浅谈市政道路工程加筋材料的应用

孙晨雨

【摘要】加筋材料的应用，改变了土体的工程力学性能，提高了土的承载能力，从另一个角度看就是将安全性、耐压性提高到了一个新的高度。市政道路工程采用加筋材料，主要就是结合加筋材料玻纤土工格栅的各种特性，从而提高市政道路的质量。本文将从加筋材料玻纤土工格栅在道路工程中的应用及对道路强度的影响两个方面展开探讨。

【关键词】道路工程；加筋材料玻纤土工格栅

1.玻纤土工格栅的工程特性

（1）玻纤土工格栅的抗剪强度

玻纤土工格栅的抗剪强度特性主要是通过三轴压缩和直剪试验进行研究。对纤维加筋黏性土进行三轴压缩试验，指出纤维加筋能显著提高黏性土的抗剪强度，并且由于纤维加筋黏性土在受拉时表现为裂而不断的现象，所以纤维可增加土体在拉应力作用下的塑性和韧性，防止土工建筑物由于开裂而造成的整体破坏，增强土体的自愈的能力。以高孔隙率、低强度和高压缩性的软土为研究对象，发现纤维的掺入能够显著提高软土的抗剪强度参数。

（2）玻纤土工格栅的抗压强度

玻纤土工格栅的抗压强度主要通过无侧限抗压试验进行研究。在无侧限条件下测试了聚酯纤维加筋软黏土的抗压强度特性，结果表明纤维的加入能显著提高试样的无侧限抗压强度。试样的无侧限抗压强度随纤维掺量和养护时间的增加而增加，石灰掺量在超过某临界值后会导致无侧限抗压强度略有下降。

（3） 玻纤土工格栅的抗拉强度

相对于抗剪和抗压强度，土体的抗拉强度一般非常小，在试验中很难进行准确测量。此外，大部分岩土工程问题都与土体的剪切破坏和压缩变形有关。因此，过去在土力学理论及工程实践中很少考虑土体的抗拉特性。但在实际工程中，土体由于经历干缩变形或差异沉降而发生张拉破坏并发育张拉裂隙的情况并不少见。张拉裂隙的存在会极大弱化土体的工程性质，对边坡工程、水利工程、地基工程、道路工程、环境岩土工程等都会产生负面影响。

（4） 玻纤土工格栅的胀缩性

膨胀土吸水膨胀、失水收缩的特性可造成地基变形、建筑物不均匀升降或开裂等各种工程地质问题。国内外学者采取了各种物理、化学的方法对膨胀土进行改性，其中纤维加筋是其中一种。纤维可以有效抑制膨胀土的膨胀率，对膨胀性的抑制机理主要取决于纤维对土体变形的约束作用，当基体吸水膨胀时，纤维和基体的界面产生切应力，从而限制基体的进一步膨胀。研究表明： 膨胀土的收缩性随纤维掺量的增加而顯著降低[46]。

（5） 玻纤土工格栅的渗透性

纤维的加入能增加试样的渗透系数，且渗透系数随纤维掺量的增加而增加。研究发现纤维加筋对试样的初始刚度没有明显影响，但渗透系数随纤维掺量的增加有增加的趋势。学者在研究中也得到了类似的结果，他们建议工程中纤维的最大掺量不宜超过0. 8%。

2.玻纤土工格栅的作用

（1）抗疲劳开裂

沥青路面的承载能力在规定时间内不会发生疲劳破坏。根据柔性路面设计规范的规定，要求控制路表最大弯沉和层底面最大弯拉应力小于相应的容许值，保证路面不致产生过度的变形和开裂。对沥青路面荷载的受力得出分析，直接与车轮接触的路面层受到压力，在轮载边缘以外区域的，面层受到拉力作用，由于两处受力性质不同而又彼此紧靠，在受力区域的交界处因力的突变易使路面发生破坏，在长期荷载作用下发生疲劳开裂。玻纤土工格栅安置在沥青面层的下面层中，能在受力区域形成缓冲带，减少应力突变对沥青面层的破坏。同时玻纤土工格栅的低延伸率减小了路面的弯沉量，保证路面不发生过度变形。

（2）耐高温车辙

由沥青面层结构分析，可知，高温下沥青混凝土具有流变性，在车辆荷载作用下，造成沥青面层推移是形成车辙的主要原因。在沥青面层中的上面层与中面层之间使用玻纤土工格栅，沥青混凝土中集料贯穿于格栅间，形成复合力学嵌锁体系，限制集料运动，防止了沥青面层的推移，从而起到抵抗车辙的作用。

（3）抗低温缩裂

玻纤土工格栅在沥青面层的中面层中使用，使沥青混凝土的拉伸强度大大提高，可以抵抗沥青面层较大的冷缩拉应力而不致发生破坏。另外，即使局部区域产生裂纹、应力，经玻纤土工格栅的传递而消失，裂纹不会发展成裂缝。

3.适用范围

交通部颁发《公路土工合成材料应用技术规程》中指出路面防裂首推玻纤土工格栅，可减少或延缓反射裂纹的数量，减少沥青路面的车辙，适当提高半刚性基层的疲劳寿命，在道路工程中玻纤土工格栅主要用于以下几个方面：

（1）旧沥青混凝土路面严重开裂，加筋增强新沥青面层，防止病害。

（2）水泥混凝土路面改建复合式路面，抑制版块收缩缝等引起反射裂缝。

（3）道路拓宽工程，防止新老结合部不均匀沉降而造成裂纹。

4.玻纤土工格栅施工要求

4.1 玻纤土工格栅的层位

（1）路面面层

对新建沥青混凝土道路路面，玻纤格栅可置于半刚性基层与下封层之间，也可置于下封层与沥青面层之间。

（2）路面基层

路面基层采用玻纤土工格栅，铺设位置宜放在基层的底部，采用锚固法施工。

（3）下层路基层

玻纤土工格栅必须铺放在路基层较低的1/3 处；亦可铺放在路基层底部，玻纤土工格栅上至少做20mm厚的沙垫层或铺设土工布。

4.2 对加筋路面的要求

（1）纵向平整度，横向路拱的坡度与平顺性应符合设计标准，若达不到标准，应在加铺之前作处理。

（2）加铺前对路面承载力进行评定，若承载能力不足，达不到设计标准，或水泥混凝土路面有板底脱空现象，均应作增强处理。水泥混凝土路面的接缝与裂缝应事先清理、填充。

（3）原有路面及基层表面有局部松散、坑洞及扩散裂缝，应事先修补、填塞，以保持表面状况完好。

（4）原有路面表面应冲洗干净，清除尘土、松散颗料及杂物。

结语

玻纤土工格栅性能良好，适用于市政道路工程的施工，能有效的提到沥青混凝土路面的强度。这种材料不仅能够减少路面车辙，还能有效抑制反射裂缝，延迟路面疲劳损坏，并且较好的延长路面使用寿命。玻纤土工格栅方法施工简便、操作简单，很容易得到推广，为市政道路等工程的发展提供基础。

参考文献

[1]土工合成材料工程应用手册，1994.

[2]公路沥青路面设计规范JTG D50-2006.

[3]公路土工合成材料应用技术规范JTG/T D32-2012