土工合成材料的作用精選(九篇)

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第1篇：土工合成材料的作用范文

關(guān)鍵詞 土工合成材料；試驗(yàn)；土工； 施工；問(wèn)題；措施

中圖分類(lèi)號(hào) TV871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)051-0143-01

土工合成材料是20世紀(jì)出現(xiàn)的一種新型的巖土工程材料，使用初期品種較少，主要為土工織物和土工膜兩大類(lèi)。早在20世紀(jì)50年代土工織物被成功地作為濾層材料替代砂石粒料反濾層，而土工膜應(yīng)用得更早，在30年代末40年代初即用于水池、水渠的防滲。我國(guó)于60年代中期將土工膜用于渠道防滲、裂縫堵漏，70年代應(yīng)用土工織物作防沖材料及加固地基等取得良好效果。土工合成材料的大規(guī)模應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代。這種新型材料以其良好的工程性能，及其具有重量輕、強(qiáng)度高、生產(chǎn)工廠化、質(zhì)量穩(wěn)定、施工方便，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)深受巖土工程師們的歡迎。

1 土工合成材料種類(lèi)及工程應(yīng)用

土工合成材料是以高分子聚合物為原材料，用人工合成的方法制成的合成材料。高分子聚合物的種類(lèi)很多，最常用的聚合物有聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯5種，在實(shí)際工程中通常根據(jù)這5種原材料的纖維強(qiáng)度、相對(duì)密度、軟化點(diǎn)、耐酸堿及耐久性等特性供工程選材時(shí)參考。土工合成材料制品近年發(fā)展很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出早期土工織物和土工膜兩大類(lèi)，眾多產(chǎn)品如何分類(lèi)至今沒(méi)有統(tǒng)一準(zhǔn)則。在《土工合成材料應(yīng)用手冊(cè)》將土工合成材料分為4大類(lèi)：①土工織物，包括機(jī)織土工織物和非織造（無(wú)紡）土工織物；②土工膜；③特種土工合成材料，如土工格柵、土工網(wǎng)、土工墊、土工格室、土工膜袋，土工泡沫塑料等；④復(fù)合型土工合成材料，如復(fù)合土工膜、塑料排水帶等。這種分類(lèi)的好處是概括性強(qiáng)，不斷出現(xiàn)的新產(chǎn)品可方便地歸人，例如近年用得較多的高強(qiáng)加筋帶、玻璃纖維土工格柵可歸入特種土工合成材料一類(lèi)中，而軟式排水管、塑料盲溝可歸人復(fù)合型土工合成材料一類(lèi)。土工合成材料的功能是多方面的，通常把它概括為6種基本功能：①反濾功能；②排水功能；③隔離功能；④加筋功能；⑤防滲功能；⑥防護(hù)功能。這6種功能有的可以明確分清楚，有的不易分清。實(shí)際應(yīng)用中土工合成材料往往同時(shí)兼?zhèn)鋷追N功能。任何應(yīng)用土工合成材料的工程幾乎都存在隔離作用，用于過(guò)濾作用的土工織物往往同時(shí)伴隨排水作用。在進(jìn)行土工合成材料設(shè)計(jì)時(shí)，需明確主要的、次要的和附帶的功能。

2 土工合成材料常規(guī)試驗(yàn)

常規(guī)試驗(yàn)為最常用的、操作較簡(jiǎn)單的基本試驗(yàn)，包括物理、力學(xué)和水力學(xué)性能試驗(yàn)。目前用土工直剪儀進(jìn)行小尺寸的土與土工合成材料界面摩擦試驗(yàn)用得也比較多。

1）物理和力學(xué)性能：物理指標(biāo)為土工織物的重量和厚度。力學(xué)指標(biāo)內(nèi)容較多，單向受力有條帶拉伸、握持拉伸和撕裂3種試驗(yàn)；周向受力試驗(yàn)有圓球頂破、脹破、CBR頂破、刺破及落錐等5種試驗(yàn)。這10項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定均可遵循紡織系統(tǒng)頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。土工合成材料的早期產(chǎn)品土工織物是應(yīng)用于工程的紡織物。土工織物應(yīng)用紡織技術(shù)制造，因而用紡織品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，土工織物沿用了紡織品大多數(shù)試驗(yàn)方法直到今天。

2）水力學(xué)性能：土工織物的水力特性在巖土工程應(yīng)用中十分重要，在20世紀(jì)80年代由巖土工程師們研究和制定了測(cè)定土工織物滲透系數(shù)和孔徑兩項(xiàng)試驗(yàn)。不久ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)了滲透系數(shù)和孔徑試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3）土一土工合成材料相互作用的界面摩擦特性：工程設(shè)計(jì)中常需要提供土一土工合成材料之間摩擦系數(shù)。在20世紀(jì)80年代開(kāi)展了這方面的研究。其試驗(yàn)設(shè)備大多采用土工試驗(yàn)直剪儀和土工試驗(yàn)箱。利用直剪儀作界面直剪摩擦試驗(yàn)，將土工織物固定在上盒底部或下盒頂部，盒內(nèi)填土進(jìn)行直剪試驗(yàn)。利用土工試驗(yàn)箱進(jìn)行拉拔摩擦試驗(yàn)，箱內(nèi)填土，土工合成材料埋在土中，進(jìn)行拉拔。這種試驗(yàn)制樣較困難，一般常規(guī)試驗(yàn)僅用小尺寸直剪儀進(jìn)行砂土一土工織物的直剪摩擦試驗(yàn)。

3 土工合成材料耐久性試驗(yàn)

1）老化問(wèn)題：土工合成材料在大氣環(huán)境中光、水、氧、熱作用下，聚合物的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，力學(xué)性能逐漸緩降，產(chǎn)生老化。目前常用老化試驗(yàn)有自然老化法和人工老化法兩種。自然老化試驗(yàn)是對(duì)鋪設(shè)在某特定地點(diǎn)及在當(dāng)?shù)刈匀粭l件作用下的土工合成材料，按時(shí)定期取樣進(jìn)行物理力學(xué)性能測(cè)試，可得到強(qiáng)度隨時(shí)間的衰減情況。這種試驗(yàn)資料能可靠地反映實(shí)際情況，得到較可靠的長(zhǎng)期強(qiáng)度，然而非?；〞r(shí)間。另一種人工老化試驗(yàn)利用人工氣候箱對(duì)土工合成材料進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，氣候箱可調(diào)控光源種類(lèi)，光照溫度和強(qiáng)度等因素。利用光源強(qiáng)度和光照時(shí)間，人工老化速度大大高于自然老化，但它與實(shí)際有差距，可靠性較差。

2）蠕變問(wèn)題：土工合成材料具有明顯的蠕變特性。材料在某一恒定荷載作用下發(fā)生徐變，變形隨時(shí)間不斷增大，達(dá)到某一應(yīng)變后，應(yīng)變速率逐漸減小，應(yīng)變緩緩趨向穩(wěn)定。蠕變研究試驗(yàn)表明，影響蠕變特性的主要因素有：原材料種類(lèi)，材料承受的荷載水平，材料約束條件，溫度等。

3）淤堵問(wèn)題：淤堵主要發(fā)生在用于過(guò)濾和排水工程的針刺無(wú)紡?fù)凉た椢镏?，在過(guò)濾過(guò)程中織物的孔隙被堵塞。產(chǎn)生淤堵原因可以是物理的、化學(xué)的、生物的或其他凍融、干濕等。最常見(jiàn)的是物理淤堵，通過(guò)織物的水中所夾帶的細(xì)粒土滯留在孔隙中或封住孔口；化學(xué)淤堵是過(guò)濾的水中含有化學(xué)溶液，合成化合物滯留孔中；生物淤堵是有的微生物對(duì)某種材料有親和力，滯留土工織物進(jìn)行繁殖堵塞孔隙。這些淤堵現(xiàn)象可交叉同時(shí)發(fā)生。

4 討論與總結(jié)

常規(guī)試驗(yàn)主要對(duì)象是片狀土工織物、土工膜。由于這些產(chǎn)品具有良好工程性能，用量逐年增多，其試驗(yàn)方法日趨統(tǒng)一和規(guī)范化。此外，為進(jìn)一步探索材料基本性能的蠕變?cè)囼?yàn)得到廣泛重視。土工合成材料問(wèn)世至今短短幾十年，期間產(chǎn)品的種類(lèi)、用量和使用領(lǐng)域飛速發(fā)展，發(fā)生了翻天覆地的變化。然而對(duì)比土工合

成材料測(cè)試情況，似乎有些不相稱(chēng)，有關(guān)物理、力學(xué)性能指標(biāo)測(cè)試方法基本還是沿用當(dāng)年紡織品的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)是能簡(jiǎn)單、方便且可靠地反映織物自身的力學(xué)性能；可以評(píng)價(jià)土合成材料的質(zhì)量、均勻度、強(qiáng)度和延性；可對(duì)同類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行比較和選擇。施工現(xiàn)場(chǎng)土工合成材料是埋在土中的，是在土的約束下工作的，顯然紡織品標(biāo)準(zhǔn)不能滿(mǎn)足此要求，大多試驗(yàn)仍?xún)H對(duì)織物自身參數(shù)進(jìn)行比較，主要是試樣尺寸和形狀的變化，邊界條件變了，就方法而言無(wú)本質(zhì)上的突破。其中主要變化是，土工織物拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)中，以寬條（寬200 mm）試樣代替紡織品窄條（寬50 mm）試樣，其他無(wú)甚變化。大部分物理、力學(xué)性能紡織品測(cè)試項(xiàng)目繼續(xù)沿用。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部公路科學(xué)研究院.公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程[M].人民交通出版社,2006,9,1.

第2篇：土工合成材料的作用范文

【關(guān)鍵詞】鐵路路基 ， 施工，土工合成材料， 應(yīng)用

【 abstract 】 railway roadbed construction progress in the wide application of geosynthetic materials, not only have the drainage, filtering, seepage control, reinforcement, isolation, protection and the action such as reducing load; And still can bring an implementation is simple and economic efficient technology way, at the same time, it also achieved good economic, social and environmental effect. I work with the actual, emphatically summarized and analyzed railway subgrade construction in the application of synthetic materials.

【 key words 】 railway roadbed, construction, geosynthetic materials, applications

中圖分類(lèi)號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、新建張家口至集寧鐵路是呼和浩特鐵路局局管內(nèi)第一條160km／h(預(yù)留200km／h)客貨共線鐵路，在管段DK83+529-DK98+700段路基土石方共295萬(wàn)m3，鋪設(shè)土工格柵23萬(wàn)。按文件要求在路堤邊坡水平寬度2.5m范圍內(nèi)自坡腳至基床表層下每隔0.6m鋪設(shè)一層雙向經(jīng)編土工格柵，土工格柵抗拉強(qiáng)度不小于25Kn／m,延伸率小于10％，鋪設(shè)表面平整，攤鋪后及時(shí)填筑填料。個(gè)別地段鋪設(shè)土工織物5.6萬(wàn)，根據(jù)地基承載力的不同情況需換填中粗砂，并與砂間鋪設(shè)精編復(fù)合土工膜，其抗拉強(qiáng)度不小于20KN／m,頂破強(qiáng)度不小于2.0kN，其下?lián)Q填0.5m厚二八灰土墊層。施工項(xiàng)目于2009年建成，2011年通車(chē)，在后期經(jīng)過(guò)對(duì)普通路基、浸水路基、軟土路基的檢測(cè)和觀察，發(fā)現(xiàn)鋪設(shè)土工材料的地段對(duì)路基的穩(wěn)定起到很好的作用，其土工材料的力學(xué)性能能夠有效的充分發(fā)揮，確保了路基的穩(wěn)定。

二、土工合成材料的含義及其應(yīng)用簡(jiǎn)述

土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱(chēng)。作為一種新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料，制成各種類(lèi)型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。

土工合成材料在土木、水利、交通、鐵道和環(huán)境工程中得到廣泛的應(yīng)用，起到排水反濾、防滲、加筋、隔離、防護(hù)和減載等作用。這些作用是以不同的形式的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如，土工織物用于濾層、隔離和防護(hù)；土工網(wǎng)和三維植被網(wǎng)墊用于排水和坡面的穩(wěn)定；土工格柵、條帶和有紡或編織土工織物用于加筋、土工膜用于防滲等。復(fù)合型土工合成材料則結(jié)合了各自的優(yōu)點(diǎn)，例如，兼有過(guò)濾和排水性能的土工織物和土工網(wǎng)復(fù)合材料，結(jié)合加筋和隔離功能的土工織物和土工格柵復(fù)合材料，而土工織物和土工膜結(jié)合形成的復(fù)合土工膜則既能防滲又具有防刺破的作用，同時(shí)具有與土較高的界面磨擦系數(shù)。目前證明較成功的應(yīng)用有：無(wú)紡?fù)凉た椢锎媪罴?jí)配濾層應(yīng)用于反濾排水工程中，土工合成材料加筋擋土墻代替重力式擋土墻，塑料排水帶代替砂井，土工膜用于防滲材料等。在應(yīng)用的初期，最擔(dān)心的是耐久性，忽視鋪放的位置，認(rèn)為鋪土工合成材料總比不鋪好。而現(xiàn)在經(jīng)驗(yàn)證明在土中耐久性是可以保證的，相反，土工合成材料鋪放的位置不當(dāng)或施工質(zhì)量差，會(huì)降低作用，甚至適得其反。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)制成，再進(jìn)一步加工成纖維或合成材料片材，最后制成各種產(chǎn)品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用探索，人們發(fā)現(xiàn)材料的強(qiáng)度還與纖維的制作方法有關(guān)。在應(yīng)用土工合成材料時(shí)，其性能更受施工方法、應(yīng)用環(huán)境和側(cè)限壓力大小的影響。例如內(nèi)蒙古卓資山旗下?tīng)I(yíng)大黑河的護(hù)岸工程，該工程采用聚丙烯編織布，聚氯乙烯繩網(wǎng)和混凝土塊組成整體沉排，防止河床沖刷。無(wú)紡織物作為隔離材料，鐵路部門(mén)首先應(yīng)用于防治“翻漿冒泥”現(xiàn)象。隨后的幾年，鐵路路基如：張家口至集寧鐵路、集寧至包頭增建第二雙線鐵路，還有地方專(zhuān)用線如西金鐵路、東烏鐵路等也都廣泛的應(yīng)用，增加了路基的穩(wěn)定性。目前，品種繁多的人工合成材料陸續(xù)問(wèn)世，它們可制成各種符合特定目的的產(chǎn)品，而且由于其具有質(zhì)量輕、施工簡(jiǎn)易、運(yùn)輸方便、價(jià)格低廉料源豐富等優(yōu)點(diǎn)，為土木工程和鐵路建設(shè)提供了一種嶄新的較為理想的材料，并由此帶來(lái)一種實(shí)施簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)途徑。土工合成材料是以合成材料為原材料制成的應(yīng)用于巖土工程的各種產(chǎn)品的統(tǒng)稱(chēng)。因?yàn)樗鼈冎饕糜趲r土工程，故冠以“土工”兩字，稱(chēng)為土工合成材料，以區(qū)別于天然材料。近些年來(lái)，土工合成材料在全世界范圍內(nèi)得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效應(yīng)。

