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复合土工膜在交通设施中的作用

为确保飞机的安全起降,机场跑道需具备一定的强度、平整度、粗糙度及稳定性。考虑到机场跑道的宽大面积及其承受的巨大冲击荷载,其受力特性与普通公路铁路路面有所不同。在我国辽阔的疆域中,冻土区占据了半壁江山,季节性冻土覆盖面积超过我国领土总面积的50%[1]。随着经济的快速发展和旅游业的繁荣,越来越多的机场选址于冻土层之上。然而,由于冻土区域特有的冻融循环现象,在建设过程中将不可避免地面临冻胀和融沉两大挑战,加之高强度的冲击荷载,使得在冻土区建造机场的技术复杂性和难度大幅提升,成为许多地区交通基础设施建设的一大难题。 冻融循环对土壤的力学性能和稳定性具有显著影响,其中水分是导致冻土层发生冻胀破坏的根本原因。因此,排水疏水是解决跑道冻胀问题的关键手段。翁晓波[2]通过有限元模拟研究发现,在模拟地下水和降水条件下设置土工格栅和复合土工膜能有效减少对路基的影响,从而证实了土工格栅和复合土工膜在降低降水和地下水对路基损害方面的积极作用。张聚贤[3]以兰新线为例,运用有限元建模研究表明铺设复合土工膜能够有效地减少冻害数量和最大冻胀高度。

新建哈大客运专线中应用封闭式复合土工膜,成功阻隔了外界水分渗入,保持路基主体含水量稳定,降低了冻胀风险。曹立[5]同样基于哈大客运专线的研究指出,路基中层和上层土的冻胀程度深受含水量影响,采用复合土工膜能有效隔离冻结期水分迁移。LIU Y.Y.等[6]的研究揭示,铺设土工膜后,路基中的水分受季节降雨影响减弱,湿度变化较小,显著提高了路基的水稳性。 综合当前对冻土区机场排水设施的研究现状,本研究将以新疆某机场道面修复工程为实例,通过对冻害导致道面破坏情况进行统计分析,并采用数值模拟方法探讨复合土工膜对机场路基受力变形的影响,旨在探索出一套科学合理、行之有效的冻土区机场路基冻害控制措施。 施工过程质量控制措施 3.1 铺设阶段 在铺设复合土工膜前,需确保下垫层表面平整度满足设计要求的相对密度,并经过严格验收合格后方可进行复合土工膜铺设。通过履带吊或装载机将成卷复合土工膜搬运至坝坡顶部,卷材长度方向应垂直于坝轴线方向摆放。随后,人工沿着内坝坡自上而下沿卷材长度方向展开铺设,池底部分越过盲沟后暂保持卷状状态。在坡面铺设时,采取波浪形松弛方式布置复合土工膜,确保其与防浪墙连接点和过盲沟处预留皱起长度不少于15厘米,确保坡面富裕度约为1.5%。相邻两卷之间铺展搭接长度至少为50厘米,以保证土工膜接头缝相互错开,避免在池底形成十字交叉缝。铺设完成后,要仔细检查复合土工膜是否存在缺陷,特别是两侧光膜是否出现褶皱、孔洞等问题。如发现严重缺陷或较多缺陷,必须立即整卷更换并重新铺设。 复合土工膜与进出水建筑物相接位置采用膜布分离工艺施工。首先,在混凝土墙面按照设计高度每间隔15厘米打孔安装膨胀螺栓,然后沿混凝土四周通长设置厚5毫米、宽5厘米的橡胶带,将土工布粘贴在橡胶带和混凝土表面,尽量使土工膜紧贴土工布铺设。在建筑物转角及地面牛腿连接部位,裁剪土工膜并根据所需修补范围选取合适尺寸的土工膜进行焊接修复,之后紧密粘贴上层土工布,再覆盖外圈橡胶带,最后利用镀锌钢压条(厚度5毫米、宽度5厘米)及膨胀螺栓固定。 3.2 焊接阶段 焊接质量直接决定了调蓄水池的整体防渗性能。本工程主要采用双缝搭接焊技术,局部辅以单轨焊接[10]。由于本工程所用土工膜设计厚度为0.6毫米,焊接温度过高易导致材料烫损破坏,因此必须由专业的熟练焊工在正式焊接前先行取样试验[11],根据试验结果调整焊机的焊接温度和行走速度。 3.2.1 双缝搭接焊操作步骤 在实施双缝焊接前,需先将复合土工膜两侧拉平对齐,确保双缝搭接宽度不低于10厘米。使用手持式缝纫机预先缝合下层土工布,同时人工用抹布清洁干净两侧光膜焊缝搭接面,并自然干燥后,依据试焊确定的相关参数由专业焊工进行施焊,保证焊机匀速前进,一次性完成整个坝坡焊缝焊接。焊接结束后,利用热风枪将焊缝两端熔融封闭,通过试验针头插入中间焊道进行气压检测,若压力表显示在0.2 MPa稳压5分钟内无明显下降,则视为合格。检测合格后封堵气孔,并缝合上层土工布。如压力出现下降,可通过观察定位漏焊、虚焊区域,或者注入有色液体寻找渗漏点,随后采用单轨挤压焊接方式进行补焊修复。

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