引言：

土工合成材料指的是由人工合成的材料组成的一类特殊材料，它由不同类型的土工合成品通过特殊的制造工艺进行组合而成。由于其特殊的理化性质和力学性质，在加固和提高土体稳定性、改善土体性状、保持水土环境等方面有着重要的作用，在土木工程、交通、水利等领域得到了广泛的应用。土工合成材料是一种具有特殊性能的新型工程材料，在高速公路路基的三背填筑中得到了广泛的应用。通过使用土工合成材料，可以在较短的时间内提高公路工程的质量和施工效率，并具有较高的经济效益和环境可持续性。

一、三背回填技术

“三背”回填技术是公路土建工程中常用的一种技术，主要用于在新建或改造涵洞、桥台、挡墙等结构物时，对其周围土壤进行回填加固，提高其稳定性和承重能力。其中土建技术的施工流程如图1所示。

图1：土建工程施工流程

涵洞涵背回填是指在涵洞两侧依次进行回填施工，以增加涵洞的稳定性。首先在涵洞下方按照设计要求施工坑底垫层，并进行压实，然后分别进行侧翼墙、背墙等部位的回填施工，最后进行逐层压实。

桥台背回填是指在桥台四周进行回填施工，提高桥台的稳定性。其中需要注意的是，在回填施工前必须对桥台基础和支撑墩柱进行检查和测试，确保其符合设计规范。接着按照设计要求对回填区域进行分段回填，逐步拉起填筑面，最终进行整体压实。

挡墙墙背回填是指在挡墙背后进行回填施工，以增强其稳定性。在进行挡墙墙背回填前，需要对挡墙基础进行检查和测试，以确保其强度满足设计及规范要求。

二、土工合成材料在公路工程中的优势

(1) 可以改善公路结构的耐久性。加筋材料能有效减小各结构层间的应力集中，减小路基的沉陷、变形，提高公路的使用年限。

(2) 其耐冲蚀、渗透能力强。它可以有效地阻止水的冲刷与渗入，保持路基土的稳定，从而增强了公路工程对雨水等自然灾害的适应性。

(3) 可以改善高速公路的安全状况。由于其具有优良的摩擦、抗滑等特性，可有效降低汽车在行驶时发生滑动、侧移等危险，对提升公路的安全与舒适具有重要意义。

(4) 可以减少公路建设费用。与传统的沥青混合料相比，其造价低、使用年限长，能有效地减少施工及养护费用。

三、回填技术中选择土工合成材料的要求

1、水泥稳定土

(1)在公路回填工程中，采用水泥稳定土回填时，要求其最大颗粒直径在53毫米以内，非均匀性系数在5以上。细粒土指标应不大于40%，塑性指标不大于17。对中等粒径和粗粒径土壤，当粒径小于0.6毫米时，其塑性指数不宜大于20。在工程实践中，推荐采用塑性指标不大于12、非均匀性系数>10的土体作为回填地基。

(2) 当保证率达到90%时，其压实度不小于95%，其承载率不得小于100%。水泥用量为总干土重量的4%，在实际使用中，可在试验中掺入0.5%-1.0%水泥。

2、粒料

(1) 级配碎石的最大颗粒直径不宜大于37.5毫米。级配砾石、粗砾石和砾石的最大粒度不宜大于50毫米。

(2) 可渗透性物质的最大颗粒直径不宜大于500毫米。在粒径小于20毫米的颗粒中，0.075毫米筛分的细料透过率不宜大于10%，而细粒0.5毫米以下的细颗粒则不宜大于6%。

(3) 粒料中的粗集料压缩系数不得小于40%，细粒料的液限指数不得大于28%，塑指数值不得大于9，塑性指标不得大于0.5毫米。

3、高稳定性材料

(1) 在高稳定度材料中，0.075 mm以上的颗粒含量要大于50%，其液限、塑指和承载率不得小于12%。这种材料是有一定级配的，可以进行高效压实。

(2) 对于高稳定度的回填土，在保证率达到90%的情况下，其压实度代表性指标不小于95%。当高稳定度填料是硬岩填料时，可按压缩变形速率计算；当填充物是松软的岩石时，可采用固体容积率的标准测定其紧实度。