三、土工合成材料的種類(lèi)

（一）土工織物

1、土工織物的種類(lèi)

土工織物為透水性土工合成材料。土工織物的制造一般要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟：首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結(jié)構(gòu)的土工織物。目前主要有有紡?fù)凉た椢锖蜔o(wú)紡?fù)凉た椢?。有紡?fù)凉た椢镉蓛山M平行的呈正交或斜交的經(jīng)線和緯線交織而成，其主要缺點(diǎn)是沿經(jīng)線和緯線的強(qiáng)度高，而與經(jīng)緯線斜交方向的強(qiáng)度低，無(wú)紡?fù)凉た椢锸前牙w維作定向的或隨意的排列，再經(jīng)過(guò)加工而成，按照聯(lián)結(jié)纖維的方法不同，可分為化學(xué)(粘結(jié)劑)聯(lián)結(jié)、熱力聯(lián)結(jié)和機(jī)械聯(lián)結(jié)三種。其主要優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度沒(méi)有顯著的方向性，對(duì)變形的適應(yīng)性較大，目前大部分企業(yè)使用的均屬這種類(lèi)型。

土工織物突出的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，整體連續(xù)性好(可做成較大面積的整體)，施工方便，抗拉強(qiáng)度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點(diǎn)是未經(jīng)特殊處理，則抗紫外線能力低，如暴露在外受紫外線直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍較高，土工織物的性能與其聚合物原料、土工織物的種類(lèi)及加工制造方法密切相關(guān)。

（二）、土工膜

土工膜是一種基本不透水的材料。根據(jù)原材料不同，可分為聚合物土工膜和瀝青土工膜兩大類(lèi)。為了適應(yīng)工程應(yīng)用中不同強(qiáng)度和變形的需要，兩類(lèi)中又各有不加筋(單一或混合材料)和加筋或組合的類(lèi)型。聚合物膜在工廠制造，瀝青膜則大多在現(xiàn)場(chǎng)制造。制造土工膜的聚合物有熱塑塑料(如聚氯乙烯)、結(jié)晶熱塑塑料(如高密度聚乙烯)、熱塑彈性體(如氯化聚乙烯)和橡膠(如氯丁橡膠)等。工廠制造土工膜的方法主要有擠出、壓延或加涂料等。擠出是將熔化的聚合物通過(guò)模具制成土工膜，厚0.25～4 mm。壓延則是將熱塑性聚合物通過(guò)熱輥壓成土工膜，厚0.25～2 mm。加涂料是將聚合物均勻涂在紙片上，待冷卻后將土工膜揭下來(lái)而成?，F(xiàn)場(chǎng)制造土工膜是在地面噴涂或敷一層冷或熱的粘滯聚合物而成。瀝青土工膜用的是瀝青聚合物或合成橡膠。

制造土工膜時(shí)還需要摻入一定量的添加劑，使在不改變材料基本特性的情況下，改善其某些性能和降低成本。例如摻入碳黑可以提高抗日光紫外線能力，延緩老化；摻入鉛鹽、鋇、鈣等衍生物以提高材料的抗熱、抗光照穩(wěn)定性；摻入滑石等劑以改善材料可操作性；摻入殺菌劑可防止細(xì)菌破壞等。對(duì)于瀝青類(lèi)土工膜，其主要的摻入材料是一些填料或纖維。填料可為細(xì)礦粉，它能增加膜的強(qiáng)度且降低其成本；加入纖維，也是為提高膜的強(qiáng)度。

（三）、土工復(fù)合材料

土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料，以其兩種或兩種以上的土工材料互相結(jié)合起來(lái)，成為土工復(fù)合材料。土工復(fù)合材料可將不同構(gòu)成材料的性質(zhì)結(jié)合起來(lái)，更好地滿(mǎn)足具體工程的需要，能起到多種功能的作用。如復(fù)合土工膜，將土工膜和土工織物按要求制成土工膜―土工織物組合物，稱(chēng)復(fù)合土工膜。土工膜主要用來(lái)防滲，土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。又如土工復(fù)合排水材料，它是以無(wú)紡?fù)凉た椢锖屯凉ぞW(wǎng)、土工膜或不同形狀的合成材料芯材組成的排水材料，用于軟基排水固結(jié)處理、路基縱向橫向排水、建筑地下排水管道、集水井、支擋建筑物的墻后排水、隧道排水、堤壩排水設(shè)施等。不同的工程有不同的綜合功能要求，故土工復(fù)合材料的品種繁多，可以說(shuō)土工復(fù)合材料是當(dāng)前和今后一段時(shí)期發(fā)展的大方向。這里主要介紹復(fù)合土工膜和土工復(fù)合排水材料兩類(lèi)。

1 復(fù)合土工膜

復(fù)合土工膜是用土工織物或其他材料與土工膜結(jié)合而成的不透水材料。根據(jù)主要功能的不同，復(fù)合土工膜可劃分為加筋型土工膜和橫向排水型土工膜兩種。

(1)加筋型土工膜

加筋型土工膜具有較高的強(qiáng)度和模量，以滿(mǎn)足工程中防滲與受力的要求，如氯丁橡膠土工膜和經(jīng)編土工膜。加筋土工膜的厚度：聚合物有涂料的三層壓延加筋土工膜厚0.75～1.5 mm；聚合物五層壓延加筋土工膜厚1.0～1.5 mm。

(2)橫向排水型土工膜

橫向排水型土工膜一般由無(wú)紡?fù)凉た椢锱c土工膜復(fù)合而成，常見(jiàn)的有“一布一膜”、“兩布一膜”。其中，無(wú)紡?fù)凉た椢锊粌H具有橫向排水作用，而且對(duì)土工膜起保護(hù)作用。

2 土工復(fù)合排水材料

土工復(fù)合排水材料是薄型土工織物包裹不同材料制成的不同形狀的芯材組合成的一種復(fù)合型排水產(chǎn)品。這種產(chǎn)品克服了土工織物沿織物平面方向排水能力小的缺點(diǎn)，可以沿產(chǎn)品芯材水平方向的排水通道通暢地排水，而外包的土工織物作為濾層以阻止土顆粒進(jìn)入排水通道。復(fù)合排水帶主要用于軟土地基豎向排水固結(jié)處理等，我國(guó)生產(chǎn)及工程上普遍采用的產(chǎn)品主要是塑料排水帶。復(fù)合排水板具有廣泛的用途，如路基縱向橫向排水、支擋建筑物的墻后過(guò)濾排水、隧道襯砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤壩排水設(shè)施等。

(1)塑料排水帶

塑料排水帶是由不同截面形狀的連續(xù)塑料芯板外面包裹非織造土工織物(濾膜)而成。芯板的原材料為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多種型式，常見(jiàn)的有城垛式、口琴式和式等。芯板起骨架作用，截面形成的縱向溝槽供通水之用，面濾膜多為滌綸無(wú)紡織物，作用是濾土、透水。

塑料排水帶的施工是利用插帶機(jī)將其埋設(shè)在土層中的預(yù)定位置。塑料帶前端與錨靴相連，用插帶機(jī)導(dǎo)桿頂住錨靴，插入土層中，達(dá)到預(yù)定深度后拔出導(dǎo)桿，但排水帶仍留在預(yù)定位置，在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪斷排水帶，施工時(shí)可用靜荷或動(dòng)荷送桿，靜荷送桿對(duì)土層擾動(dòng)小，較為常用。我國(guó)插帶機(jī)的插入深度可達(dá)約25 m，入土速率可達(dá)6 m/min。排水帶的平面分布間距可借理論計(jì)算確定，一般為1～2 m。排水帶插入軟基后，為排除土中的多余水量提供了捷徑，多余水可水平向通過(guò)帶的濾膜進(jìn)入芯板溝槽，再向上由地表的透水料墊層排走。排水帶在公路、碼頭、水閘等軟基加固工程中應(yīng)用廣泛，以加速軟土固結(jié)。

(2)軟式排水管

軟式排水管又稱(chēng)為滲水軟管，是由高強(qiáng)鋼絲圈作為支撐體，以及具有反濾、透水及保護(hù)作用的管壁包裹材料兩部分構(gòu)成的。高強(qiáng)鋼絲由鋼線經(jīng)磷酸防銹處理，外包―層PVC材料，使其與空氣及水隔絕，避免氧化生銹。包裹材料有三層，內(nèi)層為透水層，由高強(qiáng)特多龍紗或尼龍紗作為經(jīng)紗，特殊材料為緯紗制成；中層為非織造土工織物過(guò)濾層；外層為與內(nèi)層材料相同的覆蓋層。為確保軟式排水管的復(fù)合整體性，支撐體和管壁外裹材料間，以及外裹各層之間都采用了強(qiáng)力粘結(jié)劑粘合牢固。軟式排水管兼有硬水管的耐壓與耐久性能，又有軟水管的柔性和輕便特點(diǎn)，過(guò)濾性強(qiáng)，排水性好，可用于各種排水工程中。

(四) 土工特種材料

土工特種材料是為工程特定需要而生產(chǎn)的產(chǎn)品，品種多，現(xiàn)選擇幾種主要產(chǎn)品說(shuō)明如下。

1 土工格柵

土工格柵是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先沖孔，然后進(jìn)行拉伸而成的帶長(zhǎng)方形或方形孔的板材。加熱拉伸是讓材料中的高分子定向排列，以獲得較高的抗拉強(qiáng)度和較低的延伸率。按拉伸方向不同，格柵分為單向拉伸(孔近矩形)和雙向拉伸(孔近方形)兩種。前者在拉伸方向上有較高強(qiáng)度，后者在兩個(gè)拉伸方向上皆有較高強(qiáng)度。土工格柵的品種和規(guī)格很多，目前開(kāi)發(fā)的新品種有用加筋帶縱橫相連而成的，也有用高強(qiáng)合成材料絲縱橫連接而成的等等。

2 土工網(wǎng)

土工網(wǎng)是以聚丙烯或聚乙烯為原料，應(yīng)用熱塑擠出法生產(chǎn)的具有較大孔徑和較大剛度的平面結(jié)構(gòu)材料?？梢蚓W(wǎng)孔尺寸、形狀、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差異。一般而言，土工網(wǎng)的抗拉強(qiáng)度都較低，延伸率較高。這類(lèi)產(chǎn)品常用于坡面防護(hù)、植草、軟基加固墊層，或用于制造復(fù)合排水材料。一般說(shuō)來(lái)，它只有在受力水平不高的場(chǎng)合，才能用于加筋。

3、土工模袋

土工模袋是由上下兩層土工織物制成的大面積連續(xù)狀材料，袋內(nèi)充填混凝土或水泥砂漿，凝固后形成整體混凝土板，可用作護(hù)坡。這種袋體代替了混凝土的澆注模板，故而得名。模袋上下兩層之間用一定長(zhǎng)度的尼龍繩來(lái)保持其間隔，可以控制填充時(shí)的厚度。澆注在現(xiàn)場(chǎng)用高壓泵進(jìn)行?；炷粱蛏皾{注入模袋后，多余水量可從織物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使強(qiáng)度增高。按加工工藝的不同，可將模袋分為兩類(lèi)，即機(jī)織模袋和簡(jiǎn)易模袋。前者是由工廠生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，而后者是用手工縫制而成的。

4 、土工合成材料粘土墊層

土工合成材料粘土墊層是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤(rùn)土粉末(或其他滲透性材料)以針刺(縫合或粘接)而成的―種復(fù)合材料。它與壓實(shí)粘土墊層相比，具有體積小、質(zhì)量輕、具柔性、密封性良好、抗剪強(qiáng)度較高、施工簡(jiǎn)便、適應(yīng)不均勻沉降等優(yōu)點(diǎn)，可以代替―般的粘土密封層，用于水利或土木工程中的防滲或密封設(shè)計(jì)。國(guó)外大量用于廢料坑的底部防滲襯砌和頂部封蓋。

四、土工合成材料的工程特性

（一） 物理特性

1 、厚度

土工合成材料厚度用mm表示，厚度變化對(duì)織物的孔隙率、透水性和過(guò)濾性等水力特性有很大的影響。常用的各種土工合成材料的厚度是：土工織物一般為0.1～5 mm，最厚的可達(dá)十幾毫米；土工膜一般為0.25～0.75 mm，最厚的可達(dá)2～4 mm；復(fù)合型材料有時(shí)采用較薄的土工膜，最薄可達(dá)0.1 mm；土工格柵的厚度隨部位的不同而異，其肋厚一般由0.5 mm至幾十毫米。有些材料在受壓時(shí)厚度變化很大，需規(guī)定在某固定壓力下測(cè)定厚度。一般規(guī)定此壓力為2 kPa。 根據(jù)工程需要還應(yīng)測(cè)試在20 kPa、200 kPa壓力下的系列厚度。土工織物厚度可采用專(zhuān)門(mén)的厚度測(cè)試儀，土工膜厚度可直接用千分尺測(cè)定，―般要求加壓面積為25 cm2，試樣面積應(yīng)大于加壓面積的2倍，加壓時(shí)間30 s，試樣不少于10塊。

2、單位面積質(zhì)量

單位面積質(zhì)量為單位面積土工合成材料具有的質(zhì)量，它反映材料多方面的性能，如抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度等力學(xué)性能以及孔隙率、滲透性等水力學(xué)性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料的主要物理性能之一。土工織物和土工膜單位面積質(zhì)量受原材料密度的影響，同時(shí)受厚度、外加劑和含水量的影響，常用的土工織物單位面積質(zhì)量一般在50～1 200 g/m2的范圍內(nèi)。測(cè)定單位面積質(zhì)量采用秤量法，試樣面積為100 cm2，數(shù)量不得少于10塊，天平秤量讀數(shù)應(yīng)精確到0.01 g(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試為0.1 g)。測(cè)試前要求試樣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下恒溫(20±2 ℃)，恒濕(65 %±2 %)24 h。

（二）、力學(xué)特性

反映土工合成材料力學(xué)特性的指標(biāo)主要有拉伸特性及抗拉強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度、穿透強(qiáng)度及握持強(qiáng)度等。

1 、拉伸特性及抗拉強(qiáng)度

土工合成材料是柔性材料，大多通過(guò)其抗拉強(qiáng)度來(lái)承受荷載以發(fā)揮工程作用，因此抗拉強(qiáng)度及其應(yīng)變是土工合成材料的主要特性指標(biāo)。土工合成材料的抗拉強(qiáng)度與測(cè)定時(shí)的試樣寬度、形狀、約束條件有關(guān)，必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下測(cè)定。土工織物在受力過(guò)程中厚度是變化的，不易精確測(cè)定，故其受力大小一般以單位寬度所承受的力來(lái)表示，單位為kN/m或N/m，而不是習(xí)慣上所用的單位面積的應(yīng)力來(lái)表示。

