土木合成材料在工程中應用

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摘要：部分市政工程出現了路面塌陷、管線漏水或管道淤堵等問題，降低了市政工程的使用年限，增加了后續的維修費用。土木合成材料具有較好的路堤加筋穩固、隔離地下水以及過濾排水等功能，被應用到不同類型的市政工程項目中。本文在分析土木合成材料種類及合成材料特點的基礎上，介紹土木合成材料在市政工程中的公路工程和生態系統建設工程方面的應用。

關鍵詞：土木合成材料；公路工程；生態系統建設

0引言

土木合成材料是一種人工合成的新型材料，其原材料是人工合成聚合物。土木合成材料首次在我國應用的時間是1962年，是應用于灌溉水渠起防滲作用的塑料薄膜。1980年后，我國大部分建筑工程都有涉及土木合成材料的應用。近年來，部分市政工程出現了路面塌陷、管線漏水或管道淤堵等問題，降低了市政工程的使用年限，增加了后續的維修費用，其原因是部分市政工程采用的是砂石基礎，屬于柔性基礎，隨時間推移會發生不均勻沉降，導致市政管線接口處因受力不均而漏水，此外，自然環境的降水等也會引起地基不均勻沉降，同時，護坡材料采用的是普通材料，防水土流失能力有限，也導致市政工程出現質量缺陷。基于此，對土木合成材料的研究和利用對市政工程中各類問題的解決有積極作用。

1土木合成材料種類

土木合成材料的構成基礎是人工聚合物，將土木合成材料與土體緊密結合后可視為一個整體，繼而對整體結構起到加強和保護作用。市政工程土木合成材料的常用種類見表1。

2土木合成材料在市政道路中的作用

2.1土基加筋加固

在市政道路結構中的墊層施工中常用到土木合成材料，目的是利用土木合成材料對土層進行加筋起到加固作用，加筋的施工如圖1所示。加筋墊層在市政道路軟土路基處理方面應用更常見。市政道路施工中的路基處理難度較大，路基處理不好會影響道路的整體性和內力的均勻分布，通過土木合成材料增加路基加筋墊層后，有效提升市政工程整體性，均勻分布土層中的內力，還有效降低了填料層的厚度。土木合成材料可以有效約束市政道路路基側向變形，大幅提升路基承載能力，降低路基不均勻沉降。

2.2市政公路路面裂縫防治

市政公路路面施工通常采用性價比較高的瀝青混凝土施工技術，在市政道路老舊瀝青混凝土路面加鋪一層土木合成材料，延遲老舊路面對加鋪層的裂縫反射條件。增加市政道路路面抗拉強度和在承受最大負荷載下的延伸率的最有效且造價最低的方法，就是在市政道路施工時采用土工織物或玻纖網等土木合成材料。玻纖網在市政道路中的應用如圖2所示，使用玻纖網鋪設時最大粒徑與瀝青面層材料顆粒的比值應在0.8左右[1]。在對市政工程彎沉值綜合考量后，制定使用土木合成材料鋪設的具體方案[2]，施工時，要為土木合成材料的鋪設和土木合成材料的固定提供清潔的路面，鋪設作業過程要按照規范和設計要求進行，以有效延緩瀝青路面開裂和防止瀝青路面因動荷載引起的裂縫反射到路基層。

2.3提高市政工程排水功能

在城市排水建設中，土木合成材料可以起到對雨水的收集和疏散作用。城市排水系統通常選用的土木合成材料是土木織物，因土木織物有良好的透水能力和排水能力，有時還會將穿孔管或排水濾芯等材料與之配合使用[3]。

2.4提高垃圾處理廠防滲能力

城市垃圾處理廠因建設或使用不規范，往往伴有垃圾滲濾液滲漏，對土壤和地下水造成威脅或濾液氣體揮發對空氣造成污染。土木合成材料中復合土工膜有防滲防漏的作用，將復合土工膜應用在垃圾處理廠中可以起到較好的防滲效果。垃圾處理廠的防滲膜中除了復合土工膜外，還將土工織物加入其中，加入后不僅提高了防滲能力，還增加了防滲膜抗拉伸和抗撕裂的能力。用復合土工膜和土工織物做材料的垃圾處理廠防滲膜有優異的物理性能，無論是溫暖地區的垃圾處理廠，還是寒冷地區的垃圾處理廠都可以使用。垃圾處理廠防滲膜施工見圖3。

3土木合成材料在生態系統建設中的作用

3.1凈化生態系統

生物浮島作為集環保除污和綠化景觀功能為一體的新技術，在市政景觀和生態系統建設中得到了廣泛應用。生物浮島將綠化物和漂浮物有機結合，而漂浮物浮體材料就是土木合成材料中的發泡聚苯乙烯，在發泡聚苯乙烯上涂抹聚氨酯涂層后可以在漂浮體上種植綠色植物，如圖4所示。由于浮島上可以種植植物，植物長到一定階段后可以吸引鳥類繁衍生息，而浮島下的植物根系還可以為水下的微生物群提供營養環境，繼而形成小型的生態系統。生物浮島構成的生態系統不僅可以起到凈化空氣、水體的作用，還可以起到綠化景觀的作用。

3.2提供生態系統的連接連通

市政工程生態系統建設的一個重要工作是確保生態系統的連通性。為此，一種名為碎石聚氨酯的土木合成材料被研究出來，且較好應用到了市政工程生態系統建設中。碎石聚氨酯是由聚氨酯和碎石均勻攪拌而成，兼顧了聚氨酯的高粘性、高彈性，同時碎石棱角之間的空隙也使得合成材料具有透水和透氣能力，可以有效提高生態系統的穩定性。

4結語

在市政工程建設中，土木合成材料起到了積極作用，土木合成材料可以單獨在市政工程建設中使用，也可以配合其他材料來共同使用。對市政工程中的路基加筋、減少瀝青路面裂縫以及景觀建設等方面，土木合成材料有很大優勢。此外，在市政工程建設中應用土木合成材料可以減低施工成本、縮短建設周期。

參考文獻

[1]張曉強,鄭愛榮.溫濕度對土工膜試驗結果穩定性影響[J].中國港灣建設,2021,41(08):38-41+64.

[2]何水清,高鵬飛.土工合成材料層間摩擦試驗研究[J].中國礦業,2021,30(S1):385-390.

[3]關鑫.土工布在公路工程中的作用原理與施工技術[J].工程建設與設計,2021(11):160-162.

作者:王玉培 劉旭亮 單位:河北雙誠建筑工程檢測有限公司 中冀建勘集團有限公司