土工合成材料在瀝青路面施工和養護工程中的應用

田升奎 蘇盛 王盛 馮留雙

摘要：我國市政道路通常采用瀝青路面，這樣能夠有效保障路面的平整度以及車輛行駛過程中的舒適度。但是，交通量日益增大 ，重載車輛多 ，且地理位置全年濕潤多雨的紅黏土地帶，因紅黏土具有高塑性和自由膨脹率，路面產生裂縫、唧漿、基層松散、沉陷等病害的可能性非常大，嚴重影響了道路的使用功能。因此，土木合成材料被應用到瀝青路面上，以加強瀝青的面層結構，有效彌補了瀝青材料的不足。本文簡要介紹土工合成材料在瀝青路面施工和養護中的應用。

關鍵詞：土工合成材料;瀝青路面;施工;養護

全國人大代表熊曉冬在黨的十九大報告中指出，我國公路總里程已達485萬公里。公路養護事關經濟社會發展全局，事關改革開放公路發展成果得失，事關民生安全和福祉，意義重大。隨著大規模公路養護時代的到來，公路養護市場的發展壯大和規范有序運轉，已經成為未來我國公路基礎設施高質量發展的重中之重。

目前，道路路面結構形式主要以瀝青混凝土路面為主。瀝青材料是一種新型的可再生環保材料。它能夠有效形成一種柔性結構，有效緩解路面對車輛的沖擊載荷，這樣可以增加車輛行駛過程中的舒適度。同時，由于瀝青材料自身的特性，使得路面在干燥后不會出現彎沉等情況，有效保障了路面的平整度。此外，瀝青路面還具有良好的抗滑性能。這就使得瀝青材料成為道路鋪設的主要材料。但是，瀝青路面容易出現裂縫、松散和坑槽等現象，嚴重影響了道路的強度，降低了道路的使用壽命。對此，經過多項研究證明，土工合成材料能夠有效彌補瀝青材料的弊端，及時緩解瀝青路面裂縫的形成。

一、土工合成材料概述

土工合成材料是一種典型的巖土工程材料，其原材料主要為人工合成的塑料和化纖等高分子聚合物。通常情況下，土工合成材料以織物狀態存在，因此具有良好的透水性和高強度性。土工合成材料作為一種新型的工程材料，主要用于增強和保護工程建設中的土體，一般被放置在每層土體之間、土體內部或者土體表面，以達到強化土體的效果。

目前，常用的土工合成材料主要有復合型土工合成材料、土工織物和特種土工合成材料。而在瀝青路面上所采用的土工合成材料是土工織物和玻璃纖維格柵。土工織物主要是指無紡土工布，這種土工布具有較強的壓縮性。同時，土工布作為一種高分子化合物，具有良好的化學穩定性。土工布的厚度通常在5mm以內，使其具有較強的滲透性。更重要的是，瀝青混凝土路面施工過程中要保證混凝土溫度保持在150℃以上，而土工布的耐高溫性正好滿足了這種使用要求。而玻璃纖維格柵的基礎材料主要是硅酸鹽材料，這種材料的物化性能穩定，抗拉強度較高，能夠有效降低瀝青路面發生基層變形的概率。

二、土工合成材料在養護施工過程中的作用機理

（一）隔離作用

通常情況下，瀝青路面在長時間的使用過程中，由于荷載超重就使得路面基層的剪應力過大，進而出現裂縫。其內部結構主要變化為：基層內部因為路基土的吸入而降低結構性能，同時，如果沒有隔離層的防護，基層就會深入到土基層內，造成路面出現坑槽等情況。而土工合成材料的隔離性能能夠在土基強度較差時得到良好的發揮，有效減少基層滲入土基的概率。土工合成材料作為隔離層，能夠將不同粒徑的材料相隔離，以保證不同材料的厚度不受影響，有效保證了路面的整體厚度和強度。