目前測(cè)定抗拉強(qiáng)度基本上是沿用紡織品條帶拉伸試驗(yàn)方法，即把試樣兩端用夾具夾住，以一定的速率施加荷載進(jìn)行拉伸直到破壞，測(cè)得試樣自身斷裂強(qiáng)度及變形，并繪出應(yīng)力―應(yīng)變曲線。目前條帶拉伸試驗(yàn)的試樣分寬條與窄條兩種，寬條試樣寬200 mm、長(zhǎng)100 mm，寬長(zhǎng)比B/L＝2；窄條試樣寬50 mm、長(zhǎng)100 mm，寬長(zhǎng)比B/L=1/2。試驗(yàn)機(jī)具應(yīng)選擇具有等速拉伸性能、能測(cè)讀拉伸過(guò)程中拉力和伸長(zhǎng)量或直接記錄拉力―伸長(zhǎng)關(guān)系曲線的拉力機(jī)，同時(shí)要求試樣的最大斷裂力在滿(mǎn)量程的10 %～90 %范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)規(guī)定拉伸速率為50 mm/min。

目前關(guān)于土工合成材料的拉伸力學(xué)特性一般采用室內(nèi)無(wú)側(cè)限拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。但現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)在填料中的土工筋材的力學(xué)特性因填料的約束作用而不同，人們?cè)ㄟ^(guò)對(duì)不同寬帶的試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)筋材受側(cè)向約束的影響。但更科學(xué)的是應(yīng)將筋材埋在填料中進(jìn)行測(cè)試。此時(shí)的力學(xué)特性所受影響因素較多。有約束的拉伸試驗(yàn)表明，約束力將增加土工織物的抗拉強(qiáng)度和模量，對(duì)于土工格網(wǎng)和土工格柵，約束力的影響更為顯著，因?yàn)槌私缑娴哪Σ磷枇ν?，筋材橫肋所受拉伸方向的土壓力還將約束其變形，從而增大了模量。

2、 握持強(qiáng)度

土工織物承受集中力的現(xiàn)象普遍存在，握持強(qiáng)度是反映其分散集中力的能力。握持強(qiáng)度試驗(yàn)選用的儀器一般與條帶拉伸試驗(yàn)相同，但試驗(yàn)方法不同。握持強(qiáng)度試驗(yàn)是握持試樣兩端部分寬度而進(jìn)行的一種拉力試驗(yàn)。它的強(qiáng)度由兩部分組成，一部分為試樣被握持寬度的抗拉強(qiáng)度；一部分為相鄰纖維提供的附加抗拉強(qiáng)度。它與條帶拉伸強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的對(duì)比關(guān)系。由于各單位所采用的試樣和夾具的尺寸不盡相同，試驗(yàn)的難度也較大，因此測(cè)得的成果相差很多。一般不宜作為設(shè)計(jì)依據(jù)。只可用作不同土工織物的抗拉強(qiáng)度的比較。土工織物握持力一般為0.3～6.0 kN。

3、 撕裂強(qiáng)度

土工織物和土工膜在鋪設(shè)和使用過(guò)程中，常常會(huì)有不同程度的破損。撕裂強(qiáng)度反映了試樣抵抗擴(kuò)大破損裂口的能力，可評(píng)價(jià)不同土工織物和土工膜被擴(kuò)大破損程度的難易，是土工合成材料應(yīng)用中的重要力學(xué)指標(biāo)。

目前撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)仍沿用紡織品標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。常用的紡織品撕裂試驗(yàn)，按試樣形狀分為梯形法、翼形法以及舌形法，舌形法又分為單縫與雙縫兩種。目前多采用梯形法測(cè)定土工膜及土工織物的撕裂強(qiáng)度，這種試驗(yàn)從其加力方式看，近似于張拉試驗(yàn)。土工織物梯形撕裂強(qiáng)度值一般為0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂強(qiáng)度值一般為0.03～0.4 kN。

4 、頂破強(qiáng)度 刺破強(qiáng)度及穿透強(qiáng)度

在工程應(yīng)用中，土工織物及土工膜常被置于兩種不同粒徑的材料之間，受到粒料的頂破作用，同樣也將受到拋填粒料引起的法向荷載。根據(jù)粒徑大小形狀、土工織物及土工膜接觸面的受力特征和破壞形式的不同，可分為頂破、刺破和穿透幾種受力狀態(tài)。

(1)頂破強(qiáng)度是反映土工織物及土工膜抵抗垂直織物平面的法向壓力的能力。頂破試驗(yàn)與刺破強(qiáng)度試驗(yàn)相比，壓力面積相對(duì)較大，材料呈雙向受力狀態(tài)。所用試驗(yàn)方法有液壓脹破試驗(yàn)、圓球頂破試驗(yàn)和相CBR頂破試驗(yàn)。

(2)刺破強(qiáng)度是反映土工織物或土工膜抵抗小面積集中荷載(如有棱角的石子或樹(shù)枝等)的能力。試驗(yàn)方法與圓球頂破試驗(yàn)相似，只是以金屬桿代替圓球。

(3)穿透強(qiáng)度可通過(guò)穿透試驗(yàn)測(cè)得，這種試驗(yàn)是模擬工程施工中具有尖角的石塊或其它銳利物落在土工織物或土工膜上的情況，用穿透試驗(yàn)所得孔眼的大小，評(píng)價(jià)土工織物或土工膜抵御穿透的能力。

（三）、水力學(xué)特性

由于土工織物、細(xì)孔土工網(wǎng)等土工合成材料可以使水及空氣自由地通過(guò)，并能有效地截留和控制土顆粒的流失，因此被廣泛他用作排水和過(guò)濾材料。為此必須研究其水力學(xué)特性，其主要包括兩方面：―是透水與導(dǎo)水能力；二是阻止顆粒流失的能力。這些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔徑大小與分布情況、滲透特性等。土工織物的滲透特性是其重要水力學(xué)特性之一。在過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)及其它有關(guān)水力學(xué)中，是一項(xiàng)不可缺少的重要指標(biāo)。根據(jù)工程的需要，通常要確定垂直于織物平面的滲透特性和平行于織物平面的滲透特性。垂直于織物平面的滲透特性，主要用垂直滲透系數(shù) 表示。該系數(shù)是滲流的水力梯度等于1時(shí)的滲流速度，一般服從達(dá)西定律，土工織物的滲透系數(shù)約為 ～ cm/s，其中無(wú)紡織物的滲透系數(shù)為 ～ cm/s。使用土工膜的目的在于防滲，它可以阻擋水、水氣、氣體及有害物質(zhì)(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的滲透。土工膜在水壓力作用下產(chǎn)生滲流的原因是由于制造時(shí)的不均勻性和缺陷等因素所造成的，有些細(xì)微的通道，則是在一定的水壓力下被水沖破而形成的，溫度變化引起水體積變化，土工膜的滲透系數(shù)愈小，溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響愈大。

（四）、耐久性

土工合成材料的耐久性包括許多方面，主要是指對(duì)紫外線輻射、溫度變化、化學(xué)與生物侵蝕、干濕變化、凍融變化和機(jī)械磨損等外界因素變化的抵御能力，材料的耐久性主要與聚合物的類(lèi)型及添加劑的性質(zhì)有關(guān)。

土工合成材料的老化現(xiàn)象主要是因?yàn)楦叻肿泳酆衔锞哂墟湽?jié)結(jié)構(gòu)，受外界因素的影響發(fā)生降解反應(yīng)或交聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果。使材料老化的各種因素中，陽(yáng)光輻射起著最重要的作用。紫外線具有很大的能量，能夠切斷許多聚合物的分子鏈，或者引發(fā)光氧化反應(yīng)。其試驗(yàn)方法主要有自然老化和人工老化兩大類(lèi)，近幾年采用了一系列措施以增加聚合物的抗老化能力，并取得了很好的效果。添加防老化劑、方法簡(jiǎn)便，效果顯著，是當(dāng)前防老化的主要途徑。土工合成材料在有覆蓋的情況下(或埋在土中)，老化速度緩慢。

聚合物對(duì)化學(xué)腐蝕一般具有較高的抵抗能力，但某些特殊的化學(xué)藥劑或廢品對(duì)聚合物有腐蝕作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或廢物存儲(chǔ)池的防滲材料時(shí)，對(duì)其化學(xué)穩(wěn)定性要認(rèn)真對(duì)待。土工合成材料在鋪設(shè)過(guò)程中易受損傷，且不易被發(fā)現(xiàn)，國(guó)外試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，埋在土中的織物老化主要是由于機(jī)械傷引起的，鋪設(shè)造成的孔洞是使材料強(qiáng)度降低的主要因素?？锥磾?shù)愈多，原始強(qiáng)度降低得愈多。在高溫條件下，合成材料將發(fā)生熔融現(xiàn)象。有時(shí)溫度雖未達(dá)到融點(diǎn)，聚合物分子結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生變化，影響材料的彈性模量和強(qiáng)度。有些聚合物在特別低的溫度下，也使柔性降低、質(zhì)地變脆，影響其力學(xué)特性，給施工及接縫造成困難。此外，干濕度和凍融變化可能使一部分空氣或冰屑存在織物內(nèi)部，影響其滲透特性。

五、土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能，一種土工合成材料往往就兼有數(shù)種功能。隨著土工復(fù)合材料的發(fā)展，所兼有的功能就更多。總的說(shuō)來(lái)，土工合成材料的主要功能可歸納為六類(lèi)，即過(guò)濾作用、排水作用、隔離作用、防滲作用、防護(hù)作用以及加筋作用。

1 過(guò)濾作用

把土工織物置于土體表面或相鄰?fù)翆又g，可以有效地阻止土顆粒通過(guò)。從而防止由于土顆粒的過(guò)量流失而造成土體的破壞。同時(shí)允許土中的水或氣體通過(guò)織物自由排出，以免由于孔隙水壓力的升高而造成土體的失穩(wěn)等不利后果。

土工織物可適用于土石壩粘土心墻或粘土斜墻的濾層，土石壩或堤壩內(nèi)的各種排水體的濾層，儲(chǔ)灰壩或尾礦壩的初期壩上游壩面的濾層。堤、壩、河、渠及海岸塊石或混凝土護(hù)坡的濾層，水閘下游護(hù)坡下部的濾層，擋土墻回填土中排水系統(tǒng)的濾層，排水暗道周邊或碎石排水暗溝周邊的濾層，水利工程中水井、減壓井或測(cè)壓管的濾層等。

2 排水作用

有些土工合成材料可以在土體中形成排水通道，把土中的水分匯集起來(lái)，沿著材料的平面排出體外。較厚的針刺型無(wú)紡織物和某些具有較多孔隙的復(fù)合型土工合成材料都可以起排水作用。

它們可適用于土壩內(nèi)垂直或水平排水，土壩或土堤中的防滲土工膜后面或混凝土護(hù)面下部的排水。埋入土體中消散孔隙水壓力，軟基處理中垂直排水，擋土墻后面的排水，各種建筑物后面的排水，排除隧洞周邊滲水、減輕周邊所承受的外水壓力，人工填土地基或運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地基的排水等。

3. 隔離作用

隔離是指在兩種物理力學(xué)性質(zhì)不同的材料之間鋪設(shè)土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細(xì)粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來(lái)許多預(yù)期的良好效應(yīng)，舉例說(shuō)明如下：

(1)通過(guò)隔離層，引起應(yīng)力擴(kuò)散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。

(2)隔離提供排水面，加速地基土固結(jié)，使承載力提高。

(3)隔離層起整體性作用，可使要求的地基粗粒料支持層的厚度減少，節(jié)約建筑材料。

(4)地基中有部分軟弱區(qū)域，或有小范圍洞穴，鋪隔離層有架橋作用，以掩蓋和減弱洞穴區(qū)或軟弱區(qū)的影響。

(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細(xì)水上升，防止鹽堿化，或減弱凍脹。

(6)道路基床中，隔離是防治翻漿冒泥的有效措施。

(7)隔離層還起一定的保溫作用。

用于隔離的土工合成材料應(yīng)以它們?cè)诠こ讨械挠猛緛?lái)確定。應(yīng)用最多的是有紡和無(wú)紡?fù)凉た椢?。如果?duì)材料的強(qiáng)度要求較高，有時(shí)還要求以土工網(wǎng)或土工格柵作為材料的墊層。當(dāng)要求隔離防滲時(shí)，則需要土工膜或復(fù)合土工膜。

4 防滲作用

土工膜和復(fù)合型土工合成材料，可以防止液體的滲漏、氣體的揮發(fā)，保護(hù)環(huán)境或建筑物的安全。它們可用于土石壩和庫(kù)區(qū)的防滲，渠道防滲，隧道和涵管周?chē)罎B，防止各類(lèi)大型液體容器或水池的滲漏和蒸發(fā)，屋頂防漏，用于修筑施工圍堰等。

5 防護(hù)作用

多種土工合成材料對(duì)土體或水面，可起防護(hù)作用。它們主要用于防止河岸或海岸被沖刷，防止垃圾、廢料或廢液污染地下水或散發(fā)臭味，防止水面蒸發(fā)或空氣中灰塵污染水面，防止土體凍害等。

6 加筋作用

很多土工合成材料埋在土體中，可以分布土體的應(yīng)力，增加土體的模量，傳遞拉應(yīng)力，限制土體側(cè)向位移；還可以增加土體和其它材料之間的摩阻力，提高土體及有關(guān)建筑物的穩(wěn)定性，土工織物、土工格柵、土工網(wǎng)及一些特種或復(fù)合型的土工合成材料，都具有加筋作用。它們可用于加強(qiáng)軟弱地基，加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，用作擋土墻回填土中的加筋或錨固擋土墻的面板，修筑包裹式擋土墻或橋臺(tái)，加固柔性路面、防止反射裂縫的發(fā)展等。

六、結(jié)論

（一）土工合成材料應(yīng)用中存在的問(wèn)題

1、在工程實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)對(duì)土工合成材料的技術(shù)指標(biāo)、施工工藝和方法常有特定的要求，但個(gè)別工程實(shí)施后達(dá)不到預(yù)期效果。主要原因是施工技術(shù)問(wèn)題，部分施工人員對(duì)這一新型材料還比較生疏，施工設(shè)備和方法比較落后，操作不規(guī)范，以致施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2、土工合成材料本身制約著工程質(zhì)量，有些產(chǎn)品工藝落后，成本較高，質(zhì)量難以達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

3、工程施工中，部分單位在購(gòu)買(mǎi)材料時(shí)低價(jià)竟標(biāo)，更有相當(dāng)多的單位沒(méi)有檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)人員，沒(méi)有把好質(zhì)量關(guān)。因此，土工合成材料在生產(chǎn)及施工應(yīng)用上，還缺乏必要的、嚴(yán)格的行業(yè)管理。

（二）結(jié)論

《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》自實(shí)施以來(lái)，有力促進(jìn)了鐵路土工合成材料的應(yīng)用，路基工程質(zhì)量得到了質(zhì)的提高。但由于設(shè)計(jì)理論的相對(duì)滯后，土工合成材料生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，技術(shù)規(guī)范有關(guān)條款不易操作等諸多原因，限制了進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。我認(rèn)為在規(guī)范修訂時(shí)，如下方面予以考慮完善。

