸線的橫向展開，不得出現褶皺后斷開的問題，同時采用人工對其進行拉緊。

⑦在土工織物鋪設前，應進行詳細檢查，符合要求后才允許使用。

3 工程效果和評價

（1）本工程采用土工織物對軟弱土層進行加固處理，其工程技術效果主要可以從墊層的密實狀態和綜合剛度進行衡量。當土工織物和砂墊層鋪設完成后，砂的相對密度已經達到0.738，此時已經達到密實的標準。采用承壓板荷載試驗對土工織物鋪設前后的軟弱土層的回彈模量進行測量，其值從10.7MPa提高到17.4MPa，相比于鋪設土工織物和砂墊層之前，回彈模量提高了65%，達到了鋪設基層的設計和規范要求。通過對路基的沉降觀測，發現橫斷面上平均沉降值達到0.071m；對砂墊層的厚度進行檢查，發現其平均厚度為0.0292m，而設計的厚度為30cm，兩者相差無幾。通過觀測可知，土工織物鋪設完成后，砂墊層的厚度基本可以保持不變，同時月沉降是均勻的。在施工現場對土工織物進行拉拔試驗，測得1m的土工織物的拉拔力為13.32kN/m，并測得土工織物與砂層之間的摩擦系數平均值為0.656。該項數值包括動摩擦和靜摩擦，但是在試驗中移動速度較慢，因此可以視為靜摩擦。

（2）經濟效益分析。與常用的輕型井點排水法進行對比可知，采用輕型井點法加固軟土地基的費用為7.25元/m2，而采用土工織物進行軟土地基加固的費用為5元/m2，費用可降低30%左右。因此采用土工織物經濟效益更好。

4 結語

從工程實施效果來看，鑒于土工織物具有工程造價低廉、施工方便以及強度高等優勢而被廣泛地應用于防洪、護波等工程中，同時也成為公路軟基處理技術之一。在高速公路軟弱地基中采用土工合成材料可以有效提高地基穩定性，減少路堤沉降，還可以有效提高公路路面結構層的強度。鑒于此，文章通過結合工程實例，對土工織物在公路軟基中的具體應用過程進行了總結，同時結合該工程情況，提出了一些可行的施工技術措施，為同類工程提供了參考。

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