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浅谈土工合成材料在路基工程中的应用一.改善路基工作性能简介路基路面是公路工程的主要组成部分，其中，铁路路基是轨道的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工建筑物，其主要作用是满足轨道的铺设、承受轨道和列车产生的荷载、提供列车运营的必要条件；公路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。
为了保证公路、铁路最大限度地满足车辆运行的要求，提高车速、增强安全性和舒适性，降低运输成本和延长线路的使用年限，路基要满足承载能力、稳定性和耐久性的要求。
路基是一种线性结构物，具有线路长、与大自然接触面广的特点，其稳定性在很大程度上由当地自然条件决定。
所以，路基的稳定性与地理条件、地质条件、气候条件、水文条件和水温地质条件以及与土的类别有紧密关系。
长期以来，我国的路基建设中没有把它作为一种土工结构物对待，造成路基填料质量不好，导致基床翻浆冒泥、下沉，边坡坍滑，滑坡等路基病害。
如黄泛区粉土路基经常遭遇水害；北方一些地区的铁路和公路路基由于填筑了一些冻涨敏感性土，冬季产生冻涨，春季产生翻浆，给线路正常运营造成危害。
这些情况影响着线路的正常运营以及后续的重载和提速，制约着线路的发展。
随着我国经济的迅猛发展，交通量显著逐年增加，因此，交通运营对路基的要求相对提高。
为此，我国的相关部门对《标准》（97）的规定适当做了调整，其中提高了路基压实度标准等一些措施，缓和了交通需求的矛盾。
为了改善路基的工作性能，新材料得到了大量的应用，土工合成材料（土工格栅、土工格室、土工布、土工膜、工业保温材料如ERS、XPS等）在路基支挡结构、排水设施、基底处理、特殊土路基等方面得到了大量的应用。
土工合成材料是岩土工程领域中的一种新型建筑材料，是由聚合物形成的纤维制品的总称。
人工聚合物应用于土建工程是在20世纪30年代末，土工合成材料开始应用于海岸护坡工程；直到20世纪70年代，由于无纺织物的推广，土工合成材料才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。
土工合成材料在公路软土路基中的应用
土工合成材料在公路软土路基中的应用
土工合成材料在公路工程中最早应用是路堤加筋,近几年采用土工合成材料处理软土路基得到了广泛应用和迅速发展,但是由于钦土的天然含水量高,孔隙大,压缩性高,抗剪强度低,容易产生地基破坏和过大的沉降和变形,需对软土地基进行处理和加固.将土工织物、土工网、土工格栅铺设于软土地基和路堤之间,加筋软基路堤,从而保证路堤的稳定性,在碎石垫层顶部分别铺设土工网处理软土地基基础,以提高地基承载力和减小地基不均匀沉降.
作者：刘海峰作者单位：巩义市公路工程处,河南巩义,451200 刊名：科技风英文刊名：TECHNOLOGY TREND 年，卷(期)：2010 ""(1) 分类号：U4 关键词：土工合成材料软土路基土工织物。
《黄土地区路基边坡防护技术研究》实施方案结合郑西线路基工程，制定黄土地区路基边坡防护技术研究实施方案如下：一、调研黄土边坡防护技术包括工程防护、植被防护以及二者有机结合的工程技术。
工程防护目前已做了较多的工作，例如浆砌片石、喷锚网防护等。
单纯的植被防护仅适合于低缓边坡，例如高度小于5m的1：2的边坡，对于高度较大的较陡边坡不宜采用单纯的植被防护，应寻求工程防护和植被防护有机结合的防护工程技术。
本项目将对此加以重点研究。