(1)增加土工合成材料生產(chǎn)原料的技術(shù)要求，分不同地區(qū)、不同的應(yīng)用條件提出相應(yīng)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)。對(duì)作為重要受力構(gòu)件的材料(如加筋土擋土墻拉筋帶)，要增加蠕變強(qiáng)度等指標(biāo)。

(2)各類(lèi)結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物的計(jì)算理論和方法要在規(guī)范中明確和進(jìn)一步細(xì)化；隨著工程實(shí)踐的積累，宜增加高墻(如單級(jí)超過(guò)10 m的加筋土擋土墻)、包裹式加筋土擋土墻、加陡邊坡加筋路堤、土工格室加固軟基等計(jì)算方法。

(3)補(bǔ)充新型土工合成材料，如經(jīng)編土工格柵、立體植被網(wǎng)、雙向拉伸土工格柵的應(yīng)用條件和技術(shù)要求。

(4)吸收近年來(lái)土工合成材料應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量檢驗(yàn)條款。

(5)參照國(guó)標(biāo)和其它標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一材料名稱(chēng)，制定較詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)、檢驗(yàn)(測(cè))項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)。

土工合成材料在工程應(yīng)用中有著極為突出的優(yōu)勢(shì)，在公路、鐵路、水利、環(huán)保工程等方面，就地取材，原來(lái)不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能變成堅(jiān)固的路基和擋墻，無(wú)需開(kāi)山取石取土修建，有效地保護(hù)了自然生態(tài)環(huán)境，防止了水土流失和山體滑坡。隨著科技的不斷發(fā)展土工合成材料的用途將不斷延伸，推廣土工合成材料的首要目的和優(yōu)勢(shì)就是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，有著其他材料不可替代的優(yōu)點(diǎn)。

第3篇：土工合成材料的作用范文

關(guān)鍵詞：土工合成材料；路基處理；施工特點(diǎn)；計(jì)算

深圳位于大陸架最南端，北面靠山南面環(huán)海，西部為濱海平原，軟土層廣泛分布。改革開(kāi)放三十多年來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，土工合成材料早已被應(yīng)用到路基處理中，相較其他路基處理方法，土工合成材料加筋法在路基的抗撕裂、耐久性等性能方面具有較高優(yōu)勢(shì),同時(shí)并具有具有施工簡(jiǎn)單、工期短、效果顯著的特點(diǎn)。

一、加筋法及其應(yīng)用條件

加筋法處治是在路堤底部鋪設(shè)土工合成材料,以加強(qiáng)路堤抵抗地基不均勻

沉降的能力,主要適用于軟土厚度較小、分布范圍較廣(＞100m)的路段。軟土

厚度d＜3m,其下為稍密，中密狀卵礫石層或基巖,分布于開(kāi)闊的沖積階地或

剝蝕殘積準(zhǔn)平原中,連續(xù)分布長(zhǎng)度l＞150m,可用此法處治。加筋法可避免大

面積的換填,處理效果較好,且利于環(huán)保。

由受力計(jì)算可知,筋帶越靠下部對(duì)穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)越大,這就是《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)第336條規(guī)定“土工合成材料應(yīng)盡量設(shè)置于路堤底部”的原因；同時(shí)為了路堤排水條件良好和避免材料受不良化學(xué)物質(zhì)侵蝕,第333條又規(guī)定了“材料不宜直接設(shè)置在原地面上”,因此加筋處理軟基最好采用土工布+砂礫墊層+土工格柵(室)的形式。

二、土工合成材料加筋處理軟基的機(jī)理

當(dāng)路堤受到豎向荷載時(shí)會(huì)作豎向位移,土工合成材料就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向拉力,同時(shí)通過(guò)土工合成材料與軟土地基的界面摩擦,對(duì)軟地基施加了一個(gè)與軸向拉力同向的側(cè)向約束力,限制土體的側(cè)向變形,均化了地基應(yīng)力的分布,限制了軟土基的不均勻沉降,從而提高了軟土基的承載力。

三、土工合成材料在路堤加筋處理中起到的作用

1.加筋

土工合成材料置于土體中,可以擴(kuò)散土體的應(yīng)力,傳遞拉應(yīng)力,增加土體與筋材之間的摩阻力,限制土體的側(cè)向位移,提高土體的穩(wěn)定性。

2.隔離

土工布有效防止地基土與墊層粒料混雜,以免粒料擠入軟地基中而加大沉降；同時(shí)其過(guò)濾了滲透上來(lái)的地下水中攜帶的泥漿成分,避免其污染砂粒墊層,削減砂粒間的咬合作用。

四、土工合成材料加筋路堤的穩(wěn)定性簡(jiǎn)易計(jì)算

土工合成材料加筋路堤的穩(wěn)定性包括地基與堤身的整體穩(wěn)定性、堤身穩(wěn)定性、平面滑動(dòng)穩(wěn)定性。各項(xiàng)穩(wěn)定性的安全系數(shù)須符合相關(guān)規(guī)范要求,如地基為軟基時(shí),穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017)的有關(guān)規(guī)定。在各項(xiàng)穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí),均應(yīng)考慮車(chē)輛荷載,車(chē)輛荷載應(yīng)根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017)規(guī)定的方法計(jì)算。

1.路堤整體穩(wěn)定性計(jì)算

加筋路堤整體穩(wěn)定性,采用下式所示的圓弧條分法進(jìn)行計(jì)算,且在計(jì)算時(shí)應(yīng)假設(shè)若干個(gè)穿越地基土的滑弧,以求得安全系數(shù)最小值和相應(yīng)的臨界滑動(dòng)面。

式中: Wi：第i土條重(kN/m)；

Cqi、φqi：土條i 條底土體粘聚力(kPa)和內(nèi)摩擦角(φ),由直剪快剪試驗(yàn)確定；

TGCJ：第j土條所受地震水平力(kN/m),按《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ004)計(jì)算。

其余符號(hào)意義如下圖所示:

2.路堤堤身穩(wěn)定性計(jì)算

加筋路堤的堤身穩(wěn)定性,亦采用上式計(jì)算, 此時(shí)不考慮地震力；在計(jì)算時(shí)應(yīng)在堤身范圍內(nèi)假定不同的滑弧,求得安全系數(shù)最小值和相應(yīng)的臨界滑動(dòng)面。

3.路堤的平面滑動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算

當(dāng)?shù)滔碌鼗菧\層軟弱土層或相對(duì)于路堤荷載淺層地基土強(qiáng)度較低時(shí), 應(yīng)驗(yàn)算加筋路堤的平面滑動(dòng)穩(wěn)定性。加筋路堤平面滑動(dòng)表現(xiàn)為路堤與地基沿下臥硬土層頂面滑動(dòng)和地基側(cè)向擠出滑動(dòng)。

3.1沿下臥硬土層頂面滑動(dòng)的穩(wěn)定性計(jì)算采用《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-1)式。

3.2地基土側(cè)向擠出滑動(dòng)的穩(wěn)定性計(jì)算采用《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-2)式。

4．路堤錨固長(zhǎng)度計(jì)算

《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)5.5.4條和《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)3.4.7條都指出路堤加筋應(yīng)進(jìn)行錨固長(zhǎng)度的計(jì)算,要材料深入穩(wěn)定土層中的錨固長(zhǎng)度,不得小于按規(guī)范算出來(lái)的最小錨固長(zhǎng)度Lm,土工合成材料的鋪設(shè)長(zhǎng)度L為滑動(dòng)面內(nèi)的長(zhǎng)度Ls與錨固長(zhǎng)度Lm之和。但在實(shí)際軟基處理中應(yīng)為全斷面鋪設(shè),而不必考慮錨固長(zhǎng)度的問(wèn)題,因?yàn)檐浕€(wěn)定性計(jì)算時(shí),特別應(yīng)注意到滑動(dòng)圓弧的對(duì)稱(chēng)性,通常計(jì)算成果中都只考慮滑動(dòng)圓心在邊坡左側(cè)的情況,但邊坡右側(cè)應(yīng)會(huì)發(fā)生相同情況,要兼顧考慮。路基全斷面加筋, 路基的整體穩(wěn)定才會(huì)有足夠安全的保障,由此《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)的6.4.3.1條對(duì)此作了補(bǔ)充,要求按照路堤底寬全斷面鋪設(shè), 具體設(shè)計(jì)、施工時(shí)應(yīng)按此條執(zhí)行。

5.加筋路堤的設(shè)計(jì)

土工合成材料加筋路堤的設(shè)計(jì)步驟如下:

5.1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》( JTJ/T 019-98)的3.3.1條和圖3.3.1-1~3.3.1-3擬定加筋材料鋪設(shè)方式。

5.2根據(jù)加筋目的、位置初步確定加筋材料, 此材料應(yīng)經(jīng)過(guò)握持強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度、梯形撕裂強(qiáng)度、CBR頂破強(qiáng)度等試驗(yàn), 滿(mǎn)足《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)中3.3.1~3.3.5條的要求。

5.3根據(jù)規(guī)范中規(guī)定的原則:多層土工合成材料加筋路堤,各層土工合成材料之間的間距不宜小于一層填土最小壓實(shí)厚度, 且宜≯≯60cm,初步確定加筋層間距和層數(shù)。

5.4根據(jù)《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》式(3.4.4)計(jì)算整體穩(wěn)定性,求得穩(wěn)定系數(shù)最小值。如滿(mǎn)足要求則進(jìn)行第5步,否則調(diào)整鋪設(shè)方式、加筋層間距、層數(shù),重新選定加筋材料,再驗(yàn)算,至穩(wěn)定系數(shù)最小值達(dá)到規(guī)范要求為止。

5.5在錨固長(zhǎng)度方面最好選擇全斷面鋪設(shè),否則按規(guī)范的3.4.7條確定錨固長(zhǎng)度。

5.6視地基情況按3.4.6條驗(yàn)算平面滑動(dòng)穩(wěn)定性,如滿(mǎn)足要求則進(jìn)行下一步,否則調(diào)整處治方案。

5.7完善邊坡防護(hù)、排水等有關(guān)措施。

五、軟基路堤加筋施工要點(diǎn)

1.鋪墊砂礫墊層前需按規(guī)范清理表面并平整場(chǎng)地,不允許地表存在突出的硬物。

2.土工布在鋪設(shè)時(shí),應(yīng)將強(qiáng)度高的方向置于垂直于路堤軸線方向。曾有設(shè)計(jì)單位根據(jù)土工合成材料鋪設(shè)試驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為:土工布在地基中的變形不超過(guò)1%,平鋪而不張拉僅發(fā)揮材料強(qiáng)度的5%左右,這對(duì)材料功能發(fā)揮是一種巨大的浪費(fèi),說(shuō)明了土工布的鋪設(shè)應(yīng)采取預(yù)應(yīng)力張鋪。預(yù)應(yīng)力土工布張鋪法是在土工布鋪設(shè)時(shí)預(yù)先張拉,施工時(shí)用人工將其兩端對(duì)拉繃緊,再將2m的回折部分用鉚釘錨固在邊坡上,在其上填筑時(shí)配合使用“U”型填筑法。這種做法符合土工布在地基中受力變形的規(guī)律,是一種值得提倡的做法, 實(shí)踐的效果也比較好。

3.砂礫墊層為排水通道, 為了防止墊層石頭刺破其上的土工布, 墊層不宜使用粒徑過(guò)大的石頭,宜用級(jí)配良好的粒徑1~3cm砂礫,要求其含泥量＜3%,滲透系數(shù)為6×10-2~6×10-3cm/s,結(jié)合地基地面實(shí)際情況,砂礫墊層底面要求略向路基邊緣傾斜,以利于排水,并以震動(dòng)壓路機(jī)碾壓使之密實(shí)。

4.土工合成材料之間的聯(lián)接應(yīng)牢固。土工布的搭接方式比較簡(jiǎn)單,一般分平接縫、蝶型縫和丁型接縫等3種(見(jiàn)圖2)。平接縫施工簡(jiǎn)便, 工程中采用較多；釘型接縫和蝶型縫施工相對(duì)復(fù)雜些,但由于用雙道縫合線, 有較高的強(qiáng)度,且由于它們的折疊部位厚度較大,會(huì)更深入填料中,受拉力同時(shí)也受到填料對(duì)它的阻力, 從而能提供更大的抗拉力,而丁型接縫由于兩塊布纏疊在一起,應(yīng)是最結(jié)實(shí)的接縫。土工格柵的搭接通常是用撕裂膜綁扎或U型柱釘錨固,撕裂膜的施工相對(duì)簡(jiǎn)便,但是搭接部位強(qiáng)度不高,所以重要工程應(yīng)用U型柱釘錨固。土工合成材料在受力方向連接處的強(qiáng)度不得低于材料設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度,且其疊合長(zhǎng)度應(yīng)≮15cm。

5.鋪設(shè)土工合成材料的土層表面應(yīng)平整,表面嚴(yán)禁有碎、塊石等堅(jiān)硬突出物；在距土工合成材料層8cm以?xún)?nèi)的路堤填料,其最大粒徑≯6 cm。

6.土工合成材料鋪設(shè)后應(yīng)及時(shí)填筑填料,以避免其受到陽(yáng)光過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的直接暴曬。一般情況下, 間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)48 h。

7.土工合成材料上的第一層填土攤鋪宜采用輕型推土機(jī)或前置式裝載機(jī)。一切車(chē)輛、施工機(jī)械只容許沿路堤的軸線方向行駛。

8.對(duì)軟土地基, 應(yīng)采用后卸式卡車(chē)沿加筋材料兩側(cè)邊緣傾卸填料,以形成運(yùn)土的交通道,并將土工合成材料兩端壓實(shí)。填料不允許直接卸在土工合成材料上面,必須卸在已攤鋪完畢的土面上,再由推土機(jī)將土往前鋪；卸土高度以≯1m為宜。卸土后應(yīng)立即攤鋪。填成施工便道后,再由兩側(cè)向中心平行于路堤中線對(duì)稱(chēng)填筑,宜保持填土施工面呈“U”形。第一層填料宜采用推土機(jī)或其他輕型壓實(shí)機(jī)具進(jìn)行壓實(shí)；只有當(dāng)已填筑壓實(shí)的層厚＞60cm后,才能采用重型壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)。軟基上加筋路堤的填筑速率應(yīng)符合《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(TJ017)的有關(guān)規(guī)定。

9.加筋路堤的邊坡防護(hù)應(yīng)和路堤的填筑同步進(jìn)行。在夏季施工防護(hù)工作,應(yīng)及時(shí)對(duì)坡面的土工合成材料采取臨時(shí)保護(hù)措施,以免土工合成材料被陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間暴曬。

結(jié)語(yǔ)

土工合成材料加筋的軟土路基處理方法具有工期短、施工方便、效果顯著、耐久性較好、環(huán)保等特點(diǎn), 具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉玉卓.公路工程軟基處理[M].人民交通出版社,2004.

