加筋土技术在公路工程建设中的应用

加筋土技术在公路工程建设中的应用

摘 要论述加筋土技术的工作原理，分析其目前在我国公路工程建设中的应用状况，并结合国外加筋土技术的发展情况，探讨当前加筋土技术在我国公路工程建设中存在的主要技术问题，指出加筋土技术的良好应用前景。

关键词加筋土加筋地基土工织物路基路面

在土中加筋可以有效地提高土的强度和稳定性，这一原理早已被人们所认识。但是加筋土技术在土木工程中的应用，却有四十余年的历史，在我国公路建设中则只是近二十来年的事，且应用主要集中在加筋土挡墙、加筋土桥台等结构物中，尚未普及。其中的原因主要是目前在路面工程，软土地基，边坡加固，加筋土挡墙中的应用技术仍不完善，理论上不十分成熟。尽管如此，国内目前已经有很多的设计、科研部门认识到加筋土技术的价值，进行了有益的探索。较有价值的有加筋土、加筋地基、加筋边坡、土工织物用于路面养护等。

一、加筋地基

建于软土地基上的路基常会由于地基承载力不够而发生沉陷或纵向裂缝，这时如果在软土路基中布置适当的加筋，形成立体型的“结构效应”，则可以大大地提高路基的性能，减少下卧层水平和纵向位移，减小沉降，控制不均匀沉降或侧向滑移。

目前国内的做法是将设计合理的土工织物或土工格栅作为加筋材料铺设在路堤土体中以提高路基承载力。分析加筋地基承载力的方法是“拱膜二部法”，其基本概念是加筋地基由桥跨于空隙上的土工合成材料和覆盖于其上的土层组成。分析时，先用传统的土拱理论分析覆盖土的性质，得出作用于土工合成材料层上的压力，然后再运用抗拉膜理论建立合成材料的压力、拉力及应变、挠度之间的关系。

在软土地基加筋设计时，应当注意的是不应只在土中水平方向铺设单层土工编织网，因为这样只能提高地基承载力而不能有效地减少地基的沉降。已有的研究成果表明，土工格栅加筋控制地基沉降的效果比土工编织网好，而将加筋布置成立体形结构（胞腔式），可显著地减少地基沉降的发展。浙江大学在处治淤泥质土上的大型气柜地基时，采用的是胞腔式加筋垫层（袋装碎石垫层），结果使地基沉降减少了46%。

黄土是另一类具有特殊性质的地基土，尤其是湿陷性黄土。黄土地区修筑的公路，如何处理地基的湿陷性、防止路基不均匀沉降是一个目前仍未能解决的问题。随着西部大开发战略的实施，在黄土地区修筑的公路将越来越多，因此，许多科研及设计单位均开展了这方面的研究工作。长安大学（原西安道路交通大学）在西安市环城北线绕城高速公路的黄土地基处理中，分别采用扁钢带格栅和土工织物加固地基，以解决湿陷性黄土地基沉陷引起的高等级公路路面结构层纵向裂缝及沉陷的问题，据初步观测，效果较好，远期效果有待于今后进一步观察。

二、加筋边坡

在土坡中可以用土工网格作为加筋材料，增加土坡的稳定性和减少坡面滑坍。加筋边坡有两种方式，一种是填土加筋边坡，即在路堤中分层加筋；另一种是原位加筋边坡，即在已有的边坡或路堑中钻孔锚入土钉或岩石锚栓。一般来说，用于加筋的织物应具有较高的强度和弹性模量。

在填土加筋边坡中，加筋材料随填土的升高分层填入土中，分层加筋分层压实，土中织物卷包坡面回填料形成坡面。

原位加筋边坡是指对已有的自然边坡或者路堑挖方边坡的加固，加筋不是分层埋入，而是钻孔锚入边坡。该方法一般称为“锚钉法”，用“锚钉”加固的边坡也可称为“锚钉墙”。锚钉墙的基本结构由三个单元组成：锚钉、灌浆、面板及锚头。

边坡是利用加筋的抗拉、抗剪性能提高土的强度以达到边坡稳定的目的，这种加筋无需像锚杆、抗滑桩那样有很大的结构尺寸。锚钉边坡造价低，施工简便。欧阳仲春等研究人员认为，锚钉加固一般可用于以下几种情况：a、高大但小规模易破坏的边坡；b、狭窄地区陡峻边坡的加固；c、隧道洞门上方边坡的加固。但是在地质情况较为复杂的路段，锚钉边坡应结合其他加固措施联合处理。