首先对国内外有关黄土边坡防护技术的研究成果加以调研，对资料加以整理分析，在此基础上制定研究方案，找出创新点和实用技术，避免重复研究。
最初发展的植草技术为人工挖沟植草或铺贴草皮植草，技术简单但工作效率低，随着液压喷播技术的发展，客土培植植草技术得以迅速发展，大大提高了植草工作效率，从而大力推动了生态防护技术的推广和应用。
对于黄土边坡，由于土质边坡贫瘠，植草技术主要采用客土培植，目前主要采用挖沟、土工合成材料、骨架支撑填土等，近年来又发展了厚层基材喷播植草技术，有的地方还引进了液体喷播技术。
目前对于植草问题的研究比较的多，但对于植被防护条件下黄土边坡的基本性质和坡体的稳定问题研究则很少。
实际上目前黄土边坡生态防护技术主要关注于植草问题，也就是植被的成活问题，而对于植被防护条件下的坡体稳定问题疏于研究。
对于黄土边坡来讲，由于黄土具有强烈的水环境效应和温度环境效应，在地表水及温度应力作用下黄土极易软化、崩解，发生自重湿陷现象。
生态防护边坡在经历1~2年后坡体浅层失稳破坏问题比较突出。
植被生长与浅层稳定是相互依存的，坡体失稳必然导致植被防护失效。
根据近年来生态防护技术的实际应用情况，黄土地区的生态防护中比较突出的问题是植被防护后的坡体稳定性问题和长期防护效果的问题。
为此必须考虑如下问题，并在研究中加以解决。
1．采用客土喷播技术植被防护必须解决客土在坡面上的稳定问题和客土可耕植性问题。
前面已经谈到，黄土边坡植被生长应该在坡面培植必要的客土。
土工合成材料在路基边坡中的作用土工合成材料是一种新型的地质材料，它是通过工程塑料、无机和有机纤维等合成材料组成的一种综合性材料，因此具有较高的强度、稳定性和耐久性，广泛应用于土木工程中。
路基边坡是公路、铁路、水利工程等基础设施中的重要部分，它不仅承担着路面和铁轨的荷载，还要承受各种自然力的作用，特别是在复杂多变的地质环境中，路基边坡的稳定性显得尤为重要。
土工合成材料正是通过其独特的性能，在路基边坡中发挥着重要的作用。
首先，土工合成材料可用于土体加固。
在路基边坡中，土工合成材料可以与土体相互作用，增强土体的抗拉强度和变形能力，提高土体的整体稳定性。
同时，土工合成材料还能有效地减少土体的渗透性和压缩性，提高路基边坡的承载能力和耐久性。
其次，土工合成材料可用于防止土体的侧向位移。
在路基边坡中，土工合成材料可以有效地约束土体的侧向位移，避免地表滑坡和塌方的发生。
在复杂地形和高陡边坡的情况下，土工合成材料能够有效地控制土体的侧向位移，提高边坡的稳定性和安全性。
另外，土工合成材料还能用于防止土体的侵蚀和冲刷。
在路基边坡中，土工合成材料可以形成一种有效的覆盖层，有效地保护土体免受雨水冲刷和水土流失的影响。
尤其是在高湿度和高降雨量的环境中，土工合成材料能够有效地抵抗土壤侵蚀和冲刷，延长边坡的使用寿命。
此外，土工合成材料还能用于减少边坡的施工成本和工期。
相比传统的土木工程材料，土工合成材料具有较小的密度和较高的强度，可以减少挖土和加固土体的工程量，从而减轻了施工的成本和工期。
同时，土工合成材料的施工操作简单，不受季节和气候的限制，可以大大提高工程的进度和质量。
综上所述，土工合成材料在路基边坡中发挥着重要的作用。
通过其优良的性能，土工合成材料可以增强土体的稳定性、减少侧向位移、防止土体侵蚀和冲刷，同时还能降低施工成本和工期，有着广泛的应用前景。
因此，在未来的土木工程中，土工合成材料将成为一种不可或缺的重要材料，为路基边坡的设计和施工提供更加可靠和经济的解决方案。