第4篇：土工合成材料的作用范文

引言

工程中為了起到保護(hù)或加強(qiáng)土體的作用一般將土工合成材料置于土體表層或各層土體之間。土工合成材料具有防滲、排水、反濾、防護(hù)、加筋和隔離等功能，如今在水利工程中，其規(guī)模與作用是其他工程領(lǐng)域無(wú)法比擬的。就目前來(lái)說(shuō)，土工合成材料是繼木材、鋼材與水泥之后的第四種建筑材料。本文主要分析了土工合成材料的施工技術(shù)和土工合成材料在工程施工中的應(yīng)用。

1 土工合成材料的分類(lèi)

土工合成材料的本文由收集整理主要原料有聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯等高分子聚合物，主要分為土工織物、土工膜、土工符合材料以及土工特種材料。在近幾年的水利工程中土工織物、土工膜以及土工復(fù)合材料的使用相對(duì)較多。土工織物分為有紡?fù)凉た椢锖蜔o(wú)紡?fù)凉た椢飪煞N類(lèi)型，在大壩工程中通常使用針刺無(wú)紡?fù)凉た椢镒鳛榕渌礊V設(shè)施，主要是它具有空隙率高、滲透性大以及排水性好的優(yōu)點(diǎn)。土工膜具有很好的防滲性能，并且價(jià)格便宜。但是由于其cbr的頂破強(qiáng)度較弱，因此不適用于防滲要求較高的工程部位。由于土工復(fù)合材料將兩種或兩種以上的土工合成材料組合成了一種產(chǎn)品，不但品種繁多、功能各異，并且還具有防滲和排水兩個(gè)作用，因此，在大壩工程中土工復(fù)合材料應(yīng)用相對(duì)較多。

2 土工合成材科在水利工程方面的具體應(yīng)用及其施工

2.1 混凝土壩防滲方面的應(yīng)用 垂直鋪膜防滲和坡面鋪膜防滲是防滲土工合成材料應(yīng)用的兩大方面，其施工工藝和鋪設(shè)工藝由于其鋪設(shè)結(jié)構(gòu)形式的不同也不一樣。土工材料經(jīng)常受到尖棱物的穿刺而被破壞；土工薄膜在承受水壓力和土壓力的情況下由于沒(méi)有約束支持而被鼓破；薄膜在下層氣體或液體的頂托作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而被破壞；鋪設(shè)在支撐土與混凝土面板之間的土工薄膜由于受到溫度、重力、土移、浪擊和水位變化等因素的影響而導(dǎo)致土工薄膜產(chǎn)生過(guò)度拉伸，撕裂或擦傷；在斜面上用土或混凝土面板保護(hù)土工薄膜，當(dāng)水位驟降時(shí)，土體中的孔隙水壓力和庫(kù)水位失去平衡而造成失穩(wěn)滑動(dòng)。在施工過(guò)程中為了有效的避免或減少類(lèi)似問(wèn)題的發(fā)生一定要按照施工規(guī)范和施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工以保證施工質(zhì)量。

在防滲結(jié)構(gòu)中設(shè)置上下墊層以保護(hù)土工膜不受破壞，并且下墊層還具有排水和排氣的作用。鋪設(shè)土工膜以后，由于土中排出的氣體或產(chǎn)生的沼氣過(guò)多就會(huì)頂托土工膜而造成土工膜的破壞，而膜下也會(huì)因?yàn)槿毕菀l(fā)滲漏而產(chǎn)生積水，因此，為了有效的減少土工膜的破壞程度，尤其鋪筑膜的面積加大時(shí)一定要考慮排水以及排氣等措施。

（防滲設(shè)計(jì)與施工）

有毒物質(zhì)進(jìn)入水體不但會(huì)污染環(huán)境，更會(huì)危機(jī)人畜的生命，根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，渠道的防滲土工膜厚度不應(yīng)小于0.25mm。如果土工膜太薄不僅容易發(fā)生氣孔，在施工中也容易受到損害，從而降低防滲效果。由于隧道、洞室的圍巖（土）都有滲水，因此為了確保防滲襯砌工作安全進(jìn)行，必須將滲水通過(guò)排水溝排走，這時(shí)主要使用復(fù)合土工膜或合適的防排水材料。

2.2 堆石壩防滲中的應(yīng)用 白云水庫(kù)大壩為粉土斜墻堆石壩，而壩體是經(jīng)過(guò)兩次填筑而成的。由于當(dāng)時(shí)筑壩技術(shù)較低并且碾壓質(zhì)量差，因此，斜墻的密實(shí)度較差，部分地段出現(xiàn)了較大程度的透水。在內(nèi)壩坡右側(cè)距壩軸約5～12m間段中產(chǎn)生了滲透破壞變形，壩體出現(xiàn)了塌陷（長(zhǎng)10m，寬8m），雖然后來(lái)對(duì)此段進(jìn)行了相應(yīng)的處理，但是斜墻部位和反濾料質(zhì)量較差的部分由于沒(méi)有處理仍然存在著不安全隱患。經(jīng)過(guò)水文地質(zhì)試驗(yàn)，粘土斜墻部位的透水性已經(jīng)超過(guò)了規(guī)程的要求值。

（處理方案選擇及施工）

在處理大壩病險(xiǎn)中先后提出過(guò)四種處理方案，分別為換土重做粘土斜墻、就地翻壓處理、復(fù)合土工膜防滲以及灌漿。由于復(fù)合土工膜具有防滲性能好、應(yīng)變形能力強(qiáng)以及施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)合工程的實(shí)際情況以及透水性超過(guò)規(guī)程規(guī)定的要求值等選擇復(fù)合土工膜防滲鋪蓋方案進(jìn)行處理。

為了不影響水庫(kù)正常蓄水，土工膜的施工安排在第二年3月初～5月底進(jìn)行，總工期92天。主要施工步驟是：拆除原護(hù)坡石→基礎(chǔ)開(kāi)挖→鋪膜壩面開(kāi)挖清理并夯實(shí)→防滑槽開(kāi)挖→周邊接合槽開(kāi)挖→鋪下墊層→土工膜鋪設(shè)、薄膜連接→鋪上墊層→回填防滑槽及保護(hù)層→周邊接合槽回填→鋪反濾過(guò)渡層→護(hù)坡支砌→檢查驗(yàn)收。

2.3 加筋土擋墻的應(yīng)用 極限平衡法和有限元法是目前加筋土擋墻設(shè)計(jì)的兩種類(lèi)型。由于不能夠準(zhǔn)確協(xié)調(diào)的建立緊材和填土兩者之間的本構(gòu)關(guān)系，而加筋土擋墻采用的筋材有兩種，因其抗拉模量不同并缺乏破壞準(zhǔn)則，工程中幾乎都采用極限平衡法。而有限元法僅作為一種輔助的對(duì)比方法。

（加筋土墊層設(shè)計(jì)與施工）

采用圓弧法計(jì)算加筋墊層的抗深層滑動(dòng)，根據(jù)實(shí)踐我們看出提高的穩(wěn)定平安系數(shù)較小，表明現(xiàn)有的穩(wěn)定分析方法不能反映筋材起到的全部作用。相關(guān)研究認(rèn)為，潛在的滑動(dòng)面在加筋后可能會(huì)往深處發(fā)展，受到局部限制以及地基中應(yīng)力分布的變化，地基土的側(cè)向位移也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，但在計(jì)算中沒(méi)有計(jì)入這些有利因素，因此分析方法有待改進(jìn)。

2.4 反濾方面的應(yīng)用 在水利工程中一定要注意水土流失的問(wèn)題，如果土粒過(guò)量的流失就會(huì)造成管涌和流土破壞，當(dāng)土中的水從細(xì)粒土流向粗粒土或從土內(nèi)向外溢出的時(shí)候，如果沒(méi)有反濾層的保護(hù)，土粒就會(huì)隨著水流的作用被帶出土體以外。傳統(tǒng)的反濾材料采用的是砂礫粒，由于砂礫的粒徑不同一般要分2-3層進(jìn)行鋪設(shè)，因此施工工藝相對(duì)而言比較復(fù)雜。工程上經(jīng)常采用土工織物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的顆粒層，主要是由于兩者的過(guò)濾功能是一樣的。在地下水的滲流作用下，采用土工織物不但有效的防止了土顆粒過(guò)量流失而造成的破壞，同時(shí)還能達(dá)到順利排泄水流的效果，有效的避免了由于孔隙水壓升高而造成的土體失穩(wěn)。

第5篇：土工合成材料的作用范文

關(guān)鍵詞:土木合成材料 運(yùn)用 施工工藝

一、目前我國(guó)瀝青路面存在的問(wèn)題

瀝青路面以其行車(chē)舒適、噪音低、揚(yáng)塵少、易維修等優(yōu)點(diǎn)已占據(jù)我國(guó)公路建設(shè)的主導(dǎo)地位。然而,其中存在的弊端隨著車(chē)輛的不斷增加和人們過(guò)往的日益頻繁,嚴(yán)重影響了瀝青路面的使用效果。

一是使用壽命短,目前我國(guó)的瀝青混凝土路面中使用壽命較長(zhǎng)的為8年～12年,普遍短于設(shè)計(jì)使用壽命的15年～20年,再加上由于自然環(huán)境的影響和運(yùn)行狀況不良等因素,有的路面甚至剛剛使用了3、5年就需要整體翻修改造。費(fèi)工費(fèi)料不說(shuō),還嚴(yán)重影響人們的生活正常秩序。

二是路面的早期破壞嚴(yán)重,有的新路面開(kāi)通后短的2、3年之內(nèi),長(zhǎng)的8年左右就出現(xiàn)坑糟、開(kāi)裂、車(chē)轍、剝落、泛油、抗滑性能不足等病害而需要維修。這些原因,除了交通量增長(zhǎng)過(guò)快,重載、超載嚴(yán)重,使道路長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)以外,主要是設(shè)計(jì)和施工方面的原因,比如材料(瀝青、骨料等)性能差,導(dǎo)致路面抵抗拉應(yīng)力(如冷熱、干濕的脹縮應(yīng)力、荷載彎拉與疲勞應(yīng)力、反射裂縫的擴(kuò)張應(yīng)力等)、剪應(yīng)力、滲水和粘結(jié)老化等能力相對(duì)不足。

以上兩方面的弊端非常嚴(yán)重地影響了行車(chē)的舒適性和行車(chē)的安全性?？上攵?路況差,必然增加行駛難度,造成駕駛?cè)藛T緊張,降低運(yùn)輸效率,增加油耗,直接影響市政道路運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,并帶來(lái)不良社會(huì)影響。

二、土工合成材料的類(lèi)型

“土工合成材料”是從80 年代后期興起的早期稱(chēng)之為“土工布”、“土工織物”、“土工織物與土工膜”等系應(yīng)用于土木工程中的合成纖維織物的統(tǒng)稱(chēng)。隨著高分子化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展合成纖維新品種和高分子合成新材料均不斷出現(xiàn)這些新型材料已超越“織物”的范疇其產(chǎn)品或組合產(chǎn)品均相繼在巖土工程中得到廣泛的應(yīng)用故而統(tǒng)稱(chēng)為“土工合成材料”。目前應(yīng)用于強(qiáng)瀝青路面的土工合成材料主要有塑料格柵、玻璃纖維格柵和土工織物。

(1)塑料格珊和玻纖網(wǎng)均為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在瀝青路面中作用機(jī)理也完全相同。所不同的是塑料格柵剛度較小,延伸性較大,在路面結(jié)構(gòu)中能夠以較大的變形吸收應(yīng)力,從而減少應(yīng)力集中;玻璃纖維網(wǎng)剛度較大,且本身強(qiáng)度很高,能夠依靠自身的剛度擴(kuò)散應(yīng)力分布范圍,承受較大的應(yīng)力。

(2)土工織物是透水性的平面土工合成材料。按制造方法分為無(wú)紡(非織造)土工織物和有紡(織造)土工織物。無(wú)紡?fù)凉た椢锸怯杉?xì)絲或纖維按定向排列或非定向排列并結(jié)合在一起;有紡?fù)凉た椢锸莾山M平行細(xì)絲或紗按一定方式交織而成的織物。

(3)玻纖聚酯防裂布是玻璃纖維和聚酯纖維的混合物,利用玻璃纖維的強(qiáng)度和聚酯纖維的柔韌特性生成的防裂布,提高了二種原料的優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)了單一材料的缺陷。防裂布通過(guò)與瀝青材料熱熔后形成的一個(gè)結(jié)構(gòu)層,具有防水耐熱和耐腐的物理特性,并具有膨脹系數(shù)低,韌性好。

三、土工合成材料在瀝青路面中的運(yùn)用

據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),公路工程中應(yīng)用的土工合成材料已占其全部用量的1/3以上。我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)80年代,就在各地陸續(xù)開(kāi)展了土木合成材料在路面工程中應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。迄今為止應(yīng)用于強(qiáng)瀝青路面的土工合成材料最廣泛的主要是塑料格柵、玻璃纖維格柵、土工織物和玻纖聚酯防裂布。

(1)選擇合適的土工合成材料

在一般車(chē)輛荷載作用下,公路三層結(jié)構(gòu)的動(dòng)穩(wěn)定度基本上取決于表層,而與中、下層關(guān)系不大。在目前廣泛使用重交通道路瀝青和規(guī)范規(guī)定的混合料骨料級(jí)配條件下,如果在面層下部或底面合理采用適合的土工合成材料,既可提高面層的抗裂、防滲性能,還可以對(duì)基層或路基承載能力的提高發(fā)揮作用,不僅能夠相對(duì)節(jié)省造價(jià)和不增加施工難度,而且維修周期將有效延長(zhǎng),破損程度也將減輕。

比如純水泥混凝土承擔(dān)更高荷載作用時(shí),如果只考慮水泥的力學(xué)性能或骨料的配合比而不加入適當(dāng)?shù)匿摻?高分子聚合物等非金屬)來(lái)承擔(dān)它工作中過(guò)大的拉、壓、剪應(yīng)力,那么它至今也不會(huì)獲得如此廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB 50290-98)第7.6節(jié)及交通部標(biāo)準(zhǔn)《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(JTJ/T019-98)第七章規(guī)定,為了減少或延緩新建道路基層(因干縮作用)或舊路面(各種拉應(yīng)力作用)已有裂縫向上新鋪面層反射,可以選用非織造針刺土工織物,其單位面積質(zhì)量(g/)不大于200,極限抗拉強(qiáng)度不小于8kN/m,耐溫性宜在170℃以上。也可選用玻纖網(wǎng),其孔眼尺寸宜為瀝青混凝土面層的混合骨科最大粒徑的0.5～1.0倍,極限抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于50kN/m,最大負(fù)荷延伸率不大于3%.不過(guò)二者在面層下面實(shí)際所起的作用機(jī)理和效果是多方面的,既有相同但又有區(qū)別。

