序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇公路土工合成材料，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞:公路工程;土工合成材料;施工技術(shù)

1土工合成材料介紹

土工膜袋、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊、土工格柵等都屬于土工合成材料。在制造土工合成材料時，首先需要加工聚合物原料，使其形成絲、短纖維、紗或條帶，然后將其連接制作形成平面結(jié)構(gòu)。有紡?fù)凉た椢锖蜔o紡?fù)凉た椢锸前凑罩谱鞣椒ǚ殖傻膬纱箢愅凉た椢锊牧?，兩者排列形式存在一定不同之處。有紡?fù)凉た椢锝豢椀姆绞綖檎换蛐苯坏慕?jīng)線和緯線，而無紡?fù)凉た椢锸嵌ㄏ螂S意排列然后加工形成的。土工織物的聯(lián)結(jié)方式主要包括三類，分別為化學(xué)聯(lián)結(jié)、熱力聯(lián)結(jié)和機械聯(lián)結(jié)。重量輕、連續(xù)性好、施工方便、抗拉強度高、耐腐蝕、抗微生物等都是土工織物突出的特點。由于土工合成材料的抗拉力學(xué)性能較好，尤其是土工布和土工格柵，可以在工廠批量生產(chǎn)，質(zhì)量便于控制，當(dāng)前在土木工程各個領(lǐng)域中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。土工布在公路工程中主要用以路面罩面的形式應(yīng)用，可以將路面發(fā)射裂縫發(fā)生的概率降低，有助于反射裂縫發(fā)生和發(fā)展的控制。在公路工程軟土路基中，利用土工格柵還能夠達(dá)到快速固結(jié)地基、地基承載力優(yōu)化的效果。

2土工合成材料的基本功能

隔離、加強、排水、過濾是土工合成材料的最為基本的四個功能。在公路工程中，土工材料廣泛地應(yīng)用于路基排水、防護(hù)、裂縫防治等工作中。不同的材料的性能存在一定差別，但是其基本功能相差不大。

2．1隔離功能

在不同材料的交界面鋪設(shè)土工合成材料能夠達(dá)到隔離的作用，避免這些材料相互摻雜。通過設(shè)置土工合成材料，能夠?qū)崿F(xiàn)擴散應(yīng)力的作用，從而均勻控制地基土沉降量，為地基排水固結(jié)創(chuàng)造有利條件。

2．2加強功能

在地下鋪設(shè)土工合成材料能夠?qū)崿F(xiàn)材料和土層摩擦力的增強，進(jìn)而將拉伸強度提高。通過鋪設(shè)土工合成材料，能夠約束材料變形，增加土工合成材料復(fù)合體在外表上層的強度，達(dá)到下沉效果抑制的作用。

2．3排水功能

多孔隙透水是土工材料的特點之一，在土體內(nèi)部埋設(shè)土工合成材料能夠借助材料的平面滲透性將土體中的水分排出，讓內(nèi)部水沿著垂直于平面的方向流動。

2．4過濾功能

相比于過去天然骨料過濾層，土工合成材料的過濾排水作用、功能形態(tài)都有著很大的改善。土工合成材料可以利用被過濾土層中形成的濾餅層打到過濾的效果而不是利用自身的透水性進(jìn)行過濾。換言之，土工合成材料并不需要自身具備較強的透水性，通常只要是相鄰?fù)镣杆禂?shù)的十倍就可以滿足工程過濾功能的要求。

3土工合成材料在公路工程中的應(yīng)用

3．1路堤加筋及軟弱地基的處理

如果公路所在地區(qū)為軟土地基，那么在高填土路堤施工中會導(dǎo)致表面受到側(cè)向土壓力的影響出現(xiàn)水平剪應(yīng)力，進(jìn)而可能發(fā)生路堤位移、失穩(wěn)等不良現(xiàn)象。通過在路堤中使用土工合成材料可以利用加筋作用將路堤的穩(wěn)定性有效提高，從而將路堤不均勻沉降問題大大減小。通常可以在堤身底部鋪設(shè)土工合成材料完成加筋工程施工。其中土工格柵嵌入到土體中能夠緊密貼合土體，利用自身較高的強度以及材料和土體的膜材料實現(xiàn)路堤或者軟弱地基強度優(yōu)化的效果。熱熔擠壓方法也是制作土工格柵的一種常用方法，和冷拉格柵相比，熱熔擠壓方法制作的格柵各項性能有所降低，所以在質(zhì)量要求較低的公路工程中可以應(yīng)用熱熔擠壓土工格柵。近些年土工格柵材料也在不斷改進(jìn)創(chuàng)新，當(dāng)前有一種纖維土工格柵主要是由滌綸或者玻璃纖維制作而成，有著較強的強度和較低的延伸率，在公路工程中可以發(fā)揮良好的效果。

