土工布也叫无纺布,它是用丙纶、锦纶纤维经无纺花纹针刺,再用各种填加剂进行浸渍、粘合、烘干而成的塑毡式织物。具有质轻防腐、耐酸、耐碱、耐老化、不虫蛀、低胀缩及无污染等优点;还具有高抗拉力、抗扯力、抗穿刺和抗顶破等力学性能;同时还具有很高的透水性,用其针孔进行过滤或反滤,能将不同质的材料进行分离、隔离,能起到分担荷载或加筋作用;而且还具有工厂化批量生产,稳定的质量和现场施工简易、工期短、投资省等优越性。因此已被广泛用于土木工程的各个领域。在道路路面工程中,土工布主要用于旧路面罩面,防止路面反射裂缝,延迟反射裂缝的发生和发展。在路基工程中用来处理软土地基,加速地基的固结,提高地基承载力。

 

1 .土工布用于养护维修沥青路面 土工布是一种重要的路面修补材料,它不但能含贮足够的浸渍沥青,隔绝水分渗入,还有很高的强度,且结构均匀,收缩系数小,韧性强、延伸率大,是当前比较理想的修补材料。道路在使用多年之后,由于设计、材料、施工等原因,往往局部或成片出现不同程度的裂缝或网裂龟裂现象,如不及时进行修补,会因透水而导致大面积毁坏。

若网裂、龟裂面积较小,可将土工布裁成一定形状,大小能完全覆盖网裂、龟裂面,且每边要宽出10cm。将旧路面清扫干净处理后,将土工布用乳化沥青浸渍,铺在上面,再用沥青混凝土修补。

若网裂、龟裂面积较大,或已成片,可用整体铺设土工布来处理,其具体做法同上。可将沥青浸渍土工布改成喷洒沥青结合油,将土工布牢固地滚压在上面,再喷一薄层沥青,增加对面层的粘合度,提高防水性。若使用摊铺机铺设沥青混凝土面层时,可不喷面层沥青,只在底面加大沥青用量,控制在1000g/m2左右。经碾压后,沥青会通过其孔隙透过土工布,反渗到面层,形成一道密封的防水层,同时还起到加筋作用,提高新铺层的抗疲劳性能。既经济方便又坚固耐用。

2 .土工布用于路面裂缝的防治

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层,是一种常见的路面修复技术。它具有工期短、造价低、对交通影响小、修复路面服务性能好等优点。但其主要问题是沥青加铺层中容易出现反射裂缝,而设置土工布是延缓反射裂缝的主要措施之一。

如2004年承建的包头市钢铁大街道路改造工程。钢铁大街修建于上世纪50年代,快车道中间为7m宽的水泥混凝土路面,两边分别为后加宽的6m和6.5m的沥青混凝土路面。钢铁大街是包头市最主要的交通干道,交通量大,由于年久失修,路面破损严重,水泥混凝土板块间的伸缩缝宽度约3～5cm左右,两侧沥青混凝土路面龟裂网裂也非常严重。这次改造为了缩短建设工期,设计采用在旧水泥混凝土面板上铺沥青土工布,并在其上加铺15cm沥青混凝土面层。土工布材料选用热熔聚脂长纤土工布,单位面积质量180g/m2,厚度<1mm,断裂强力:横向>10.5KN/m,纵向>9.5KN/m;纵向5%的拉伸力≥4.5KN/m,横向5%的拉伸力≥5.0KN/m。在加铺层的施工中特别注意以下几点:

 

2.1 施工准备

选在高温天气,铺设土工布前,对旧混凝土路面进行清扫,原有板块破损处,采用先清除破碎混凝土,后用C25混凝土找平,表面平整度达到要求;对伸缩缝清除缝内杂物,接缝下部灌注水泥、砂、乳化沥青混合料,上部填沥青玛蹄脂混合料。

 

2.2 洒布沥青 沥青材料选用普通热沥青作粘层油,沥青洒布量控制在0.9～1.1kg/m2,沥青洒布用洒布车来进行,对于局部过量的沥青及时给予清除,不足处人工补洒。

 