(2)玻璃纖維材料的應(yīng)用

近年來(lái)剛剛出現(xiàn)的玻璃纖網(wǎng)具有高抗拉強(qiáng)度和摸量,無(wú)長(zhǎng)期蠕變且熱穩(wěn)定性好,表面經(jīng)處置后與瀝青相容性、材質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性和望個(gè)嵌鎖骨料的作用均較好。因此它鋪在瀝青混凝土面層下部或底面時(shí),能使面層抗變形能力增強(qiáng)。同時(shí)由于它攤鋪的面積一般較大,有時(shí)是在整路段全鋪,面層上輪軸荷載帶來(lái)的壓力、次生彎拉應(yīng)力、箭力以及溫度拉應(yīng)力求會(huì)在界面變形相容條件下轉(zhuǎn)由它承擔(dān),并通過(guò)它在其覆蓋范圍內(nèi)得到擴(kuò)散,從而使面層抗疲勞強(qiáng)度獲得提高、抗車(chē)轍及鼓包能力增強(qiáng),同時(shí)還可減少?gòu)澇林怠?/p>

2004年,廣(州)至惠(州)高速公路K75+150～K84+940段路基設(shè)計(jì)寬為35 m,瀝青路面為雙向4車(chē)道。路面基層驗(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)局部路段出現(xiàn)了縱橫交錯(cuò)裂縫。從抽芯檢查情況看,裂縫深度已貫穿整個(gè)上基層,屬于不正常的基層質(zhì)量問(wèn)題。初步分析認(rèn)為施工不規(guī)范產(chǎn)生裂縫。處理方案采用了萊蕪市土工合成材料有限公司生產(chǎn)的玻纖格柵,規(guī)格為BJG50―50。廣惠高速公路全線通車(chē)已近7年,經(jīng)過(guò)日曬雨淋、車(chē)載運(yùn)行,從目前通車(chē)情況來(lái)看,玻纖格柵處理基層裂縫效果較為理想

(3)半剛性基層瀝青路面的施工技術(shù)

當(dāng)前,特別是在等級(jí)較高的公路由于是由石灰土、水泥穩(wěn)定粒料、二灰穩(wěn)定土(粒料)等作為基層或底基層。其半剛性基層剛度較大,受溫度影響容易產(chǎn)生收縮裂縫;同時(shí),半剛性基層在施工之后由于水分變化也易產(chǎn)生干縮裂縫。這些裂縫在半剛性基層成型過(guò)程和使用中,不但不會(huì)減少,而且會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)重。在交通荷載和環(huán)境因素的長(zhǎng)期綜合作用下,這些裂縫逐漸擴(kuò)展至瀝青面層,這種裂縫常被稱(chēng)為反射裂縫。為了防止這些裂縫的反射,我們可以借鑒國(guó)外的一些經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合自身實(shí)際采取以下措施:

首先,我國(guó)一些地區(qū),通過(guò)在石灰土基層上修筑-碎石過(guò)渡層,然后在碎石層上修筑瀝青面層,利用碎石層來(lái)減緩反射裂縫的出現(xiàn);在國(guó)外,多半是修筑較厚的瀝青面層,但這種方法造價(jià)比較昂貴。近年來(lái),由于一些新材料的出現(xiàn),用土工織物、橡膠瀝青、玻纖格柵等方法來(lái)防止或延緩反射裂縫,取得了一定的效果。英國(guó)使用一種聚合物網(wǎng)格"Tenser ARI"來(lái)加強(qiáng)瀝青路面,使路面的疲勞開(kāi)裂壽命延長(zhǎng)了10年,在防止反射裂縫的車(chē)轍方面,道路使用壽命是原來(lái)的3倍。

其次,為減輕反射裂縫,我們還可以從改變半剛性材料的溫度和濕度敏感性入手,例如,在半剛性材料中摻入骨料和乳化瀝青等,以減少它們的濕縮和干縮系數(shù)。

再次,由于半剛性基層的裂縫是不可避免的。那么對(duì)于它的力學(xué)分析,如仍用連續(xù)介質(zhì)力學(xué),就會(huì)產(chǎn)生較大的差誤。因此,我們可以用斷裂力學(xué)原理對(duì)它進(jìn)行分析。特別在裂縫的尖端,由于應(yīng)力集中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的應(yīng)力場(chǎng),對(duì)于設(shè)計(jì)各種防裂措施都是十分必要的。

(4)土工合成材料在施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

首先,土工合成材料鋪筑時(shí),應(yīng)先將一端固定,然后緊勒,使張拉伸長(zhǎng)率控制在1.0%-1.5%之間,固定另一端。

其次,在施工時(shí)如果采用玻璃纖維網(wǎng),那么最好先鋪設(shè)玻纖網(wǎng),再灑布熱瀝青作粘層油(0.4―0.6kg/m2)。而土工織物在使用前宜先灑粘層油,再鋪土工織物,最后灑布粘層油(0.4～0.6kg/m2)。

第三,施工車(chē)輛不得在土工合成材料上轉(zhuǎn)彎、急剎車(chē),如攤鋪機(jī)在其上打滑,應(yīng)在粘層油土灑石屑。

參考文獻(xiàn):

第6篇：土工合成材料的作用范文

關(guān)鍵詞：土工合成材料 防汛搶險(xiǎn) 新的應(yīng)用

Abstract: the geosynthetics used in civil engineering application is the floorboard of the synthetic materials. Since since introduced into China, because of its material properties for engineering application with the new technology and new methods. Especially in flood control and emergency rescue, the strengthening of geosynthetic materials (reinforcement), thin water flow, segregation filtering and other practical function, can be a very good improving engineering quality, will be difficult problem easier, and can produce larger production and social benefits, save engineering capital, on the ecological environment protection has also played a positive role.

Keywords: geosynthetic materials flood control and rescue the new application

中圖分類(lèi)號(hào)：O434.19文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1引言

我國(guó)是一個(gè)洪澇災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家，每年水災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大，面對(duì)無(wú)情的洪澇災(zāi)害，國(guó)家每年都在不斷提高防汛搶險(xiǎn)技術(shù)與設(shè)備，其中，土工合成材料等新型材料的應(yīng)用，得到了國(guó)家的大力支持，到目前為止，由于土工合成材料在大小水災(zāi)險(xiǎn)情中的出色表現(xiàn)，國(guó)家防汛抗旱總指揮部已將土工合成材料作為防汛主要物料，各水災(zāi)頻發(fā)流域都大量?jī)?chǔ)備了土工合成材料。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)由于科研資金投入不夠和現(xiàn)實(shí)技術(shù)落后等多方面原因，采用的防汛搶險(xiǎn)方法較為原始和低效，通常采用填裝沙石，土料的麻袋等，這種方法成本低廉，效果優(yōu)良，目前任然是大家樂(lè)于采用的方法。但是由于這些材料體積大，重量重的特性，造成了沙袋質(zhì)量不一，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)輸十分不便等種種困難。而土工合成材料密度小，極強(qiáng)的透水性，良好的耐腐蝕性等特點(diǎn)，很好地完成了傳統(tǒng)材料無(wú)法完成的任務(wù)。另外，土木合成材料的使用 ，大大減少了沙石，土料等自然資源的消耗，符合循環(huán)發(fā)展的自然規(guī)律，對(duì)環(huán)境保護(hù)作用明顯，因此，在我國(guó)的發(fā)展前景十分寬廣。

2 土木合成材料在防汛搶險(xiǎn)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1堤壩坍塌閑情的搶護(hù)

堤壩坍塌是堤壩臨水面在水流長(zhǎng)期沖刷下，岸堤段形成頂沖，頂沖沖刷岸腳，在高水位時(shí)，岸底的土壤長(zhǎng)期浸泡，吸水飽和，抵抗剪力強(qiáng)度大大降低，當(dāng)?shù)虊蝺?nèi)水流在人工引流等操作下，水位突然下降，堤岸底部突然失去水的壓力的支持，松軟的土壤脫落，使水流從堤壩的迎水面大量流出，威脅整個(gè)壩體安全，這時(shí)如果不及時(shí)排除險(xiǎn)情，將造成整個(gè)壩體潰崩。這時(shí)可以采用在壩體臨水面墊大塊石料、高強(qiáng)度的土工材料網(wǎng)籠、編織袋土枕等措施進(jìn)行搶險(xiǎn)。如堤岸發(fā)生的險(xiǎn)情嚴(yán)重，可以在堤岸的臨水面填土還坡，使臨水面的外邦頂面與坡面齊平。

實(shí)例：安徽淮河花家湖段500米堤壩全線坍塌。2007年7月，淮河花家湖段堤壩連續(xù)發(fā)生4次大規(guī)模坍塌，花家湖段堤壩最大坍塌距離200米，最短的一段也有35米。此段堤壩保護(hù)著一萬(wàn)畝良田、一個(gè)大型煤礦和一個(gè)大型發(fā)電廠。目前塌陷的老壩已經(jīng)基本失去抵擋作用，一旦搶護(hù)不力，可能導(dǎo)致整個(gè)工程壩體自上而下逐個(gè)坍塌，由于失去了大壩的阻擋，淮河水已經(jīng)將大堤內(nèi)側(cè)斜坡沖垮，河水正在吞噬大堤。在這種危急形勢(shì)下，搶險(xiǎn)指揮部按照“先急后緩，搶修大壩”的原則，采用4層木樁所代替原來(lái)的舊壩體，各層木樁和每一根木樁之間都用鐵絲緊密連接，各層木樁之間再用沙袋填實(shí)，形成新的堤壩對(duì)大壩進(jìn)行搶護(hù)，其中采用填充土工反濾布長(zhǎng)管袋對(duì)坡體和岸根進(jìn)行了加固，效果很好，使險(xiǎn)情較快得到了控制。

2.2 堤壩管涌和流土險(xiǎn)情的搶護(hù)

由于水流的滲流作用，在汛期，堤壩的堤岸和壩底的根基的薄弱處的土壤顆粒被水流帶走，這是往往是管涌和流土險(xiǎn)情的高發(fā)期。如果不及時(shí)處理，會(huì)造成地面沉降，壩體坍塌等危害。對(duì)于管涌，流土搶險(xiǎn)，主要措施是在災(zāi)情發(fā)生地點(diǎn)構(gòu)筑圍井和反濾層，傳統(tǒng)的搶護(hù)技術(shù)大致可分為圍井反濾法，反濾鋪蓋法和透水滲壓法等。近年來(lái)，隨著土工合成材料的出現(xiàn)，一些新的管涌，流土搶護(hù)方法在淮河，長(zhǎng)江流域防汛搶險(xiǎn)救災(zāi)中得到應(yīng)用。

實(shí)例：江蘇省徐州市銅山區(qū)張集鎮(zhèn)楊洼水庫(kù)潰堤決口南堤壩塌。2011年10月下旬，銅山區(qū)張集鎮(zhèn)境內(nèi)楊洼小型平原水庫(kù)南堤壩放水發(fā)生管涌坍塌險(xiǎn)情，左右涵洞的堤壩被水沖開(kāi)，造成部分庫(kù)水下泄，該堤段由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，造成壩體面失修，整個(gè)壩體抗水壓強(qiáng)度大大降低，如果管涌擴(kuò)大，很有可能發(fā)生決堤，搶險(xiǎn)開(kāi)始時(shí)，采用傳統(tǒng)的技術(shù)，險(xiǎn)情并沒(méi)有得到很好的控制，后采用裝備式圍井，才起到了很好的效果。與傳統(tǒng)方法相比，裝配式圍井安裝便捷，效果好，省時(shí)間，能大大提高搶險(xiǎn)速度，節(jié)約搶險(xiǎn)時(shí)間，并降低搶險(xiǎn)強(qiáng)度。裝配式圍井法搶險(xiǎn)主要過(guò)程為：1，確定裝配式圍井的安裝位置，以管涌處為中心，設(shè)定圍井大小。2，開(kāi)設(shè)溝槽，使用開(kāi)槽機(jī)開(kāi)一條深20~30cm的溝槽。3，將預(yù)算設(shè)定的單元圍板置于溝槽中。4，將單元圍板上的止水復(fù)合土工膜依次固定。5，用土將單元圍板內(nèi)外的溝槽進(jìn)行回填。6，檢查驗(yàn)收。采用由土工合成材料為基礎(chǔ)的新型管涌土流處理辦法，使得此次險(xiǎn)情得到了很好的處理。

2.3 裂縫險(xiǎn)情的搶護(hù)

堤壩裂縫較為常見(jiàn)，按照其裂縫走向，可以分為龜裝裂縫，橫向裂縫，縱向裂縫，內(nèi)部裂縫等四種，壩體裂縫的出現(xiàn)，是堤壩由于沉降，水體沖刷，壩體材料變形等原因造成的壩體開(kāi)裂現(xiàn)象，如不及時(shí)處理，在汛期，壩體很可能會(huì)坍塌，裂縫隱患的排除，是汛期險(xiǎn)情搶護(hù)的基礎(chǔ)保障工作。對(duì)于輕微的裂紋，可以采用從裂縫口灌干沙土的方式，之后用土工薄膜覆蓋裂縫口，再用高粘度的土質(zhì)覆蓋在土工薄膜表面封口，防止水體進(jìn)入。對(duì)于較為嚴(yán)重的裂縫，要在壩體的迎水面覆蓋土工薄膜，在壩體上隔3~5米與裂縫方向垂直挖槽，填上與壩體相同的材料，并用粘土封口。

實(shí)例：江蘇石港抽水站出水池北堤一公里內(nèi)現(xiàn)9處堤頂裂縫險(xiǎn)情。2003年8月，在石港抽水站出水池巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩上開(kāi)了許多裂縫，如果不及時(shí)處理會(huì)造成滑坡甚至垮堤，進(jìn)而可能造成入江水道淮水倒灌，導(dǎo)致引江洞破裂.最寬的裂縫至少有4mm寬，長(zhǎng)約50米。該水出水站下游還有10多戶(hù)村民，一旦裂縫坍塌，將帶來(lái)巨大財(cái)產(chǎn)損失。對(duì)于4mm的裂縫，采取了在堤壩的另一側(cè)打樁進(jìn)行封堵，4米高的樹(shù)樁間隔一米，纏上鐵絲網(wǎng)一字排開(kāi)，然后填補(bǔ)土袋封死等方式搶修。采用這種方式，很好地排除了裂縫險(xiǎn)情，保障了大壩安全。

2.4：較大面積散浸險(xiǎn)情的搶護(hù)

散浸是當(dāng)?shù)虊钨|(zhì)量差，或者年久失修時(shí)，水從壩體的被水坡面滲出呈現(xiàn)窖潮現(xiàn)象，容易出現(xiàn)混水，壩體被水坡面土質(zhì)松軟，壩體坍塌等險(xiǎn)情。散浸險(xiǎn)情處理方式一般分兩種：1用土工合成材料貼坡排水。2堤坡開(kāi)挖導(dǎo)滲。

實(shí)例：監(jiān)利縣長(zhǎng)江干堤盧家月嚴(yán)重散浸。1998年8月，在監(jiān)利縣長(zhǎng)江干堤盧家月樁號(hào)563十085～563十105長(zhǎng)20m范圍內(nèi)，堤內(nèi)肩向下垂0.7m以下堤內(nèi)坡嚴(yán)重散浸。險(xiǎn)情發(fā)生后，對(duì)嚴(yán)重散浸采取堤內(nèi)坡開(kāi)溝砂石導(dǎo)濾處理，溝寬0.3m，內(nèi)填黃砂、碎石；在渾水洞上用袋土筑直徑lm的圍井，高0.5m，內(nèi)填黃砂、碎石各0.2m；堤外用防汛袋土外幫長(zhǎng)30m截滲，面寬5m，高出水面0.5m。經(jīng)8個(gè)多小時(shí)搶護(hù)，嚴(yán)重散浸滲水減輕，渾水洞變成死水，并用土工材料在坡面實(shí)施了貼坡排水作業(yè)，有效的處理了險(xiǎn)情。

3、結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的防汛搶險(xiǎn)材料相比，土工合成材料擁有使用簡(jiǎn)單，消耗資源較少，節(jié)省操作時(shí)間，降低工作強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益等優(yōu)點(diǎn)，雖然在我國(guó)起步較晚，但是，發(fā)展較快，已經(jīng)在我國(guó)長(zhǎng)江，黃河，淮河等洪災(zāi)頻發(fā)流域顯現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，也得到了國(guó)家的大力支持，國(guó)家每年為土工合成材料的研究與推廣設(shè)立了專(zhuān)門(mén)的經(jīng)費(fèi)，相信土工合成材料在我國(guó)的前景是十分廣闊的。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫亞林．堤防工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)．北京：中國(guó)建筑出版社，2000

[2]《現(xiàn)代鋼管混凝土結(jié)構(gòu)》(2003年4月第1版)人民交通出版社蔡紹懷著．

第7篇：土工合成材料的作用范文

關(guān)鍵詞：土工格柵， 路基， 不均勻沉降

Abstract: the roadbed fill in taking on both sides of the mechanical structure dig quite different, appear easily uneven settlement, seriously affect the service life of the road, railway, therefore, this place become guarantee the quality of the key parts of the road. For such part of the way was using the conventional treatment RCC layer, but the effect is not good. This article through the examples of engineering application introduced in roadbed fill the dig imbuing laid grille reduce subsidence and control the uneven settlement construction method, construction to provide the reference for the similar projects.