3．2臺背路基處理

橋涵、隧道等是公路工程建設(shè)中常見的構(gòu)造物，在此類建筑物修建時如果沒有合理處理臺背路基填土很容易導(dǎo)致剛度出現(xiàn)較大的差異，進(jìn)而導(dǎo)致臺背出現(xiàn)不均勻沉降的問題，久而久之，路橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定向降低，橋頭跳車問題嚴(yán)重。在臺背路基處理中合理地應(yīng)用土工合成材料能夠?qū)⒒靥畈牧虾蜆?gòu)造物形成一個整體，將不均勻沉降問題發(fā)生的概率大大降低，從而將公路工程的施工質(zhì)量提升。當(dāng)前土工泡沫聚苯乙烯塊是公路工程臺背路基施工處理中常用的材料，它能夠填筑或者換填臺背路基材料，可以將路基的自重大大減小，有助于路基穩(wěn)定性的改善，降低發(fā)生橋頭跳車的現(xiàn)象。

3．3路基防護(hù)

公路工程中路基是非常重要的一部分內(nèi)容，路基防護(hù)主要包括兩方面內(nèi)容，一是沖刷防護(hù)，二是坡面防護(hù)。對于土質(zhì)坡面的防護(hù)措施常用的包括拉伸網(wǎng)草皮、固定草種布以及網(wǎng)格固定撒種等;在防護(hù)巖石邊坡時常常采用的防護(hù)方式包括土工網(wǎng)或土工格柵;在防護(hù)沿河路基時常常采用的防護(hù)方式為土工織物軟體沉排、土工模袋。通過沖刷防護(hù)能夠?qū)⒙坊€(wěn)定性提升，通常可以采用直接加固的方式急性坡岸的沖刷防護(hù)。另一種間接防護(hù)主要是將水流的方向、速度等進(jìn)行干預(yù)。當(dāng)前土工網(wǎng)墊、土工格室、土工格柵等都是常見的路基防護(hù)措施。土工網(wǎng)比土工格柵強度低，但是有著更小變形量，所以此類交叉黏結(jié)的復(fù)合土工材料在坡面防護(hù)中得到廣泛應(yīng)用。在路基沖刷防護(hù)工程中應(yīng)用土工網(wǎng)需要配合填充土石、混凝土材料等，將其剛度和側(cè)限提升，保證結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。

3．4排水

排水是公路工程中非常關(guān)鍵的一項工作，其直接影響著公路結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。在公路防排水施工中，土工合成材料能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)的排水能力改善和提升。將土工合成材料應(yīng)用于公路工程中能夠充當(dāng)排水體和過濾體，當(dāng)前土工復(fù)合材料、土工模袋等常常在暗溝、滲溝中應(yīng)用，是公路穩(wěn)定性提升、路基排水性能優(yōu)化的常用方法。在應(yīng)用土工模袋時，需要在模袋中灌入混凝土或砂，使其形成具有一定透水性和強度的結(jié)構(gòu)，在地基或者護(hù)坡中可以應(yīng)用此結(jié)構(gòu)。和設(shè)置泄水孔相比，土工模袋的施工更加便捷，并且反濾和排水效果更好。可以用薄形的土工織物包裹土工復(fù)合排水材料，實現(xiàn)土工織物排水性能優(yōu)化、降低排水結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲透入小顆粒的概率，避免阻塞排水通道。在路基路面縱橫向排水系統(tǒng)中或者支擋結(jié)構(gòu)墻后的反濾排水系統(tǒng)中可以應(yīng)用復(fù)合土工排水材料。

3．5對新、舊路基銜接應(yīng)用

公路工程改擴建施工各種常常需要進(jìn)行新舊路基路面的銜接，在結(jié)合位置非常容易出現(xiàn)的一種現(xiàn)象就是不均勻沉降?？梢哉f，不均勻沉降已經(jīng)成為困擾公路改擴建施工的一大難點。如果施工人員沒有合理處理新舊路基接合位置，一旦在后期運行中發(fā)生錯臺現(xiàn)象就會進(jìn)而造成開裂，對公路質(zhì)量安全產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響，甚至引發(fā)交通事故。為了將不均勻沉降問題盡量減少，需要合理處理新舊路基交接部位。首先需要處理新路基部分，然后按照臺階形狀挖掘原路基，開挖按照0．5～0．8m臺階高度、1．0～2．0m臺階寬度逐級完成，到最后一級臺階寬度應(yīng)當(dāng)≥2m。然后將土工合成材料順著路線鋪設(shè)，將其鋪平扯直，避免重疊、扭曲、褶皺。新路基鋪設(shè)的土工合成材料長度大于2m從而實現(xiàn)土工合成分別落在原路基和新路基尚，盡量保持新就路基填料一致。采用分層填筑的方式填筑臺階，逐層壓實。

