摘要：随着科学技术的发展，道路工程建设中越来越多地应用土工合成材料。这种合成材料一般以化纤织物、塑料及人造橡胶等工业聚合物作为原料，经过加工，制成各种产品，投入道路工程施工建设中，具有强化土体的功能。本文对土工合成材料的类型、特征进行分析，对其在道路工程中的应用进行研究。
关键词：土工合成材料；道路工程；应用技术
土工合成材料在土建工程中得到大量的应用，土工合成材料至少有两种功能，在使用时需结合目标有效地进行材料的选择。在道路工程中土工合成材料主要呈现四方面的用途。本文对此内容进行详细论述。
一、道路工程的现状
近来，土工合成材料被大量地应用于我国的很多土建工程中，例如：在高速公路的路基支挡、边坡防护等，尤其是软弱地基的处理隧道排水、路面防裂等领域的应用，由于土工合成材料本身具有的特殊性质，在道路工程建设施工中起到不可或缺的作用。然而，因为土工合成材料具有很多种类，所以，在设计的时候相关人中人员应坚持“因材制宜”的原则，合理地进行选择与使用，施工中也要注意操作的规范性，进而达到继定的目标。防止投资的原料太多，造成不必要的资源浪费现象。以上均为土工合成材料在国家科研院与实际工程中重要的应用经验。伴随我国公路运输行业的发展，汽车的密度、运输量、行驶速度得到迅速提升，公路路基中存在的病害越来越严重，尤其高级别的公路上常使用石灰土，水泥粒料较为稳定，使用这种类型的材料作为基层后，其结构的强度显著提升，路项的损坏程度得到极大地削减，在温度变化的影响下，易于形成收缩裂缝。诸多裂缝在半刚性的基层成型以及应用过程中，不仅不能减少，还会更加严重，在道路交通荷载力的影响与周围自然环境的长时间影响下，这些裂缝慢慢扩大，延伸到沥青面层，进而水分有可乘之机，给基层带来不同程度的破坏，主要是冲刷基层，导致沥青外表面产生唧浆，破坏土基，降低了路基路面的承载力。
二、土工合成材料的类型和特点
（一）土工织物
土工织物，又叫做笠工布，属于透水性材料的一种。从制造工艺的视角出发，可分两种，有纺土工织物、无纺土工织物。总体上，土工织物在公路工程中主要起到过滤性功能。一般用于路面施工，有利于削薄面层，防反射裂缝。
（二）土工膜
土工膜几乎不透水，从原料构成的视角出发，可分沥青、聚合物两种。为了达到特定的变形、强度标准，又存在加筋，或不加筋的说法。土工膜是过滤、排水、防渗、保土中的一种良好的土工合成材料。
（三）复合式土工合成材料
复合土工合成材料是指由二种或以上的土工合成材料混合的产品。集合了不同合成材料的特性，具有宽泛的适用性。分复合排水材、复合土工膜。后者主要包括土工膜、土工织物。复合土工膜具有很多优点，尤其是织造型土工合成织物复合，对土工膜具有良好的加筋功能，防止膜免受到外界干扰而损坏，如运输或工程施工。非织造型的织物复合对膜起到加筋、保护、排气、排水的功能，并可使膜面摩擦系数升高，也是应用很广的材料。
（四）特种土工合成材料
一般情况下，特种土工合成材料又分为土工膜袋、土工网、土工格室、破纤网、土工垫等。土工格栅，它主要由聚合物高分子材料经相应的定向拉伸处理，进而形成的一种强度高、带开孔网格的平面网状材料。土工格栅横向、纵向的强度均匀，具有良好的耐久性、延展性、柔性、抗土性、耐霉性、极强的抗疲劳性及填料的联锁性。土工膜袋，属于一种袋状的材料，可与模板进行替换使用，主要在冲刷防护工程中较为常见。玻纤网以玻璃纤维为主的平面网格材料，高温稳定性好，可防治路面裂缝。土工网，主要由合成材料条带构成，是一种平面、网状的土工合成材料。它与路基填料之间具有良好的联锁性，能够增强路基强度、预防边坡表层土流失，主要用于路基、路堤防护工程。
三、土工合成材料在道路工程中的应用
（一）加筋
1.路堤加筋
为了提高特殊路段路堤工程的稳定性，防止路堤发生沉降，且节省用地，可选择土工合成材料对路堤进行加筋处理。施工的时候，常用土工格栅、土工织物、土工网等。路堤加筋后，水平加筋表面与填充料二者形成的摩擦力方向平行于填充料的相对位移方向，使路堤的抗剪强度增强。在路堤加筋作业中，应用的土工合成材料一定要具有良好的握持力、抗拉性。为了保证路堤排水顺利，以免土工合成材料受到化学腐蚀，在路堤填筑作业中，需在原来的地表，敷设厚度40cm左右的砂垫层，使透水性得到增强，然后，铺设土工合成材料。在路堤加筋过程中，各层土工合成材料的间距，不仅要方便施工作业，而且要达到坡面的防护标准，至少为一层填土的最小压实厚度，且小于60cm。
2.台背路基填土加筋
因横穿公路工程的构造物与构造物台背填土二者的刚度不同，易引发阶梯性不均匀沉降现象。为了防止发生“桥头跳车”，建议对台背填土选择土工合成材料进行加筋。土工合成材料对公路项目中的台背回填土处进行加筋处理，运用敷设材料、构造物之间的锚固力，还有回填土的嵌锁力，联络结构物和回填土，有效地控制公路的不均匀沉降问题。
（二）过滤和排水