2.3 铺设土工布 土工布铺设选在沥青冷却失去粘结性之前进行,土工布铺设要求平整,无折叠与皱褶,铺完用轮胎压路机碾压,使之结合紧密,土工布长度为15cm;土工布破坏和粘贴不好处,要除去重铺。 首先对旧路面进行处理然后在其上喷洒石油沥青1.1kg/m2,铺设皱褶处,要人工展平或刷涂沥青,把折起的地方重贴,使得碾压后上下层土工布粘结在一起。

 

2.4 沥青混合料摊铺 在土工布铺设后宜立即摊铺热沥青混合料,其温度控制在160℃以内,为了便于施工车辆通行,在土工布上洒一些砂,沥青混合料摊铺后立即进行碾压,直至达到施工技术规范要求。我单位在施工时,严格按照施工技术规范及设计图要求施工,从开工到竣工只用了78天,质量也经受住了考验。从2004年6月份陆续通车至今,经过了一个寒冬,路面未出现一道反射裂缝。

 

3 .土工布处理软弱路基

在修筑道路时往往会遇到含水率高的软弱路基,用土工布处理可隔离土粒子透移到高强路基材料中去,疏导或滤出土壤中的水分,以防软化,还起到分担荷载的作用,以保持路基的稳定,使下步工序顺利进行。1999年,我单位接受了包头市210国道麻池支线路基工程。其中有一段K6+700—K8+700段为软土路基。1999年4月份我们初到工地时,地表顶面还有积水,车不能上,更无法碾压。若按常规施工,须将淤泥挖掉运走,换填好土分层压实处理。但这样一来,不仅拖延工期,而且增加了费用。最后采用土工布新工艺方案。

 

 

具体做法是:在淤泥顶上把水排放干净后,即可铺设土工布。相邻两幅间搭接30cm,若遇有风时,不宜铺的过长,只须用下道工序的材料压一下,不被刮起即可,非常简便。然后按设计要求在土工布上铺设路基辅助层,如砂土、砂砾、卵石等,选用的辅助层只要能疏导水分,又不软化的材料就可。我们采用天然砂砾,先铺30cm一层,用推土机碾压时,前后弹动,左右隆起,履带下陷。但在铺第二层后,由 于水分散失,在碾压时,大部分区域趋于稳定状态, 不再弹动,只有极个别的地方用人工夯实找平,路基基本上形成。在铺第三层时,这时从顶面至土工布相距80cm以上,压路机作用在上的荷载呈三角形,传递给土工布时已被分散,足以承受其压力,不下沉、不变形、不弹动,已形成完全合格的路基。

 

其作用机理主要有:

 

①由于土工布的隔离作用,使路基材料不被挤入软弱土基内,该体系构成柔性整体筏形基础,从而提高土基自身的整体强度,提高了土基的容许承载力;②由于土工布的加筋作用,该体系较素土强度显著提高;

 

③由于土工布对地基和集料的约束作用,均增加了承载力;

 

④由于土工布的分隔作用,既防止了路基细粒土挤入砂砾,也阻止了砂砾嵌入土基;

 

⑤由于其摩擦作用,边界作用及薄膜作用等,土工布系统改变了作用在地基上的应力,对防止该段软弱段的沉陷和水平位移起到了显著的作用。在施工中须注意的是,软弱地基四周要有牢固的约束措施,防止在外力作用下向四周挤压,发生沉陷变形。若有实际困难时,可增加土工布的铺设宽度,一般每边宽2～3m为宜。

 

工程特点:

 

①采用土工布系统工程处治软弱土基,不但治理彻底,效果显著且施工简捷;

 

②缩短工期,经济效益显著;

 

③施工中不需挖弃软土,减少了建筑垃圾,保护了环境。该工程于2001年通车至今,该段路基未发生任何变形,质量得到了保证。

 

4 .结束语仅上述二项工程,由于采用了土工布新材料和施工新工艺,不仅节约了投资,发挥了很大的经济效益,同时由于该工艺施工方便,争取了时间,提前了工期,发挥了巨大的社会效益。土工布应用越来越广泛,其在不同的应用场合,发挥着不同的功能,如隔离、防渗、加筋补强、过滤排水和防护等。