湿陷性黄土处理实施方案我标段承建过境公路起讫桩号为K5+600~K9+800，路线主要分布于湿陷性黄土地段，因此湿陷性黄土路段的填方、挖方施工工艺、施工方案是否合理关系到路基的质量和安全，根据我单位与高管局签订《合同协议书》，湿陷性黄土处理实施方案已作为本标段提到的两个示范性工程之一的“亮点工程”，我部对此相当重视，在工程实施前，编写此“湿陷性黄土处理实施方案”，供审核。
一、本标段湿陷性黄土分布情况根据黄土湿陷等级、路堤高度和承载力等要求确定地基处理深度二、湿陷性黄土地区路基一般的处理方法（一）、湿陷性黄土地区路基的地基处理方法1、换填土挖除一定深度湿陷性黄土，换以合乎要求的土或灰土分层填筑，分层夯实。
2、强夯法用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击，对地基进行强力夯实，使浅层、深层得到不同程度的加固，强夯施工法振动大，对附近建筑物有影响，施工中须注意周围建筑物的安全。
3、预浸法通过钻孔注水，使其预先湿陷。
可用于湿陷性土层厚度大于10m，自重湿陷量不小于50cm的地段。
4、挤密法通过冲击，振动或爆扩成孔，在灌以石灰或灰土分层捣实。
5、化学加固法用硅酸纳溶液，通过有孔的注射管压入土中，使其与土中水溶液盐相互作用，产生硅胶，把土胶结。
（二）、湿陷性黄土地区地基陷穴的处理方法1、灌砂法适用于小而直的陷穴，以干砂灌实整个洞穴。
2、灌浆法适用于洞身不大，但洞壁起伏曲折较大，并离路基中线较远的小陷穴，施工时先将陷穴出口用草袋装土堵塞，再在陷穴顶部每隔4~5m 钻孔作为灌浆孔，待灌好和土浆凝固收缩后，再在各孔作补充灌浆，一般重复2~3次，有时为了封闭水道也可灌水泥砂浆。
3、开挖回填夯实适用于各种形状的陷穴。
4、导洞和竖井适用于较大、较深的洞穴。
由洞内向外逐步回填，在回填前，将穴内虚土和杂物彻底清除干净。
当接近地面0.5m，将老黄土和新黄土加10%的石灰拌匀回填夯实。
5、处理好的陷穴，其土层表面均应用石灰：土=3：7的石灰土填筑夯实或铺透水材料加以改善。
土工合成材料在公路建设中的应用摘要：土工合成材料虽然出现的时间不长，但是已经在公路建设中得到了广泛的应用，也起到了很大的作用。
本文主要结合作者在实际工作中的实践经验，阐述土工合成材料在公路建设中的应用，并提出在实际应用中的注意事项。
关键词：土工合成材料、公路建设、材料应用前言土工合成材料的全名是土木工程中应用合成材料，其主要由化纤、塑料、合成橡胶等材料组成。
在公路建设中的应用逐渐广泛，因为它不仅可以起到加强或者保护土体的作用，而且还起到公路加宽、公路排水、公路防渗等作用，对公路建设具有重要的意义。
一、土工合成材料在公路工程中的应用在公路工程中，土工合成材料主要应用于防止路面的反射裂缝的罩面以及延缓反射裂缝的发生和发展这三大项中，虽然土工合成材料有很多实用性功能，但是公路工程施工过程中，这些作用不能兼顾到。
所以要根据具体的公路工程情况进行运用，做到根据实际情况处理，使其一种功能处于主导地位，其他功能起辅助作用，要分清主次，这些功能都不是孤立的，它们之间相互作、用相互影响。
（一）在公路的滤层排水中的应用土工合成材料本身就具有一定的过滤与排水的功能，土工合成材料与其他合成材料作用下能共同形成良好的排水体和过滤体，并与公路中的其他排水体和过滤体形成一个完整的系统进而充分配合协调排除地下水和地表水，以保持公路路基处于一个稳定的良好的状态，防止公路路基的沉降和强度的降低，预防冻胀翻浆带来的危险。
（二）在路基中的应用在软弱地基上修筑高填土路堤或堤坝，由于填土中的侧向土压力，使地基表面产生水平剪应力，导致堤身向两侧位移，很容易造成堤身失稳。