路基路面的稳定性与强度大小主要与水有很大关系。在路基路面施工与养护过程中，需有效地进行路面排水，这也是确保路基路面工程稳定性的重要手段。在道路工程施工工中，土工合成材料与别的排水结构彼此配合，构成一个排水系统，进而顺利地排出地表水、地下水及结构物中的水分。而且，在排水系统中利用土工织物，还可表现施工作业快、铺设简单、成本低等特点。土工合成材料能够单独使用，也可与其他材料混合使用，起到一定的过滤、排水功能，可用于暗沟、支挡结构物的坡面防护与墙后排水工程。一般情况下，为了达到良好的过滤效果，可选无纺织物，或织造性土工织物。关于排水方面，可选无纺土工织物，或带有滤布、合成纤维及钢圈的加劲软式透水管，以及塑料排水板。
（三）路基防护
第一，路基主要由岩土构成，且多数暴露于自然界，长期受到外力作用，力学性质易于变化。所以，路基防护手段的优劣，直接关系到路基的稳定性、强度。路基防护主要分冲刷、坡面两种。土工合成材料的可塑性、韧性好，采用优良的工艺，将其加工成特定的形状，在公路防护工程中应用，能够弥补“圬工防护”的缺陷。第二，做好坡面防护，对路基的边坡工程外表面起到保护作用，防止雨水冲刷，又可减弱温湿度骤变给工程造成的不利，促使软弱岩土的外表面受外力作用减弱，例如：风化、剥蚀过程，进而使路基更加稳定。在土质边坡防护中，一般选用固定草种布、拉伸网草皮、网格固定撒播等手段。对于岩质的边坡防护工程，通常选择土工格栅、土工网。第三，冲刷防护可控制水流作用对路基产生的拍击、冲刷、淘洗等影响，可预防水位骤降导致路基中细料的流失。沿河路基工程的防护可选择土工模袋。
（四）路面裂缝的防治
土工合成材料可抑制由于半刚性的基层收缩产生的裂缝继续扩展，使沥青路面的车辙减少，预防铺设于老旧路面上的沥青加铺层产生反射裂缝。为了更好地治理路面的裂缝问题，一般选用土工织物、玻纤网。在对土工合成材料进行选择时需满足以下标准：其一，耐热性。土工合成材料铺于半刚性的基层和沥青面层中间，耐热性要与沥青面层的铺筑标准相符，满足170℃以上高温。其二，防裂性。选用土工合成材料，用于消散薄膜。对于半刚性的路面基层，存在裂缝问题，铺设材料在车辆运行荷载力作用下，可能在裂缝处呈“弧”状，进而产生一定的拉应力，为了对抗拉应力，土工合成材料必须达到较强的抗拉标准。其三，顶破标准。在裂缝处的土工合成材料有被顶破的危险，特别掺杂骨料的半刚性基层，受到施工技术水平的影响，易于形成小洞，在法向受力条件下，小洞部位的敷设材料易被冲破，使路面的强度减弱，土工合成材料要具有良好的延伸性。
四、土工合成材料在道路工程的应用实例
（一）土工合成材料的物性
A单位采用一条进口的生产线，主要加工针刺土工布，幅宽为5.4m,生产范围：100-1000g/m2。既能生产土工布，又能加工土工膜基布。特别能够结合复合土工膜最终应用于工程的实际需要，自主调节针刺参数。
（二）土工合成材料的功能
其一，增强道路工程路堤的刚度，用于加筋。对于高填土，可采用分层敷设的手段，用土工布增强路堤工程的刚度，在软土基上，用于隔垫，使荷载力均匀分布于土基，以免路堤发生坏损。其二，施工便道提早通行车辆。只要铺设适量的压实材料，以及土工布，就可实现通车。其三，在特别松软土基的路堤中应用，做好护坡，起到排水作用。采用土工布，摊铺在底层以外，且折向沿边坡作防护，覆盖到提身，强化基底刚性，以免土石材料混杂，污染环境，又可加因边坡的结构，便于排水，地基应力再分配，且增强稳定性。
（三）土工合成材料的用量
用于岩土工程，如：可用于土石坝、尾矿坝的防渗体，当库水位上升时，可起到排水、通气的功能。或者用于围堰、渠道、隧道防渗。或者用于城市蒸发地、废料堆场、工业废物拦蓄池的有害及防渗废料的防渗。用于铁路工程中，如基床排水，或公路工程中，用于隔离、加筋。
近年来，中国在国际高速公路里程是增长最快的国家，公路总里程在185万公里以上。因高速公路的迅速发展，土工材料有其相应的工程特点也在道路工程领域得到认可。例如：A公司土工材料近五年的销售量相较前七的销量总数还多。其工程的应用比例参见以下表格：
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表1-A厂土工合成材料在工程中的应用比重
其中，部分材料在道路工程中的应用状况如下：土工布在省内沿海高速公路工程中的应用规格为300g/m2,数量达35万m2；500 g/m2的土工布和复合土工膜在公路工程中的应用分别达到15万m2、7万m2。400 g/m2复合土地膜在省内高速公路工程中的应用量达25万m2。
结束语：
总之，为了提高道路工程的施工质量及使用性能，在施工中选择合适的土工合成材料具有极大的可行性。将土工合成材料应用于我国的道路工程建设中，利用其良好的过滤性、排水性、抗腐蚀性、耐高温性等，提高路堤的抗剪强度，增强路基路面的稳定性能，提高道路工程建设水平。
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