土工织物在公路上扩大使用的现状

土工织物在公路上扩大使用的现状孔祥金张云仙广东省高速公路公司广州510100广州市高速公路总公司广州510045[摘要]本文着重介绍土工织物的新家族土工桥室的规格、性能、性质及应用现状并对土工格栅和土工网的应用作一阐述，最后对土工布（包括有纺、无纺的）的用途用了分类介绍，可供工程人员参考。[关键词]土工织物扩大应用1．序言1998年11月初在郑州举行的全国公路工程地质技术交流会，会上有关生产土工织物的湖北力特塑料制品公司、山东泰安塑料一厂、青岛麻纺织厂、江苏仪征市纺织工业公司、江苏仪征英科织物公司、北京燕山树脂研究所、仪征工贸公司等七个企业的代表，向与会人员分发了技术资料，并在大会作了简短发言，这样使大家了解土工织物在公路上扩大使用的内容并更深入的了解其发展情况。现将有关材料作一些综述。其实以土工格栅工功能相同的柴排，在我国公路上也曾经采用过，如山区公路高填方，为保持路基稳定不滑移，减少土方工程量，为保持路基稳定不滑移，减少土方工程量，早在西安——石泉公路上，在秦岭山区用当地荆条分层平铺在路基填方内，边坡坡率可采用1∶0.5也颇安全，即所谓“柴排压枝”路堤；又如在河流沙滩上，汽车通告时采用竹笆铺面，使汽车不致下陷，而能顺利通行，这种竹笆类似土工格栅。2．新家族土工格室2．1格室的由来及规格土工格室是由聚烃类制作的土工合成片状材料，经焊接而成的立体的桥室外组，其特点是三维立体结构，具有创新的概念，被国际工程界誉为最新一代的土地工合成材料。它在特定地质情况下，在较好工程交通，可用于边坡防护、垫层、甚至挡土墙。格室外的规格，其高度一般为50—200cm已有80、100、150、200cm等，50—80cm可用于护坡，100—200cm可用于垫层。其焊距：有340、400、500、680cm等4种，护坡采用400—600cm，垫层采用340—400CM，挡土墙采用680cm。单组展开尺寸：最小宽度为1m，最大宽度5—10m，长度10m。目前这种新产品已由北京燕山石化公司树脂研究所研制成功，已开始生产。2．2格室的性能材料为聚烯烃材料为乙—丙共聚PP、HDPE为基材、经抗老化、抗紫外线改性处理，具有优良工程性能。适应温度范围在－20℃—80℃，在抗老化方面70℃状态下，性能下降，至70℃历时50年，并耐酸碱，在各类土中均可使用。其力学性能优良，可满足工程需要：抗张强度23Mpa，低温脆化温度－23℃；抗环境开裂≥1000h；常温剥离强度101kg/cm，且其重量轻、运输施工较方便。它还有多种颜色可供选择，如使用在挡土墙地段有临空面时可满足美化环境等实际需要。2．3格室的工程特性从室内试验的结果分析土工格室的工程特性是：（1）用于砂垫层上的土工格室，可增强其整体性刚度，减少不均匀沉降；（2）在荷载作用下格室对其内填方的横向变形起到约束作用，个当于增加横向主应力，减少剪应力。（3）加固砂垫层后的有效的改变应力分布，使加固砂垫下地基土的应力分布较其他方法更趋均匀，从而也达到加固地基土的目的。2．4土工格定与其他合成土工材料的区别由于土工布与格栅（网格）均系平面结构，而格室与填土形成立体结构层，改变了格室深度，格室板块的组合，形成各种不同方案，要构成刚度或半弹性体性质不同的板块。2．5我国应用土格室的现状由于土工格室在90年代初才开始引进研究，虽然历时仅有四、五年但已在新疆塔里木沙漠地区公路上应用，它用于沥青路面下（4.5cm中炷式沥青面层和10cm天然级配砾石基层），加固沙漠土基层（10cm土工桥室+沙漠沙、以下是压实的沙漠土基），目前这条路已通车。在加固边坡方面用于京广线湖南段长沙隧道北口东侧，边坡高25—30m，陡度1∶1，为加固此边坡以土工格室防护，代替浆砌片石护坡。它是将坡面按设计陡度整平、夯实，将土工格室从顶部水平展开0.4m，填满25号混凝土后再砌截水沟，由上而下在充填混凝土时并用振动板使之密实，最后使其与网眼齐平。土工格定每隔1m留一直径为5cm泄水孔，在底部用浆砌片石护墙将格室固定。