3．6對隧道內(nèi)的路面應(yīng)用

隧道內(nèi)巖層局部會存在較高的水位和較大的水壓力，容易出現(xiàn)地下水反滲的情況，如果沒有采取有效的排水設(shè)施，那么長此以往會導(dǎo)致路面遭受地下水的浸泡腐蝕，影響路面結(jié)構(gòu)。隧道路面的結(jié)構(gòu)層大多為混凝土材料，基層防水性不佳，將土工合成材料鋪設(shè)在混凝土路面和基層之間，同時做好排水管的設(shè)置可以有效避免地下水對路基產(chǎn)生侵蝕，降低地下水對路基路面的影響。土工合成材料能夠?qū)⒎礉B的水繞到兩側(cè)排水溝中將路面干燥性提高，保證通車安全。

4結(jié)語

在公路工程中，土工合成材料能夠解決很多施工中的難題，能夠達(dá)到排水、加固、隔離等諸多效果，有助于工程成本的控制，有助于施工效率和工程質(zhì)量的優(yōu)化。當(dāng)前土工合成材料已經(jīng)在很多公路項目中應(yīng)用，取得了良好的效果。在未來發(fā)展中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步改進(jìn)創(chuàng)新，提升土工材料的各項性能。

參考文獻(xiàn):

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［3］鄭祥增．土工合成材料在公路工程施工中的應(yīng)用的探討［J］．四川水泥，2020(09):148-149．

［4］孫守寶．加寬土工格柵加筋施工技術(shù)在公路路基中的應(yīng)用［J］．四川水泥，2020(03):36．

篇2

【關(guān)鍵詞】土工合成材料；公路工程；作用

近幾年來，隨著我國公路里程的持續(xù)增加和改擴建工程的增多，越來越多的土工合成材料用于新舊路基填筑。土工合成材料（Geosynthetics）開始大量用于巖土工程是近三十年發(fā)展起來的一項新技術(shù)。土工合成材料是一種以塑料、化學(xué)纖維、合成橡膠等原材人工合成的聚合物，具有強度高、成本低、質(zhì)量輕和實用性強的優(yōu)點，主要有加筋、排水、防滲、過濾等功能。目前，具有代表性的土工合成材料有土工格柵（Geogrid）、土工網(wǎng)（Geonets）、土工膜（Geomembrane）和及其組合產(chǎn)品。土工合成材料在巖土工程的應(yīng)用極大地推動了路基填筑技術(shù)的發(fā)展。

1 土工合成材料的種類

土工合成材料根據(jù)功能和工藝的不同，總體上可以分為4類，即土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料和土工特種材料。土工織物可分為四種類型：有紡?fù)凉た椢铩o紡?fù)凉た椢?、針織土工織物和?fù)合土工織物。土工膜主要由透水性低的材料制成，具有較強的防水性、耐久性和抗變形性，厚度一般在0.25～4mm之間。土工復(fù)合材料是將兩種或兩種以上的材料相互結(jié)合起來的一種材料，將不同性質(zhì)的材料組合起來，可以更好的滿足工程的實際需要。土工特種材料主要包括土工格柵、土工網(wǎng)、土工膜袋、土工墊、土工格室等。

2 土工合成材料的作用

土工合成材料一般具有多種功能，在實際應(yīng)用中根據(jù)工程的具體情況往往只有一種功能起主導(dǎo)作用，其他作用則在一定程度上發(fā)揮作用。土工合成材料在工程中有多種作用，總體上可以分為以下六種。

2.1 排水作用

土工合成材料（如土工織物）具有多孔隙的性質(zhì)，可以將土體中的水分匯集并排出。有的針織型無紡織物或復(fù)合型土工材料可以沿平面方向和垂直其平面方向排水。這種土工織物本身具有的排水通道可以把土體中的水分緩慢排出。在填筑路基時，可以鋪設(shè)厚的無紡織物墊層，可起到固結(jié)排水的作用，防止翻漿。同時，在擋土墻、隧道燈構(gòu)造物中，多采用土工織物作為排水設(shè)施。

2.2 過濾作用

由土工織物做成的過濾層可以起到代替砂石、砂礫的作用，具有造價低、施工簡單，質(zhì)量容易得到保證的優(yōu)點。有紡織物和無紡織物都可以起到過濾的作用，防止土顆粒的流失，但在過濾要求不高時通常采用無紡織物作為過濾層。