鋪設時，瀝青油會將土工合成材料的孔隙封住從而隔斷路表水下滲，在長期的雨水浸泡下起到保護基底土壤原本結構的作用，不至于在水的浸泡和流動下下出現大量細小顆粒的流失和結構的破壞，也就不會出現基底土壤大面積空洞而造成路面下陷，從而使得路面能形成不易破壞的整體，延長其使用壽命。

（二）加筋作用

土工合成材料的加筋作用主要體現在三方面：側限作用、薄膜效應和拉力加筋。市政道路在大量車輛的長時間行駛過程中，由于載荷超重就會使得瀝青材料中的顆粒發生橫向移動，影響道路的使用。而土工合成材料的使用，可以將路面內的顆粒進行鎖嵌、魔阻和固定，這樣就極大的改善了路面顆粒發生橫向移動的現象，有效保障了瀝青道路的穩定性，延長道路的使用時間。而在土基強度較弱的情況下，土工合成材料又可以起到頂面拉筋的作用，這樣使得路面所需要承受的剪應力分布均勻，間接增強了地基的承載能力。土工合成材料的鋪設深度直接影響了薄膜效應的效果，如果鋪設不當，就會造成路基的強度和承載能力等有所降低。因此，在施工過程中需要嚴格控制好土工合成材料的鋪設深度。

一般可在基層和面層之間鋪設土工合成材料，并將材料在兩個方向進行冷拉，這種情況下，將會改變裂尖應力方向，也就是從垂直向轉化為水平向。當拉力達到一定限度時，瀝青出現裂縫，而退出工作，立即由有較強抗拉性能的土工合成材料承擔拉應力，從而延緩裂縫的進一步發展。由于土工合成材料有較高的彈性模量，基層裂尖的拉應力通過土工合成材料的較高的塑性能將應力擴散到周圍，避免出現應力過度集中，從而達到消能緩沖的功能。

三、瀝青路面中土工合成材料的施工和養護

鑒于土工合成材料的化學特性，該材料不應該放置在露天的環境中，禁止陽光直射，以防化合物中的有機物質被氧化而發生老化。同時，土工合成材料在放置過程中要注意防水防潮。玻璃纖維格柵具有一定的刺激性，在使用過程中最好佩戴相應的勞動防護用品，以免誤傷到工作人員。

對于瀝青路面中土工合成材料的施工，根據道路的新舊情況，其施工工序有所區別。舊道路需要將破損的路面進行徹底的清除，才可以進行土工合成材料的施工，而新道路只需要按照施工方案進行施工即可。土工合成材料的鋪設，需要進行張拉、搭接與固定等工序。在張拉工序中，需要借助固定器將土工合成材料的一端加以固定，然后再采用機械或者人工手段進行張拉，在張拉過程中，需要保證土工合成材料的張拉伸長率控制在允許的范圍內，確認張拉平整無誤后，用固定器將另一端進行固定。

對于土工合成材料的搭接，不同材料具有不同的搭接要求。玻璃纖維格柵的橫向搭接長度最好在8-10㎝左右，縱向搭接長度在5-8㎝左右。而土工布的橫向搭接長度以4-5㎝為宜，縱向搭接則采用粘層油粘。灑設粘層油也是土工合成材料應用在瀝青路面上的必要工序，主要是為了促進兩者之間的有效融合。但是在灑設粘層油的過程中，需要注意土工布和玻璃纖維格柵的施工順序是不同的。土工布施工需要先灑設粘層油，再進行土工布的鋪設，而玻璃纖維格柵則相反。同時，對于粘層油的使用用量，也需要根據實際的路面建設情況控制在合理的用量范圍內，不宜過多也不能過少。

四、結語：

土工合成材料在瀝青路面上的成功應用，能夠有效提升瀝青路面的整體性能，也是適應交通強國的號召因此，相關部門應該加強對土工合成材料的研究，使其在瀝青路面上的使用技術不斷被完善，進而提升市政道路的建設質量。

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作者簡介：田升奎（1996-），漢族，男，湖北十堰人，本科，研究方向：土木工程。

基金項目：廣西大學生創新訓練項目成果“土工合成材料改善瀝青路面性能試驗研究”（201910595174）