在坡面上要先打锚固桩将格室外挂牢。土工格室组件的展开在已修整平的坡面上钉锚固桩。把土工格室左起第1孔挂在a桩上，第25孔挂在e桩上，第13孔挂在c桩，第7、第19孔分别挂在b、d两桩上，然后把3个锚固桩钉在格幅上方并系一安全索，由3人缘索而下张拉网格，到位后，每隔1m钉一个桩，以固定土工格室，每两幅土工格室之间拼接10cm。按设计要求，用浆砌片石挡墙把土工格室固定。（）边坡铺设土工作室网铺上后，要顺地形的形状。（）边坡要坚实，土基面要密实。（）锚钉土工格室构网需要的足够的锚钉力。（）每年土工格室的上下行方格都要锚钉。（）每件土工格室都需用连接件联接好，以便回填时成一个整体。（）填方需从土工格室外格网最上层开始回填。（）边坡坡比陡于1∶1不宜使用土工格室、格网。该工点于1995年10月竣工，历经三个雨季的考验，特别是1997年6月7日，该地区降雨量达249mm，该堑坡经历了特大暴雨的袭击与考验。采用土工格室整治边坡溜南坍较之传统的片石护坡价格低，以该工点为例，需要防护的坡面为40×10＝400m2。采用片石护坡总造价为3.3万元，而土工格室只有片石护坡总造价的三分之一。1998年初，上海笏路局首先有杭州钱塘江二号大桥头进行国坡防护的工程实验，杭州钱塘江二号大桥以前采用种植灌木护坡，由于单纯的植物根系不足，难以抵御杭州地区大量降雨，坡面上布满水流的沟痕，严重的影响了中基的稳定与安全。如采用浆砌片石护坡，不仅破坏周围的自然景观，同时当地远离采石场，石料成本较高。为此在我国首次采用土工格室内填土方，种值物的方式进行边坡防护。此工程经受了当年雨季的考验，证明这种方法是可行的。此后上海铁路局又在安徽蚌埠水毁路段路基两侧进行护坡防护工程。同时吉林省交通科学研究所在长春市潘家店进行了一段高速公路边坡处理，使用土工格室进行防护试验。从上述试验工程均显示出土工桥室材料优良的边坡防护工程特性；有理由认为，土工格室材料将是今后进行边超防护工程重要的工程材料之一。支档工程实例：1998年，柳州铁路局在广西百色、玉林等地进行挡土墙的工程试验，根据土工格室在支档工程中的工程作用，及工程等价的限制要求，研制了焊距680mm，网高200mm的土工格室，目前柳州铁路局已完成了一个长100m、高2m、宽2m的挡土墙，此工程玻经受当地气候及时间的考验。3．土工格栅的扩大应用3．1土工格栅用于软土地基加固，以增加地基抗剪强度、提高地基承载力和促进地基均匀沉降均起着良好效果。但对施加方式，却有多种。（）筏垫式：可将格栅直接铺在软弱地基表面，形成一层筏垫，砂砾垫层厚0.5～1.0m，可加铺土工格栅1～3层，其上可直接通过施工车辆和机具。（）基床式：当对软土地基没降、变形有较高要求或地表有一层硬壳层，可将格栅加在地基范围内、基床砂砾铺筑、在上、下部铺2～3层格栅。（）垫层式：软土地基高路堤对地基应力要求高，为减少不均匀沉降和避免路堤侧向滑移，往往在经过袋装砂井、塑料排水板处理过的地基上、在砂垫层上部增加一层格栅，可起着提高地基的整体稳定性，有时也与有纺土工布组合应用。在加固软基方面用圆形土工格栅、下入软土层中内装碎石桩。3．2土工格栅和土工网可用于加固路堤边坡，可放陡边坡至1﹕1，达到少占地并呆防止水流冲刷。一般在坡面处需固折形成包裹端头，在半挖半填方和挖方、填方交界处或路基加宽时新旧路基铺筑，接荐地方铺设土工格栅可减少不均匀沉降。3．3土工格栅可用于路基挡墙、类似条带式塑料加筋土挡墙，但其受力条件侧向变形小，墙面连接简单，铺设质量容易得到保证。3．4土工格栅可用于路面、可以达到减少路面裂纹（主要铺在基层底面）及车辙深度（主要铺在基层顶面）以延长路面维修周期并可减薄路面厚度。3．5土工格栅还可用于桥台或其他人工构造物台背，防止其填土部分沉降，以减少“跳车”现象。此外还可用于人工植草以薄层卷材将草皮平铺地面或边坡上。在喷混凝土锚杆防护中，可用土工网代替钢丝网。4．土工布土工布分两种：一类是有纺的，一类是无纺的。