对于这类加筋工程，通常在堤身的底部进行铺设单层或者多层高模量土工织物、土工格栅、土工网或者土工垫等土工材料，以限制土基侧向的位移，从而提高堤坝稳定性，进一步增加堤坝填土的高度，减少堤坝下沉的差异沉降量而因此造成的堤面开裂。
一些通道横穿于公路的构筑物和构筑物台背之间的填土。
往往因其刚度的悬殊而极易产生阶梯状的不均匀的沉降。
西部交通建设科技项目合同号：密级：无土工合成材料在黄土地区公路工程中的应用技术研究研究报告简本宁夏××公路工程建设指挥部2005年1月一、项目概况根据宁夏××公路工程建设指挥部与交通部签订的《西部交通建设科研项目合同书》，本项研究计划于2001年8月开始。
宁夏古王公路盐兴公路工程建设指挥部与北京工业大学的合作研究合同于2002年7月签订。
事实上，实际的研究工作始于2001年7月。
古王高速公路试验路段于2001年7月至同年10月进行土工玻纤格栅在路面的设计与铺设。
2003年8月16~20日和2003年9月19~ 23日，开展宁夏黄土地区公路病害调查，并对典型地段黄土取样，用于分析黄土的物理力学性质。
2001年10月开始土工合成材料的性能及应用研究调研，历时近两年，先后走访了河北沧州东塑集团华通工程材料公司、银川地区各高速公路、宁夏交通厅银－古高速公路指挥部、泰安永佳土工合成材料厂、青岛颐中格栅股份有限公司等土工材料生产厂家及设计、施工单位和现场。
2003年3月课题组对银古路、中郝路进行调研并制定试验方案，4月试验方案开始实施，同时，现场取土样进行试验。
2003年7月，对银古辅道开展调研并制定试验方案，同年8月试验方案实施并现场取样委托试验，同时，课题组成员进驻试验路段工地，至11月底工程完工后撤回。
其间的主要工作为，对土工膜和土工格栅的施工进行现场指导和监督；埋设压力盒、沉降板；建立观测控制网并进行监测（包括沉降观测、应力应变观测、侧向位移观测等）；补充土工试验等。
2004年4月，完成加筋路堤、路面裂缝方面的数值分析和计算。
2004年5月完成了项目研究报告的初稿。
2003年12月，交通部在西安对研究项目进行中期验收。
2004年4月，对试验路段补充了弯沉测量。
目前该试验路段正在进行长期定时观测。
2004年5月，课题组完成研究报告初稿。
2004年8月，由宁夏回族自治区交通厅组织区内专家对研究报告初稿及课题进行了内部评审，来自宁夏交通厅和设计院的专家对课题的研究及报告提出了评审意见。
课题组在此基础上，进行了较大幅度的修改，并根据专家意见，增加了部分研究内容，加强了部分内容的总结，并按“西部交通建设科技项目验收要求”，准备了有关的材料。
项目研究历时三年多，联合课题组先后组织了20多人，分5个专题，开展了系统的研究，取得了一系列成果，为系统解决黄土地区公路病害提供了可行的技术方法，培养了多名公路建设人才，完成了预期的研究目标。
二、研究目标1、项目总体目标经2001年8月审查会专家评审，项目可行性研究报告中原制订的总体研究目标修订为：⑴利用土工合成材料提高黄土地区高路堤、深路堑的整体稳定性；⑵利用土工合成材料预防黄土地区公路的路面裂缝；⑶利用土工合成材料防治黄土地区公路地下水侵蚀；⑷根据黄土地区公路工程应用特点，研究选用适合的土工合成材料的类型。
2、主要技术经济指标⑴通过对黄土地区的旧路进行调查分析，确认黄土地区产生公路病害的原因，确定利用土工合成材料治理及预防黄土地区公路病害的方法，实现技术上可行，经济上合理的目标；⑵调查、了解黄河中游黄土地区利用土工合成材料的情况及经验，确定技术经济指标；⑶根据调查、试验、观测和分析结果，得出在黄土地区选用土工合成材料的合适类型；⑷确定土工合成材料在黄土地区高路堤、高边坡应用的合理层次。