Keywords: grille, roadbed, uneven settlement

中圖分類(lèi)號(hào)：U213.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

土工格柵作為我過(guò)90年代從意大利引進(jìn)的土工施工技術(shù)，在解決鐵路和高速公路填方路基不均勻沉降的問(wèn)題上發(fā)揮了重要的作用。浙贛鐵路橫跨江西、浙江兩省，大部分位于江西省中部，地形較復(fù)雜，氣候潮濕，高填深挖比較多，線路經(jīng)過(guò)地區(qū)以東部以平原、西部以丘陵山地為主，軟基多。山區(qū)地段填方高度達(dá)到了25米，浙贛鐵路提速改造工程對(duì)于路基的穩(wěn)定性，工后沉降要求較高，解決路基的沉降量，和保持路基的穩(wěn)定性成為路基施工中的重要的技術(shù)問(wèn)題。浙贛鐵路提速改造工程九標(biāo)段在路基填挖交界處以及半挖半填地段，除了采用A、B類(lèi)土作為填料并按規(guī)范做好碾壓外，還鋪設(shè)了一定數(shù)量的土工格柵來(lái)控制路基的沉降。通過(guò)沉降觀測(cè)，路基經(jīng)過(guò)一個(gè)雨季后的工后沉降量不到10mm。通過(guò)工程施工試驗(yàn)證明，在路基的填挖結(jié)合部位鋪設(shè)一定數(shù)量的土工格柵可以改變土體的力學(xué)性能，有效的克服路基的不均勻沉降問(wèn)題，保持路基的穩(wěn)定性。

1 土工格柵的特點(diǎn)

土工格柵是一種用高密度聚乙烯（HDPE）等聚合物為主要材料，加入了一定的防紫外線，抗老化助劑，經(jīng)擠壓加工再拉伸制作而成的格柵狀土工合成材料。或以高強(qiáng)度化纖為原料制作的格柵狀土工合成材料。根據(jù)材料在平面的兩個(gè)方向上抗拉強(qiáng)度的不同，有單向土工格柵（TGDG）和雙向土工格柵（TGSG），同時(shí)按抗拉強(qiáng)度的大小，又有多種型號(hào)的單向和雙向土工格柵。

本工程中使用的是TGSG25-35型雙向拉伸聚乙烯土工格柵，其縱向強(qiáng)度均勻，耐久性好，具有很高的抗拉強(qiáng)度、柔韌性、延展性以及較高的抗疲勞性能。在土木工程應(yīng)用中，主要有加筋、壓實(shí)、抗變性和隔離作用。此外，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可使空隙水壓力更快的消散，借助于格柵網(wǎng)面層的高摩阻力而產(chǎn)生的高抗拉強(qiáng)度，可以增加結(jié)構(gòu)層材料的整體性和剪切強(qiáng)度。

2 理論依據(jù)淺析

按摩擦加筋原理解釋為：土工格柵布設(shè)于填挖交界、半填半挖部位的路基中，沉降量小的一端相當(dāng)于錨固端，沉降量大的一端則相當(dāng)于自由端，自由端下沉?xí)r的剪切破壞受土工格柵的約束，土工格柵企圖從錨固端拉出，而錨固端受到其上部土體的重力作用所產(chǎn)生的摩擦力的影響阻止了自由端的下沉，從而維持了土體的穩(wěn)定性，也就控制了路基的不均勻沉降。摩擦力T的大小與上部土體的重量N，摩擦系數(shù)F以及錨固端長(zhǎng)度成正比關(guān)系：T=2FLγ（γ代表覆蓋土的容重）。

3 土工格柵布設(shè)的一般規(guī)定

3.1 土工格柵布設(shè)地段

土工格柵布設(shè)在沉降量有差異的地段，主要包括路基填挖交界處（圖一）、半挖半填地段（圖二）以及路基幫寬填筑地段（圖三）。

圖一：路基縱向填挖結(jié)合部土工格柵布置圖

圖二：路基橫向填挖結(jié)合部土工格柵布置圖

圖三：并修、撥移路堤幫填地段

3.2 土工格柵布設(shè)層位

在進(jìn)行路基施工過(guò)程中,布設(shè)土工格柵的最佳層位應(yīng)使摩擦力T盡量靠近極限抗拉強(qiáng)度。充分考慮工程投資、工期及土工格柵在保證路基質(zhì)量方面的輔助作用，確定土工格柵布設(shè)在路基頂面以下200cm（路基幫寬填筑地段為150cm）位置。路基縱向填挖交界處沿縱向設(shè)臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于1m，臺(tái)階底設(shè)置2～4%向內(nèi)傾斜的坡度，按臺(tái)階設(shè)土工格柵。路基橫向填挖結(jié)合部在路槽頂面以下200cm位置設(shè)土工格柵，間距1.5m，設(shè)2～4層。

3.3 土工格柵布設(shè)方向

土工格柵的布設(shè)根據(jù)挖填結(jié)合部形式的不同采取不同的布設(shè)方向。在路基填挖交界處，土工格柵縱向與路線縱向平行布設(shè)；在路基半填半挖處，土工格柵縱向與路線縱向垂直布設(shè)。

4 土工格柵鋪設(shè)具體措施

4.1 土工格柵材料準(zhǔn)備

本工程選用土工格柵材料的縱向屈服伸長(zhǎng)度率≤13%，橫向屈服延伸率≤16%，每延米縱向拉伸屈服強(qiáng)度≥25KN/m，每延米橫向拉伸屈服強(qiáng)度≥35KN/m的雙向型土工格柵TGSG25-35。鋪設(shè)前對(duì)有褶皺的土工格柵，一定要拉直整平。

4.2 土工格柵鋪設(shè)

采用預(yù)拉加筋工藝鋪設(shè)土工格柵。鋪設(shè)時(shí)先整平清掃下承層，然后攤開(kāi)土工格柵，沿土工格柵縱向利用人工預(yù)拉，使其承受一定的預(yù)應(yīng)力，并利用U型釘固定在路基上。施工過(guò)程中不允許出現(xiàn)土工格柵鼓包、斷裂現(xiàn)象。

土工格柵鋪設(shè)要求幅之間縱向采取密貼排放，橫向采用連接棒連接或搭接法連接，連接強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，橫向接縫錯(cuò)開(kāi)不小于1m?？v向搭接采用重疊或捆綁的方法，重疊搭接長(zhǎng)度不小于30cm，捆綁搭接長(zhǎng)度過(guò)不小于10cm，捆綁法用聚乙烯繩螺旋式的將上下格柵條捆綁在一起。鋪設(shè)時(shí)使格柵與土層密貼，每隔一定距離用U型釘將格柵固定。

格柵鋪設(shè)后及時(shí)用砂或其他滲水材料覆蓋40cm厚，并按設(shè)計(jì)要求鋪回折段砂，外邊逐幅回折1m，用砂壓住，然后進(jìn)行整平、壓實(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.3 鋪設(shè)土工格柵的路基碾壓

對(duì)鋪設(shè)土工格柵的路基進(jìn)行碾壓時(shí)，禁止重車(chē)和其它施工機(jī)械直接碾過(guò)土工格柵表面。鋪設(shè)好土工格柵后，每一層填土可在土工格柵旁邊卸土，用推土機(jī)攤鋪土方，碾壓時(shí)采用輕型壓路機(jī)壓實(shí)，避免損傷土工格柵。

4.4 土工格柵保存

土工格柵保存在陰涼的地方，禁止將土工格柵長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽(yáng)光下超過(guò)48h。

5 實(shí)施效果

在路基施工過(guò)程中，通過(guò)在路基填挖交界、半填半挖地段以及路基幫寬填筑地段使用土工格柵不僅保證了路基穩(wěn)定性，而且減小了沉降并控制不均勻沉降。從工程的實(shí)際情況看，路基質(zhì)量穩(wěn)定，無(wú)明顯的路基沉降現(xiàn)象，說(shuō)明土工格柵在保證路基穩(wěn)定性及減少沉降上起到了明顯的成效。

6 應(yīng)用前景

由于土工合成材料所具有的功能和特征性及其在工程實(shí)踐中的卓越成效，現(xiàn)在土工合成材料己經(jīng)廣泛應(yīng)用于鐵路、公路工程的路基、路面、排水、防護(hù)等各種結(jié)構(gòu)中。

——加筋土擋土墻公路旁邊和垂直擋土墻中加鋪土工合成材料，可提高擋墻的承載能力。

——路面、路基增強(qiáng)土工合成材料可用于公路路面、路基的補(bǔ)強(qiáng)，尤其是在軟地基的公路，解決了路面裂縫、車(chē)轍壓痕問(wèn)題，可大大提高路面、路基的承載力和使用壽命。

——邊坡防護(hù)用土工合成材料鋪在鐵路、公路邊坡上，可防邊坡上的石塊和泥土滑落到路上，危及行車(chē)安全。

第8篇：土工合成材料的作用范文

關(guān)鍵詞：公路施工；加筋技術(shù)；質(zhì)量控制

為了保證公路工程在完工以后的使用質(zhì)量，在施工中，就必須要對(duì)公路的質(zhì)量進(jìn)行控制，采取必要的措施，強(qiáng)化路基、路堤、路面的質(zhì)量。加筋技術(shù)的應(yīng)用提高了公路的剛度和韌度，使公路的質(zhì)量大幅度提高，因此有必要對(duì)該技術(shù)在施工中的一些應(yīng)用進(jìn)行分析和介紹。

1、路面加筋

目前，公路建設(shè)中路面結(jié)構(gòu)主要采用土工合成材料進(jìn)行加筋，并得到了廣泛的實(shí)踐和應(yīng)用。為了延緩或減少路面反射裂縫的數(shù)量，降低瀝青路面的車(chē)轍，路面工程主要是用土工合成材料加筋技術(shù)。半剛性基層瀝青路面中采用加筋技術(shù)能提高基層的使用壽命。路面加筋技術(shù)防治裂縫的方法主要有：①路面面層的上部用土工合成材料加筋，降低溫度導(dǎo)致的裂縫，強(qiáng)化路面表層，減少車(chē)轍，路面的使用壽命就能提高。②在瀝青路面新路施工中，基層出現(xiàn)裂縫時(shí)，為了降低反射裂縫的影響，則在公路基層和面層采用土工合成材料進(jìn)行加筋處理。③如果是老路補(bǔ)強(qiáng)、舊水泥混凝土路面加鋪瀝青或混凝土路面、橋頭和橋面路面鋪裝中采用土工合成材料進(jìn)行加筋處理，就可以有效的防止反射裂縫。

2、路堤加筋

對(duì)路堤進(jìn)行加筋處理，主要是為了減小和控制路基的不均勻下沉，提高路基的穩(wěn)定性。路堤加筋是利用加筋材料能承受拉力的特點(diǎn)和加筋材料與土層之間存在的摩擦力形成一定的抗滑力，從而使公路路堤的穩(wěn)定性提高，加筋材料的使用也大大的分散了路堤承受的負(fù)荷，使道路的路堤整體性增強(qiáng)，降低不均勻的下沉的現(xiàn)象，土工合成材料可以選用土工織物、土工格柵、土工網(wǎng)等材料進(jìn)行路堤加筋，選用的土工合成材料必須具有足夠的抗拉強(qiáng)度和比較高的具有較高的頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度和握持強(qiáng)度。

2.1設(shè)計(jì)計(jì)算

加筋材料的鋪設(shè)范圍、鋪設(shè)層數(shù)都要通過(guò)對(duì)加筋路堤土工合成材料錨固長(zhǎng)度計(jì)算和平面穩(wěn)定驗(yàn)算等穩(wěn)定計(jì)算來(lái)確定。一般對(duì)加筋路堤堤身穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性驗(yàn)算都采用圓弧條分法來(lái)計(jì)算，以求出相應(yīng)的臨界滑動(dòng)面和安全系數(shù)的最小值，如果路堤下方地基是較淺層的軟土層時(shí)，則需要驗(yàn)算加筋路堤的平面滑動(dòng)的穩(wěn)定性，這些計(jì)算方法在我國(guó)公路設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中已經(jīng)通過(guò)規(guī)范形成了一套相對(duì)較成熟的計(jì)算方式。

2.2提高路基穩(wěn)定性

路堤的穩(wěn)定性出現(xiàn)故障時(shí)，可以采用土工合成材料進(jìn)行加筋處理，這樣就可以提高路堤的穩(wěn)定性。提高路基穩(wěn)定性需要一個(gè)合理的加筋結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)該根據(jù)道路工程的實(shí)際情況，遵循經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、施工便捷的原則，進(jìn)行綜合的評(píng)定后確定其結(jié)構(gòu)形式。

2.3降低路基不均勻下沉

加筋技術(shù)對(duì)路堤的下沉尤其是不均勻下沉有一定的調(diào)節(jié)和降低作用，這一點(diǎn)在諸多的道路工程都得到了驗(yàn)證，但是目前還對(duì)基本理論的研究還不成熟，尚未建立起一整套完整的計(jì)算方法。其中應(yīng)用反應(yīng)效果比較好的結(jié)果形式主要包含以下幾種：