有纺土工布室内用聚烯烃类编织而成的，它的种类有多种，质量在110～325g/m2，厚度在0.3～1.25mm，其抗拉强度高，经向为22～50N/m，纬向为12～36N/m，伸长率小，经向一般为25～30%，纬向为19～25%，顶破及刺破强度好，帮用于处理软土地基可获得沉降均匀稳定、并可采用预张拉使其平不整。我国青岛麻纺织厂自1974年即生产P.P纺织物和B.C.F长丝，从生产柔性集袋进而出产土工布，是最老的一家工厂。1988年由于引进瑞士“苏尔寿”公司4.5m宽同片梭织机，可生产4.5m宽幅土工布，解决了用窄幅拼接的缺点，既提高了质量有可降低产品成本，已广泛用于公路、铁路、水利、电力等部门。现将青岛麻纺织厂的有纺土工布性能标准列表如下：聚烯烃纺织土工布性能标准表规格A2050A1850A1550A1060TA1050TD8848BCF6060试验方法依据性能单位经纬经纬经纬经纬经纬经纬经纬质量G/m2280210150140110325ISOTG38(2)厚度mm0.90.50.40.30.61.25抗拉强度N/5cm2500190023001800120011001200900110065018001800ASTHD1117-80强度KN/N503845362522251822123836伸长率N302530252520252027199756梯形撕裂强度8005005004003002003002003002003301860ASTHD1682-69(75)抓拉强度N16001100110080080070080050070040022002200伸长率%3025302530025302530259590顶破强度N21001600120011009402180ASTBD3787顶破强度N700600500400396830ASTBD7514．2无纺土工布又称非织造土工布，它是聚脂纺粘长丝制作的，我国70年代方开发应用，80年代已推广应用于公路、铁路、海港、电厂及地下工程等项目。无纺土工布的一种透水透湿无纺材料，它能起隔离、过滤、稳定、加固等作用。聚脂长丝无纺土工布是直接由聚脂切片经干燥、纺织、拉伸、成网、针刺、加固等工工艺而成，因从成网到成卷，丝束是连续不断的，因而使织物的强度大于短纤非织造土工布。它具有均匀性好，强力高，良好的透气性和排水性，并有抗腐蚀、耐老化的能力。其主要质量指标如下：无纺土工布质量指标表项目单位WF115WF120WF122WF125WF130WF135WF140单位面积质量g/m2150200220250300350400克重偏差≤%±8厚度（0.02bar）mm1.51.92.02.22.63.03.2项目单位WF115WF120WF122WF125WF130WF135WF140抗拉强度≥N/5cm300440480560700830980拉伸伸长率≥%60606065656565撒破强力≥N300370400440550660700顶破强力≥（圆球200mm）N890104011001200135015001650垂直渗透系数cm/s1-4×10-1等效孔径O95m110±15100±15100±1595±1595±1590±1590±15耐热性℃250耐酸碱性PH3-11无纺土工布的应用：根据工程类别和用途综述于下：（1）在路基方面作为过滤排水作用的土工布，当铺于软土地基之上时，可疏干土中的水份，使其排水固结，可提高土基承载力，当其包裹于路基中的排水管，可防止水管淤塞。在沿河路堤为防止水流或洪水对堤岩冲刷侵蚀，用土工布铺于边坡之上，可起着防渗作用。且可代替传统砂砾反滤层。（2）在路面方面：作用可减薄面层厚度，防止或抑制反射裂缝。如新建半刚性基层的上面铺筑沥青路面，均可在其间加命铺一层土工布，可起着抑制或减轻反射裂纹的作用。如在旧有水泥混凝土路面因磨损过大，强度不足或开裂破损严重，需要重新罩面时，可先在旧路面上浇洒粘层油，其上先铺一层土工