浅析土工合成材料在多年冻土区工程中的使用

 《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料，土工网，玻纤网，土工垫等类型。

    1、保温材料在多年冻土区由于低路堤及路堑地段无法采用通风路基结构形式，主要采用了铺设PU、EPS和XPS保温材料保护冻土的办法。有关测试结果表明，PU和EPS保温效果均较好，但抗压强度及变形对保温效果影响很大，当施加荷载约50％强度时，变形量增大，导热系数急剧增加，且卸载后变形基本不可恢复，而XPS的保温性、压缩恢复及耐久性更为优良。在多年冻土区筑路，由于地表热交换条件的改变，引起路基内的热积累，并导致多年冻土上限的下降，当铺设保温材料后，则可保持多年冻土上限的稳定性。这种热阻效应在阻止上部热量向下传输的同时，也阻止了多年冻土向外部的散热，从而改变了进入多年冻土的热周转量，但通常仍呈热积累发展趋势，而不能完全改善进出多年冻土的热平衡；因此保温层的效果也只是减弱热积累的发展，不易彻底扭转热积累的发展趋势。对于极低温多年冻土的保温层或许可以维持冻土上限在运行期内的稳定性；而对于相对高温(季节性或路段位置不同)多年冻土的热积累，几乎多促进了冻土的融化，即使少量的热积累也可能使多年冻土产生逐年的融化。因此相对高温多年冻土的保温层，只能起减缓多年冻土融化速率的作用；还要靠经常观测养护维修来解决。

 

　　2、土工格室主要用于冻土沼泽、湿地地基处理及热融湖、塘路基和多年冻土区的路基边坡柔性保温防护措施中。试验结果表明，将土工格室用于上述工程是可行的。物理性测试结果是：高温下的材料强度比低温强度条件下低很多，而负温循环下的强度比常温条件下有较大幅度的提高，且伸长率降低，说明土工格室材料更适用于冻土区。

 

　　3、土工格栅加筋层对防上路基(堤)纵向裂缝、提高路基(堤)的整体性及不均匀沉降有明显的作用，在高含冰量冻上较高的路堤地段，也采用了加筋措施。实际加筋测试结果表明，采用土工格栅的加筋路堤较之不加筋路堤的变形要均匀；说明土工格栅加筋对应力的均匀分布起到了作用。在多年冻亡区的一些路堑边坡防护中，也采用了加筋上护坡结构，初步实践显示，在高寒区冻融环境下的加筋护坡结构对保持边坡稳定性等方面，是能够满足使用要求的。在加筋挡上墙中采用了高密度聚乙稀单向拉伸格栅及双向经编(高强涤纶)格栅，并要求-45℃低温下冻融循环200次，抗拉强度不小于设计值。

 

　　4、隔水、防水材料的应用，主要是季节性的预防措施，如防止水热状况直接影响到下部多年冻土的热状况，路基及路堤边坡附近积水可导致下面冻土上限的下移，进而影响路基的稳定。所以冻土区路基工程中防水材料的应用显得尤为重要。青藏铁路的隔水、防水材料中有二布—膜复合土工膜和SPRE改性聚乙稀防水板，主要用于沼泽、湿地和热融湖、塘地段的路基工程，以及多年冻土区路堑及基床处理等。前者用于填土与渗水土之间的隔断层，后者是防止地表水下渗而造成路基的融沉。方式是在路堑地段的路基面下和“U”型侧沟沟底铺设一层SBS防水卷材；或在路堤排水沟下部也铺设一层复合土工膜。在多年冻土区的挡水埝下有时设置SPRE挡水板，以防冻结层上的水流向路基内。http://www.tggs.com.cn

 

　　5、其它土工合成材料，在多年冻土区路堑边坡防护试验工程中，还使用了泡沫玻璃(阳光)板护坡结构，现场测试结果显示，泡沫玻璃板下部的温度明显低于表面温度，说明泡沫玻璃板有效地阻止了热量的传入。非织造土工布主要用于地下排水渗沟及其它结构的反滤层。在排水渗沟中，有时还使用了双壁波纹管及软式透水管。