土工合成材料在拓宽工程中的应用

11.4　土工合成材料在拓宽工程中的应用

随着土工加筋技术的发展，土工合成材料在高速公路的建设得到了广泛的应用。在高速公路拓宽工程中土工合成材料也得到了大量使用。土工合成材料应用于高速公路拓宽和拼接工程的作用主要是路基加筋、防水、隔离以及路面防裂，应用于拓宽工程路基加筋的土工合成材料主要是土工格栅，部分工程采用了土工格室。

土工合成材料应用于拼接工程的主要方式有：在新老路基结合部老路基的台阶上以及新路基内铺设土工合成材料，使新老路基通过筋作用结合成一体。目前我国主要高速公路拓宽和拼接工程土工合成材料加筋的设计方案见表11.6和图11.10及图11.11。

表11.6　拓宽或拼接工程中土工合成材料在路基中的应用

图11.10　沪宁高速公路拓宽工程新老路基的拼接示意图

图11.11　庐铜高速公路与合铜高速公路结合部路基横断面示意图

土工合成材料应用于新老路基结合部的作用主要是提高拼接路基的整体性，改善结合部应力特性，减小新老路基的差异沉降，主要体现在三个方面：①减小路基结合部的水平应力，充分发挥土体的抗剪强度，加强新老路基的相互约束，提高拼接路基的整体稳定性。由于土工合成材料和新老路基填料的相互作用，可以承受结合部土体中的水平应力，增加结合部土体抗剪强度，改善结合部应力分布状态，避免或延缓路基中的裂缝及滑动破坏的产生。②均化新老路基结合部及新路基的差异沉降。土工合成材料的加筋作用提高了新老路基的整体性，使得更多范围的土体（包括老路堤土体）参与承受荷载和抵抗变形，表现为新老路基顶面沿横向的沉降差异减小，从而改善可能反映到路表的差异沉降；同时，路基底部垫层的加筋与半刚性或刚性桩体组成桩承加筋路堤，通过土拱效应及张拉膜的作用，减小新路基沉降，均匀基底应力，减小不均匀变形。③通过土工格栅与新路基填料间的相互作用，约束拓宽新路基的侧向变形，减小拓宽路基沿路基底面滑动破坏的可能，提高拓宽路基的稳定性。

对于加筋材料，应力传递作用取决于其表面粗糙程度（表面摩擦）、有效上覆压力、网眼尺寸、横筋厚度以及加筋的延伸特点，对于填土，影响因素包括填土粒径、颗粒分布、颗粒形状、密度、含水量、黏性和刚度等。因此，影响加筋作用于新老路基结合部作用效果的因素主要是加筋材料的锚固长度（即台阶宽度）、筋土的界面摩擦特性（包括筋土材料特性）、加筋的层数（即加筋间距）以及加筋的铺设范围（局部铺设还是全幅铺设）等。