四、土工合成材料在公路工程中的应用

1、路堤加筋

① 在公路路基建设中，对路基进行加筋处理，能保证路基的稳定，有利于后续工程的顺利进行。但在实际工程中，往往存在着基础承载力不能达到设计要求的问题。要解决这一难题，必须采用适当的工艺措施，才能达到设计的要求。土工网和土工格栅是堤坝加固工程中常用的土工合成材料。在选用土工格栅时，应注意选用具有较小变形能力和较高强度的材料。为了保证路堤的加固效果，必须保证所选用的复合材料有足够的抗剥性和抗拉强度。

② 从加筋材料的使用方式来看，加筋材料的用途更广泛。土工格栅是一种新型的加筋土挡墙，它是一种新型的加筋土挡墙，也是一种新型的加筋土挡墙。另外，它还表现出较强的抗拉能力和较强的结构规律性。施工时，可将所用物料埋入土工格栅内。土工格栅的种类很多，有钢塑网，玻璃纤维网等。加筋板的刚性使其能有效地降低上部荷载，从而增加了基础的承载能力。此外，加筋垫层还能起到加固路基稳定的作用。另外，土工网对路基变形适应性强，碎石能与网格网紧密结合，形成稳定的稳定面，减少碎石沉降，提高路基抗剪强度，避免软弱地基变形。

③ 土工织物是一种具有良好渗透性的复合材料，可分为有纺土工布与无纺土工布。有纺土工布是将两条经线、纬线按顺时针方向或对角线方向相互交错编织而成；无纺土工布是指经过一定方向的或任意的排列的纤维经过深度处理的。按纤维连接方式的不同，可分为热力连接、机械连接和化学连接三种。土工网是将两个平面片构件通过结点相连，构成规则的网络状结构，起到隔离、包裹、排液、排出气体的作用。有些路基还需加强，如侧向半挖式和坡度较大的路基。在软土地基中，由于其自身力学特性很难满足工程建设的需求，故有必要对其进行加固。在工程建设中，如果遇到“半填半挖”的情况，应保证路床厚度满足设计要求，并采用分层填筑工艺，降低沉降问题。当填筑场地的横向坡度比较大时，宜在路基底部开挖台阶，在填筑与开挖的交界面上布置双向土工格栅。

2、台背路基处理

台背基础是公路建设中较为常见的一种结构型式。台后填料如果处理不当，很容易导致台背刚度差异太大，产生差异沉降，不仅会影响桥梁的稳定性，还会增加桥头跳车的危险性。适当的应用，可将填料与结构融为一体，可大大降低不均匀沉降，提高公路施工质量。台背路基路堤常用发泡聚苯颗粒作填料，以减轻路基自重，提高路基稳定性，减少桥头跳车等病害，是一种行之有效的方法。

3、路基防护

在高速公路建设中，路基保护是一项十分重要的工作。路基的保护工作分为两个部分：防冲、防坡。在土质边坡的保护中，通常采用拉网植草、固定草种布以及固定网播种等技术。在岩质边坡的支挡工程中，常用的方法有土工网、土工格栅等。在河岸边坡的防护中，经常采用土工布软排、模袋等护坡方法。通过对边坡进行冲刷保护，可以有效地提高边坡的稳定性，因此，对陡边坡进行冲刷防护，常采取直接补强的方法。另外一种间接保护方法就是对水流的流向和流速进行干预。土工网垫、土工格室、土工格栅是当前常用的路基护坡技术。土工网的强度低于土工格栅，但其变形能力较小，因此被广泛用于护坡。采用土工网进行路基防冲时，需配合填土、土、石、砼等材料，以提高其刚度，抑制侧向位移，保证结构稳定。

结束语：

综合所述，在公路工程中，土工合成材料可以解决许多施工中的疑难问题，可以达到许多效果，如排水、加固、隔离等，对于控制工程造价、优化施工效率、优化工程质量都有一定的帮助。目前已有多个道路工程采用了土工合成材料，并取得了较好的成绩。

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