三、项目研究目的及意义黄土是一种颗粒级配均匀、多孔隙、天然含水量小、呈黄色、含有大量碳酸盐的土，具有渗透性、湿陷性、易崩解等特性，在外荷载和自重作用下受水浸湿后容易湿陷变形。
我国的黄土分布面积约64万km2，占国土总面积的6.6％以上。
主要分布在甘肃、宁夏、青海、内蒙古、陕西、山西、河南和河北等省（区）。
其中以秦岭以北、长城以南、太行山以西、日月山以东的黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原最为典型。
厚层黄土连续覆盖所形成的地貌景象，世所罕见。
在西北地区，作为带状工程的公路大部分都处于不同时代、不同成因和不同地貌单元的黄土区。
而黄土区在降雨作用下，土壤侵蚀，黄土冲沟及河谷区谷坡陡峻，滑坡、崩塌、滑塌、泥流等地质灾害频繁发生，对公路路基造成了严重的病害和毁坏，带来了巨大的经济损失。
同时，公路工程在沟壑纵横、谷坡陡峻的地貌背景下，由于经济和技术条件的限制，不可避免地要进行大量的开挖或填筑，形成黄土高路堤、深路堑。
另外，公路路基和边坡大面积地暴露于野外，长期受自然因素的强烈侵蚀作用，在不利的水文条件下，物理力学性质经常发生变化。
公路由于受黄土本身特殊的工程特性（多孔隙、湿陷、渗水、收缩、抗剪强度各向异性等）和黄土地区特殊的气候特征的影响，在各种自然营力，尤其是雨水侵蚀作用下，极易引发和加剧路基及边坡的水毁病害，引起公路路基、路面产生不均匀沉降、沉陷和开裂，影响公路的正常使用。
黄土地区公路病害严重影响了公路的使用功能，甚至导致公路结构的破坏。
借鉴国内外的先进经验，利用土工合成材料所具有的抗拉强度高、弹性模量大、熔点高等优良的力学性能，防治公路病害是行之有效的途径之一。
目前，在新建、改建公路中，虽然土工合成材料已得到比较广泛的应用，加筋补强、排水防渗等方面在理论和实践中都取得了很大进展。
但应该看到的是对于黄土地区土工合成材料的理论方面的研究几乎是空白，过去的实践经验也有待进一步总结。
土工合成材料在西部黄土地区虽有应用，并取得一定的经济和技术效益，但也有不少失败的教训，如西部某省的一处加筋高路堤坍塌后，一直没有很好总结原因，致使这一先进技术没有得到进一步的推广。
由于缺乏总结和提高，理论远落后实践，设计上存在盲目性。
因此，系统开展土工合成材料在黄土地区公路工程中应用的理论研究，对于提高西部地区交通工程技术人员的设计、施工和管理水平具有指导作用。
宁夏地区黄土分布广泛，因路基湿陷、边坡滑坍等引起的公路病害时有发生。
结合宁夏黄土地区公路工程建设，开展土工合成材料在黄土地区公路工程中的应用研究，形成综合防治技术，对防止黄土地区公路病害、提高黄土地区公路修筑质量，具有重要的现实意义。
本课题正是在这种背景下提出的。
四、主要研究内容及实施方案1. 项目的主要研究内容本项目主要开展了以下几个方面的研究工作：⑴黄土地区公路病害及其成因研究；⑵土工合成材料及其路用适宜性；⑶土工合成材料防治路基病害的应用研究；⑷土工合成材料防治路面病害的应用研究；⑸土工合成材料防治公路边坡及排水构造物病害的应用研究；⑹经济、社会、环境效益及推广应用前景分析。
2. 采用的研究方案、技术路线本项目涉及面广、内容多，根据研究内容和研究目标，将本项目分解为五个子课题。
各子课题在内容和进度上相互关联和依托，具体实施方案和技术路线如下：⑴黄土地区公路病害及其成因研究对选定的宁夏境内业已建成的公路开展调查，主要收集公路设计、施工的基本情况和运营后出现的各种病害，以及沿线的工程地质条件、水文地质条件和气候情况。
分别建立不同线路的病害数据库，通过整理分析，总结出病害的类型和成因，为进一步对病害进行整治奠定基础。
