土木合成材料在工程中应用

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摘要：部分市政工程出现了路面塌陷、管线漏水或管道淤堵等问题，降低了市政工程的使用年限，增加了后续的维修费用。土木合成材料具有较好的路堤加筋稳固、隔离地下水以及过滤排水等功能，被应用到不同类型的市政工程项目中。本文在分析土木合成材料种类及合成材料特点的基础上，介绍土木合成材料在市政工程中的公路工程和生态系统建设工程方面的应用。

关键词：土木合成材料；公路工程；生态系统建设

0引言

土木合成材料是一种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国应用的时间是1962年，是应用于灌溉水渠起防渗作用的塑料薄膜。1980年后，我国大部分建筑工程都有涉及土木合成材料的应用。近年来，部分市政工程出现了路面塌陷、管线漏水或管道淤堵等问题，降低了市政工程的使用年限，增加了后续的维修费用，其原因是部分市政工程采用的是砂石基础，属于柔性基础，随时间推移会发生不均匀沉降，导致市政管线接口处因受力不均而漏水，此外，自然环境的降水等也会引起地基不均匀沉降，同时，护坡材料采用的是普通材料，防水土流失能力有限，也导致市政工程出现质量缺陷。基于此，对土木合成材料的研究和利用对市政工程中各类问题的解决有积极作用。

1土木合成材料种类

土木合成材料的构成基础是人工聚合物，将土木合成材料与土体紧密结合后可视为一个整体，继而对整体结构起到加强和保护作用。市政工程土木合成材料的常用种类见表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

在市政道路结构中的垫层施工中常用到土木合成材料，目的是利用土木合成材料对土层进行加筋起到加固作用，加筋的施工如图1所示。加筋垫层在市政道路软土路基处理方面应用更常见。市政道路施工中的路基处理难度较大，路基处理不好会影响道路的整体性和内力的均匀分布，通过土木合成材料增加路基加筋垫层后，有效提升市政工程整体性，均匀分布土层中的内力，还有效降低了填料层的厚度。土木合成材料可以有效约束市政道路路基侧向变形，大幅提升路基承载能力，降低路基不均匀沉降。

2.2市政公路路面裂缝防治

市政公路路面施工通常采用性价比较高的沥青混凝土施工技术，在市政道路老旧沥青混凝土路面加铺一层土木合成材料，延迟老旧路面对加铺层的裂缝反射条件。增加市政道路路面抗拉强度和在承受最大负荷载下的延伸率的最有效且造价最低的方法，就是在市政道路施工时采用土工织物或玻纤网等土木合成材料。玻纤网在市政道路中的应用如图2所示，使用玻纤网铺设时最大粒径与沥青面层材料颗粒的比值应在0.8左右[1]。在对市政工程弯沉值综合考量后，制定使用土木合成材料铺设的具体方案[2]，施工时，要为土木合成材料的铺设和土木合成材料的固定提供清洁的路面，铺设作业过程要按照规范和设计要求进行，以有效延缓沥青路面开裂和防止沥青路面因动荷载引起的裂缝反射到路基层。

2.3提高市政工程排水功能

在城市排水建设中，土木合成材料可以起到对雨水的收集和疏散作用。城市排水系统通常选用的土木合成材料是土木织物，因土木织物有良好的透水能力和排水能力，有时还会将穿孔管或排水滤芯等材料与之配合使用[3]。

2.4提高垃圾处理厂防渗能力

城市垃圾处理厂因建设或使用不规范，往往伴有垃圾渗滤液渗漏，对土壤和地下水造成威胁或滤液气体挥发对空气造成污染。土木合成材料中复合土工膜有防渗防漏的作用，将复合土工膜应用在垃圾处理厂中可以起到较好的防渗效果。垃圾处理厂的防渗膜中除了复合土工膜外，还将土工织物加入其中，加入后不仅提高了防渗能力，还增加了防渗膜抗拉伸和抗撕裂的能力。用复合土工膜和土工织物做材料的垃圾处理厂防渗膜有优异的物理性能，无论是温暖地区的垃圾处理厂，还是寒冷地区的垃圾处理厂都可以使用。垃圾处理厂防渗膜施工见图3。

3土木合成材料在生态系统建设中的作用

3.1净化生态系统

生物浮岛作为集环保除污和绿化景观功能为一体的新技术，在市政景观和生态系统建设中得到了广泛应用。生物浮岛将绿化物和漂浮物有机结合，而漂浮物浮体材料就是土木合成材料中的发泡聚苯乙烯，在发泡聚苯乙烯上涂抹聚氨酯涂层后可以在漂浮体上种植绿色植物，如图4所示。由于浮岛上可以种植植物，植物长到一定阶段后可以吸引鸟类繁衍生息，而浮岛下的植物根系还可以为水下的微生物群提供营养环境，继而形成小型的生态系统。生物浮岛构成的生态系统不仅可以起到净化空气、水体的作用，还可以起到绿化景观的作用。

3.2提供生态系统的连接连通

市政工程生态系统建设的一个重要工作是确保生态系统的连通性。为此，一种名为碎石聚氨酯的土木合成材料被研究出来，且较好应用到了市政工程生态系统建设中。碎石聚氨酯是由聚氨酯和碎石均匀搅拌而成，兼顾了聚氨酯的高粘性、高弹性，同时碎石棱角之间的空隙也使得合成材料具有透水和透气能力，可以有效提高生态系统的稳定性。

4结语

在市政工程建设中，土木合成材料起到了积极作用，土木合成材料可以单独在市政工程建设中使用，也可以配合其他材料来共同使用。对市政工程中的路基加筋、减少沥青路面裂缝以及景观建设等方面，土木合成材料有很大优势。此外，在市政工程建设中应用土木合成材料可以减低施工成本、缩短建设周期。

参考文献

[1]张晓强,郑爱荣.温湿度对土工膜试验结果稳定性影响[J].中国港湾建设,2021,41(08):38-41+64.

[2]何水清,高鹏飞.土工合成材料层间摩擦试验研究[J].中国矿业,2021,30(S1):385-390.

[3]关鑫.土工布在公路工程中的作用原理与施工技术[J].工程建设与设计,2021(11):160-162.

作者:王玉培 刘旭亮 单位:河北双诚建筑工程检测有限公司 中冀建勘集团有限公司