三、土工织物在沥青路面养护中的应用

目前一些高等级公路建成后，由于各种原因，导致在运营期间面层开裂，其形式有横缝，纵缝，龟裂，网裂，而养护部门目前习惯的处治方法是沥青罩面或注浆灌缝。其结果往往是事不如愿，开裂反复出现。

如果在沥青罩面时，在新老面层间采用土工分隔，则可极大地延缓或防止再出现新的开裂。在处治裂缝时将土工织布加入路面结构中，则构成一个“土工布-沥青灌入路面结构-运营”的复杂体系，有着复杂的作用机理。在这个复杂系统中，由于土工布薄膜的加入，在沥青面层下形成一个有较大弹性的应力平面，虽然土工布并不能提供较大的强度，但是在裂缝处有较大的柔性，从而减少应力，并使垂直扩散应力减少，从而延缓或者防止裂缝扩展。

事实上，土工布加入路面罩面体系中，除具有上述功能外，还具有提高路面面层防水防渗等其他功效，将会使处治效果倍增。有关调查材料证明，北宁市公路管理段于1993年在路面养护中使用300g/m2无织布及340g/m2无织布罩面，处治102国道路面网裂及龟裂，后又采用Netlon土工格栅处理复合式振碾混凝土和沥青混凝土路面的联合问题，均有良好效果，路面耐用性能优于一般表面处治。

土工织物在黑色路面养护方面的应用起步较晚，人们目前仍未达成共识。而我国“八五”后修建的黑色路面绝大部分是半刚性基层和水泥砂砾基层，产生网裂、反射裂痕比较多。因此，在养护中采用土工织物适合于当前国情，应用前景

非常广阔。

四、其它方面的应用

土工加筋具有独特的工程特性，它不仅可以单独地应用于道路工程中，而且可以和其它材料有机组合，形成独具特点的路用材料。这类材料的应用发展很快，以下是几个成功的实例。

1、竹网-土工布处治淤泥质软基。菲律宾SantigoTuguegarao公路K367+600-K367+800段内箱涵基础由于靠近主河道，多为淤泥，含水较高，回填砂砾料碾压后搓板、弹簧较多，换填无法奏效。后改为竹网-土工布法处理，即以竹子（直径≥10mm,长度≥4 .0m）作骨架，上下铺两层土工布作隔衬，形成竹网-土工布受力结构。经观查沉降满足设计要求，取得了良好效果。

2、网喷锚处治路堑边坡。即用聚合物格网与锚杆连结，以适当的密度锚于边坡上，再从外侧喷射8-10cm混凝土，形成边坡防水冲刷的良好防护层。深圳龙大汽车专用公路的深路堑边坡防护即成功地使用了上述挂网喷锚技术，是成功的。

3、土工布粘土衬垫。适用于道路工程和机场跑道的密封系统，以避免地面上的污水直接下渗。它是以两层无纺织物中间夹封膨润土粉末以针刺缝合或粘接而成的一种复合材料。德国慕尼黑机场使用了土工粘土衬垫修筑跑道防污净化系统，收到了满意的效果。

五、应用中还需解决的问题

首先土工加筋技术的设计理论需进一步完善。目前国内许多道路工程中都使用了土工加筋技术，但除了加筋土挡土墙已有规范可依据外，其它均采取参照国外的使用方法及生产厂家提供的产品说明进行设计施工，缺少理论依据和规范，亟须解决和完善。当然，即使在土工加筋技术起源的欧美，对土工加筋技术的某些方面的要求也没形成统一认识而制订出相应的规范，如耐久性设计等。

其次，土工加筋材料的工程性能测试方法需进一步探讨。如目前最常用的加筋材料--土工织物的测试方法，虽然可采纳纺织工业的规程标准，但土工织物在土木工程领域的应用，使它的诸如分隔、渗透及稳定性、耐久性等方面的应用特性得不到开拓，这就要求我们从新的角度来研究制定出新的测试方法和评价标准。

六、结论

在道路工程中采用加筋技术，是一项简便、安全的措施，能起到事半功倍的效果。在施工及路面养护中，加筋土技术应该有更为广阔的应用前景。而在加筋材料中，土工织物是一种值得推广的材料，尤其在路面养护及部分路基处理中效果更好。可以用于软土路基、边坡等工程中。随着我国国道、省级道路、县乡级

道路等运输服务网的进一步完善，加筋技术在公路工程技术中将会有更为广泛的应用。

参考文献

1欧阳仲春 现代土工加筋技术[M]. 北京：人民交通出版社，1990。

2周蓝玉.土工织物设计[M].西安：西安交通大学出版社，1992。

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4孙庆东、谢涛浅谈加筋土工程设计与应用[J].东北公路，2003，26(3):33-35。