⑵土工合成材料及其路用适宜性广泛收集国内外土工合成材料方面的研究成果、工程实例和生产厂家的现状，总结土工合成材料在公路工程中的应用范围和形式，根据黄土地区公路病害的类型和成因，提出利用土工合成材料治理病害的方法、应用机理、选材和选型原则。
⑶土工合成材料防治路基病害的应用研究在试验和现场调查的基础上，掌握试验路段黄土的物理、力学和水理特性，用理论方法和极限平衡理论分析加筋路堤的变形、破坏和稳定性，在此基础上，提出加筋路堤的加固方案，选择加筋材料，并付诸实施。
同时，制订详细的现场试验方案，对加筋和未加筋的试验路段的变形演化、应力分布等进行系统的观测，以评价加固效果、认识加固机理，为改进设计和防治路基病害提供依据。
通过对试验路段的系统研究，充分认识加筋体的变形和性态，提出加筋高路堤的设计方法和施工工艺。
⑷土工合成材料防治路面病害的应用研究详细调查黄土地区典型路面病害并建立数据库，总结出路面病害的类型和成因。
用数值分析方法研究沥青路面温度收缩裂缝的发生、发展过程及其规律。
同时开展室内试验，考察不同的土工合成材料对路面的加固效果，筛选出效果明显、经济技术合理的土工合成材料。
在现场开展试验，评价防治裂缝、车辙和路面变形的效果，进而提出路面加固的设计方法和施工工艺。
⑸土工合成材料防治公路边坡及排水构造物病害的应用研究在野外调查和室内试验的基础上，揭示黄土的浸水破坏机理及其对黄土地区公路破坏的影响，提出公路边坡坡面防护和排水构筑物病害的防治方法。
3. 依托工程本项研究的依托工程为银（川）—古（窑子）—王（圈梁）高速公路、中（宁）—郝（家集）高速公路、盐兴二级公路、国道109线、黑（城）—海（原）二级公路、惠（安堡）—预（旺）三级公路以及在建和即将开工建设的其它黄土地区公路。
由于实际的施工计划和工程进度发生变动，只在银古路和中郝路进行了试验研究。
4. 研究进度与达到的目标根据宁夏古王公路盐兴公路工程建设指挥部与交通部签订的《西部交通建设科研项目合同书》，本项研究计划于2001年8月开始。
宁夏古王公路盐兴公路工程建设指挥部与北京工业大学的合作研究合同于2002年7月签订。
实际研究工作于2001年7月业已开始。
⑴应用土工合成材料防治路面病害的现场试验研究古王高速公路试验路段于2001年7月至同年10月进行土工格栅的路面铺设。
在铺设的4个月期间，课题组成员分别于2001年7月上旬、7月下旬、8月上旬、8月下旬、9月上旬、9月下旬、10月下旬共7次到施工现场，进行施工指导，解决铺设中出现的问题。
试验路段完工后，定期对试验段路面的外观状况、裂缝桩号、裂缝总道数、裂缝总长度、裂缝宽度、裂缝变化规律、路面弯沉等指标进行了观测分析，共观测5次，时间安排如表1所列。
银古高速公路试验路段于2003年7月至同年9月进行土工布铺设。
2003年10月课题组到长安大学联系作对比实验事宜。
并开始定期对试验段路面的外观状况、裂缝桩号、裂缝总道数、裂缝总长度、裂缝宽度、裂缝变化规律等指标进行观测分析，时间安排如表2所列。
表2 古王高速公路试验路段第二组观测时间安排⑵黄土地区公路病害调查研究2003年8月16~ 20日和2003年9月19~ 23日，课题组先后两次对宁夏黄土地区公路病害进行了现场调查，并对典型地段的黄土取样，用于分析黄土的物理力学性质。
现场调查研究主要根据宁夏黄土地区公路建设的实际情况，对已建成通车的高速公路及一、二、三级公路，采取实地调查、室内资料分析和工程相关人员座谈讨论的方法进行。
主要了解黄土的分布状况；黄土地区公路的主要病害、危害程度及其范围等；影响黄土地区公路病害的主要因素。