2.3.1軟土地基處理

在路堤沉降計(jì)算和穩(wěn)定驗(yàn)算沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，就需要對(duì)軟土地基進(jìn)行必要的加固。常用加固方法主要以表1中所列舉：

2.3.2輕質(zhì)材料路堤

為了降低路堤對(duì)地基的承載力，可以采用輕質(zhì)材料填筑路堤。現(xiàn)在我國(guó)已有成功的用粉煤灰填筑路堤的經(jīng)驗(yàn)，可以減輕路堤自重的25%左右。重型擊實(shí)試驗(yàn)法測(cè)定最大干容重為9~12Kn/m3。硅鉆型粉煤灰塑性差、粘性小，但是液限在64%上下，含水量高達(dá)37%~41%，具有較好的壓實(shí)性能。路堤邊坡表層要用l~2m的粘質(zhì)土進(jìn)行包覆，穩(wěn)定邊坡，也利于長(zhǎng)草，頂面用粗粒進(jìn)行封閉，厚度約0.3~0.5m。

2.3.3灰土擠密樁

如果軟土地層的含水量過(guò)小或過(guò)大時(shí)，則需要采取灰土擠密樁。含水量過(guò)大的話(huà)可以往孔內(nèi)填塞石灰粉或干土粉進(jìn)行水分的吸收，方法是邊成孔邊下套管或快速成孔澆灌或成孔以后下套管；如果含水率過(guò)小，就應(yīng)該提前浸濕加固范圍內(nèi)的土層。成孔的順序應(yīng)該是先從外圈入手，然后轉(zhuǎn)圈并間隔進(jìn)行成孔；對(duì)已經(jīng)成的孔要防止受到水的浸濕，最好是當(dāng)天就進(jìn)行回填夯實(shí)；為了避免在夯打的過(guò)程中造成縮頸的堵塞，就應(yīng)該打一個(gè)孔填一個(gè)孔；如果樁孔打的比較密，而且土質(zhì)比較松軟時(shí)，則應(yīng)該采取間隔跳打進(jìn)行夯實(shí)。在施工中，要嚴(yán)格按照質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。

2.3.4橋頭臺(tái)背路基填土加筋

橋頭臺(tái)背路基填上用土工合成材料進(jìn)行加筋處理，主要是利用構(gòu)造物之間的鋪固力、路基填料之間以及土工合成材料間的嵌鎖力和接口摩阻力把路基填充材料和結(jié)構(gòu)物聯(lián)結(jié)在一起，增強(qiáng)路基的整體性，降低兩者之間在外力下的不均勻下沉現(xiàn)象。加筋材料一般采用土工格柵或者土工網(wǎng)，臺(tái)背路基填料一般選用壓實(shí)性能和水穩(wěn)性良好的材料，主要包括碎石土、礫石土或天然砂礫進(jìn)行填充。近些年來(lái)，公路建設(shè)飛速發(fā)展，在公路建設(shè)中的沉降觀測(cè)控制、防止路堤不穩(wěn)定、軟土地基處理技術(shù)等方面也取得了理想的成果。對(duì)軟土地基處理中用沉降速率作為鋪筑路面時(shí)間的下沉控制方法進(jìn)行控制，使得在軟土地基上一次就可以完成高級(jí)路面建設(shè)的技術(shù)核心問(wèn)題得到最終的解決。

2.3.5土工合成材料加固

一般小于3m厚的軟土層就淺層的軟土層，淺層軟土地基可以先在地表鋪設(shè)土工布，再進(jìn)行路堤的填筑，土工布所起的作用主要是分隔、排水、過(guò)濾、和加速凝固等作用，也就取代了常規(guī)的置換方法。軟土層的厚度在3~5m之間時(shí)，就采用土工布和砂墊層聯(lián)合進(jìn)行處理，排水砂墊層厚度可以由50cm降低到30cm。也可以在路堤的下面和地表間鋪設(shè)多層的土工織物，利用材料較高的抗拉韌度去克服地基變形、滑動(dòng)，從而保持路基的穩(wěn)定，通過(guò)控制填土速率，加上超載預(yù)壓，使路基快速固結(jié)。

3、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)

3.1加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)原理

加筋土擋土墻是由填料、面板、筋帶結(jié)合而成。加筋土結(jié)構(gòu)中，填料的自重與外力所產(chǎn)生的側(cè)壓力作用和面板，然后面板上的筋帶連續(xù)元件把側(cè)壓力傳輸給筋帶，筋帶在作用力下會(huì)從填料中被拉出，但是筋帶材料又被壓在子填料下，所以筋帶和填料間的摩擦力就阻止了筋帶被拉出。摩擦力把筋帶和填料聯(lián)結(jié)在一起，形成一個(gè)整體，加上墻面板，就形成了重力式擋土墻。

3.2加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)在公路施工中迅速的發(fā)展，并得到廣泛的采用，其主要具有幾下幾個(gè)特點(diǎn)：首先，組成加筋土擋土墻的筋帶和面板可以提前制作，施工現(xiàn)場(chǎng)可以用機(jī)械進(jìn)行分層填筑，這種施工方法快速、便捷‘而且比較節(jié)省勞動(dòng)力，工期也比較短，節(jié)約了時(shí)間。其次，加筋土擋土墻是柔性結(jié)構(gòu)物，可以很好的適應(yīng)地基物力性的變形。同時(shí)，因?yàn)槠渚哂幸欢ǖ娜嵝?，它的抗震性就比較強(qiáng)，是一種較好的抗震結(jié)構(gòu)物。第三，加筋土擋土墻造型美觀、節(jié)約用地。加筋土擋土墻的建造費(fèi)用比較低廉，與鋼筋混凝土土擋土墻的造價(jià)相比較，節(jié)約了造價(jià)的一半；和石砌重力式擋土墻相比較，節(jié)約了至少20％的工程造價(jià)，所以它具有經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)勢(shì)。最后，加筋土擋土墻的工程安全性較高。

4、結(jié)束語(yǔ)

加筋技術(shù)的應(yīng)用是完善和發(fā)展新的技術(shù)，該技術(shù)采用的材料較廣泛。一方面新材料隨著高新技術(shù)的發(fā)展不斷出現(xiàn)，另一方面該技術(shù)應(yīng)用的范圍在不斷擴(kuò)大，應(yīng)用的形式隨著實(shí)際情況也在不斷的更新發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]黃愛(ài)民.加筋土擋墻在堤防工程中的應(yīng)用及推廣[J].硅谷.2009(3).

[3]馬玉靜.加筋土擋墻的應(yīng)用與發(fā)展[J].山西建筑.2009(1).

第9篇：土工合成材料的作用范文

Abstract： In this paper， the mechanism of soft ground of road embankment reinforced with geosynthetics is analyzed， at the same time，based on the construction practice of two kinds of reinforced embankment， it is concluded that reinforcement can improve the embankment bearing capacity， ruduce the settlement as well as ensure more uniform settlement， and goecell is more effective than geogrid.

關(guān)鍵詞： 路堤；軟土地基；加筋；機(jī)理

Key words： embankment；soft ground；reinforcement；mechanism

中圖分類(lèi)號(hào)：TU471.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）35-0111-02

0 引言

軟土地基上的土工合成材料加筋路堤在國(guó)外是一種應(yīng)用較多的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)踐證明，它是一種行之有效的加固措施，可以提高路堤的穩(wěn)定性和承載力。近年來(lái)，路堤加筋機(jī)理引起各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)部分研究單位對(duì)此也作了一些研究和探討，但是由于加筋材料的特殊性以及它們與土之間相互作用的復(fù)雜性，加筋路堤的理論研究還不夠成熟，理論研究嚴(yán)重滯后于工程實(shí)踐，路堤加筋的設(shè)計(jì)往往還停留在概念設(shè)計(jì)上。因此深入研究土工合成材料的作用，對(duì)于改進(jìn)路堤加筋的設(shè)計(jì)方法具有很大的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。本文詳細(xì)分析了路堤軟基土工合成材料加筋的機(jī)理，并結(jié)合工程實(shí)例，將平面加筋和立體加筋相比較，從而透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，探求路堤加筋的作用機(jī)理，為工程應(yīng)用積累資料并提供參考。

1 路堤加筋機(jī)理

加筋作用的發(fā)揮主要依賴(lài)于筋材拉力的發(fā)揮，而拉力的產(chǎn)生與激活主要取決于三方面的因素，即：①加筋路堤填料所引起的水平推力；②地基土在填土豎向荷載作用下產(chǎn)生的側(cè)向變形；③地基土由于固結(jié)沉降，使路堤在橫截面上受彎，從而產(chǎn)生拱的效應(yīng)。故加筋的作用相應(yīng)體現(xiàn)在這三個(gè)方面。

1.1 降低水平荷載，提高地基承載力

對(duì)于軟土地基來(lái)說(shuō)，最主要的荷載是填土的自重產(chǎn)生的豎向荷載，其次是路堤填土由軸線向兩側(cè)產(chǎn)生的水平向推力，由于這個(gè)水平向推力[1][2]，使得地基承受豎向荷載的能力下降，水平荷載對(duì)地基承載力的影響如圖1所示，地基上的不排水抗剪強(qiáng)度為Su，則承載力系數(shù)（Nc=？滓/Su）在外推剪力的影響下幾乎減小了一半左右。而采用加筋材料的主要作用就是承擔(dān)這個(gè)外推剪力。因此，在加筋路堤中采用一層或幾層土工合成材料加筋體來(lái)承擔(dān)水平荷載，能顯著提高地基承載力。

1.2 增強(qiáng)地基約束力，提高承載力

由于土體是松散顆粒的堆積物，因此在未加筋的時(shí)候，就無(wú)法承受拉應(yīng)力，因此就不能約束表面地基土在路堤豎向荷載作用下產(chǎn)生的側(cè)向變形。約束地基表面土體的變形，能夠提高地基土的承載力[3][4]。而是否對(duì)表面地基土有約束作用，相當(dāng)于基礎(chǔ)底部粗糙或光滑兩種極端情況。在以下兩種情況下，基底粗糙（即地基表面水平位移有約束作用）對(duì)提高地基土豎向承載力有特別顯著的作用：①地基土的強(qiáng)度隨深度增加較明顯；②軟土層較薄?；蚴且陨蟽煞N情況的組合。

如圖2所示為地基土不排水強(qiáng)度隨深度線性增加（Su=Su0+？籽z）時(shí)，將Nc表示成無(wú)量綱？籽B/Su0的函數(shù)。當(dāng)?shù)鼗膹?qiáng)度隨深度增加時(shí)，基底粗糙的情況使地基土能夠承擔(dān)更大的豎向荷載。

需要說(shuō)明的是，只有當(dāng)加筋的土工合成材料必須首先全部承擔(dān)了作用于地基的外推剪力時(shí)，才能對(duì)地基表面的土體具有側(cè)向限制作用。當(dāng)筋體的拉力不能全部抵銷(xiāo)外推剪力時(shí)，剩下的部分就以外推力的形式作用于地基土體的表面。

1.3 增強(qiáng)路堤填土的土拱效應(yīng)，調(diào)整不均勻沉降

地基在路堤填料豎向荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生固結(jié)變形，形成固結(jié)沉降，在未加筋路堤上，地基表層將產(chǎn)生“鍋底狀”的沉降變形，于是路堤在橫斷面上將受彎矩的作用，但是填料不能承受拉力，堤底將產(chǎn)生長(zhǎng)拉裂縫。而在加筋路堤中，由于加筋體能夠承受拉力，使得土拱能夠得到足夠的拱腳水平力，可以形成有效的土拱效應(yīng)，路堤在橫截面上就像一根受彎矩作用的梁，而筋體的作用就類(lèi)似于鋼筋混凝土中鋼筋一樣，承擔(dān)了拉力，調(diào)整了地基的沉降變形，將路堤橫截面上的“鍋底狀”沉降曲線調(diào)整為“平底鍋狀”，顯著減少了沉降和不均勻沉降。土拱效應(yīng)使得地基所受豎向壓力重新分布，增強(qiáng)了路堤的穩(wěn)定性。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)段基本情況介紹

某高速公路全長(zhǎng)50km，設(shè)計(jì)行車(chē)速度120km/h。全線廣泛分布有軟土地基，為解決由于不均勻沉降造成的結(jié)構(gòu)物沿橫向和縱向開(kāi)裂問(wèn)題，國(guó)內(nèi)首次在全線結(jié)構(gòu)物下部鋪設(shè)土工格室，使用面積達(dá)到35000m2。由于土工格室在處理軟基應(yīng)用上是一種新嘗試，為此選擇作試驗(yàn)，用來(lái)研究土工格室加筋結(jié)構(gòu)的施工特性，以便檢驗(yàn)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。在這試驗(yàn)段中修筑兩種主要加筋路堤結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)段共100m長(zhǎng)，兩種結(jié)構(gòu)分別為50m。1#、2#檢測(cè)坑為檢測(cè)土工格柵加筋試驗(yàn)段，3#、4#監(jiān)測(cè)坑為檢測(cè)土工格室加筋試驗(yàn)段。

2.2 數(shù)據(jù)的分析

回彈模量：

為了檢測(cè)路基的承載力，在現(xiàn)場(chǎng)用直徑為30cm的承載板，在原土基以及采用土工格柵和土工格室墊層處理后的地基上進(jìn)行承載力測(cè)試，其對(duì)應(yīng)各個(gè)層頂面回彈模量見(jiàn)表1。

從中可以看出，經(jīng)過(guò)加筋后的地基回彈模量得到明顯增加。與未經(jīng)處理地基相比，格柵加筋以及格室加筋地基（取其均值）分別提高了105.8%、125.3%，這表明通過(guò)加筋作用可以有效地提高地基的承載力，地基的工程性質(zhì)得到了明顯的改善，其中土工格室的加筋效果要優(yōu)于土工格柵。

3 結(jié)語(yǔ)

①通過(guò)以上分析，可知加筋對(duì)于路堤有三方面的作用：降低水平荷載，提高地基承載力；增強(qiáng)地基約束力，提高承載力；增強(qiáng)路堤填土的土拱效應(yīng)，調(diào)整不均勻沉降。

②實(shí)踐證明，立體加筋的處理效果比平面加筋更佳，更能有效地增加地基承載力，其原因主要是其具有一定的厚度，具有較強(qiáng)的抗彎能力，從而有效地?cái)U(kuò)散了路堤荷載，大大提高了地基土的承載力。

③立體加筋是一個(gè)新事物，對(duì)它的工程設(shè)計(jì)理論國(guó)內(nèi)還是一片空白，現(xiàn)有的規(guī)范中沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，我們有必要深化對(duì)它的認(rèn)識(shí)，從而形成合適的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉明，朱湘.公路土工合成材料應(yīng)用原理[M].人民交通出版社，2001：214-215.

[2]楊曉軍.土工合成材料加筋地基的機(jī)理[D].浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，1999.