2.3 隔離作用

在巖土工程中，為防止不同層之間的顆粒發(fā)生相互混雜，造成污染，通常將土工合成材料鋪設(shè)在不用粒料層之間，起到隔離作用。如在軟基路段，在鋪設(shè)碎石層之前，在路基上鋪設(shè)一層土工織物，可以有效的防止層間相互傾入和控制不均勻沉降。

2.4 加筋作用

土工合成材料（如有紡織物、土工格柵和土工網(wǎng)等）一般具有較強的抗拉強度，埋在土中形成土―土工合成材料復(fù)合體，可承受一部分拉應(yīng)力，限制土體側(cè)向位移，從而增強土體的穩(wěn)定性。其中，土工格柵具有較強的抗拉強度和張拉模量，同時因土顆?？梢郧度敫駯诺目锥粗校a(chǎn)生較大的摩阻力，是一種比較理想的加筋材料。

2.5 防護(hù)作用

土工合成材料不僅可以擴散集中應(yīng)力，還可以將應(yīng)力由一種物體傳遞到另一物體，使應(yīng)力分解，防止土體破壞，起到防護(hù)作用。如較厚的無紡織物和復(fù)合材料可以減緩和防止路面反射裂縫的發(fā)展。

2.6 防滲作用

土工材料中如土工膜，因具有良好的防滲功能，可以與無紡?fù)凉げ夹纬蓮?fù)合材料，其中，土工膜可以起到防水，防滲的作用，而土工布可以起到導(dǎo)流的作用。

目前公路工程中使用較多的土工復(fù)合材料有以下幾種，各類土工材料主要作用如表1所示。

表1 不同土工材料的主要功能

3 土工合成材料在公路中的應(yīng)用范圍

土工合成材料和以土工合成材料為基材制成的材料，因其優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性、耐久性能和良好的抗變形性能，從而廣泛的用于路基路面加固工程，軟基處理和邊坡防護(hù)工程。

（1）在道路改擴建工程中的應(yīng)用；為了保持新老路基銜接處出現(xiàn)不均勻沉降，從而導(dǎo)致縱向裂縫的產(chǎn)生，采用土工格柵等作為加筋材料的應(yīng)用可以有效的防止不均勻沉降的發(fā)生。

（2）在路面工程中的應(yīng)用；在柔性路面中，采用土工合成材料，可以增強基層或底基層的整體強度。同時，在舊路路面進(jìn)行罩面處理時，可以有效防止和減緩路面反射裂縫的發(fā)展。

（3）在軟件處理中的應(yīng)用；軟基因其承載力低，如果在其上面直接修筑構(gòu)造物或路基，容易導(dǎo)致沉降的發(fā)生。但如果在軟基處理時，采用土工合成材料加固，則可以迅速提高地基承載力，減少沉降量，縮短工期。

4 結(jié)語

目前，土工合成材料在公路工程中的應(yīng)用越來越廣泛，具有廣闊的應(yīng)用前景。但土工合成材料還有很多性質(zhì)和功能并沒有完全得到應(yīng)用，我們需要從實際工程中進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

【參考文獻(xiàn)】

[1]葉飛.公路隧道工程建設(shè)質(zhì)量管理研究[D].長安大學(xué)，2004.

[2]王永東.公路隧道運營安全技術(shù)研究[D].長安大學(xué)，2007.

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【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

中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

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m3，鋪設(shè)土工格柵23萬。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，土工格柵抗拉強度不小于25Kn／m,延伸率小于10％，鋪設(shè)表面平整，攤鋪后及時填筑填料。個別地段鋪設(shè)土工織物5.6萬，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，其抗拉強度不小于20KN／m,頂破強度不小于2.0kN，其下?lián)Q填0.5m厚二八灰土墊層。施工項目于2009年建成，2011年通車，在后期經(jīng)過對普通路基、浸水路基、軟土路基的檢測和觀察，發(fā)現(xiàn)鋪設(shè)土工材料的地段對路基的穩(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)用簡述

土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱。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)品來實現(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，例如，兼有過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：無紡?fù)凉た椢锎媪罴壟錇V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。通過長時間的使用探索，人們發(fā)現(xiàn)材料的強度還與纖維的制作方法有關(guān)。在應(yīng)用土工合成材料時，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)蒙古卓資山旗下營大黑河的護(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。無紡織物作為隔離材料，鐵路部門首先應(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、施工簡易、運輸方便、價格低廉料源豐富等優(yōu)點，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，并由此帶來一種實施簡便和經(jīng)濟有效的技術(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。因為它們主要用于巖土工程，故冠以“土工”兩字，稱為土工合成材料，以區(qū)別于天然材料。近些年來，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、社會和環(huán)境效應(yīng)。

三、土工合成材料的種類

（一）土工織物

1、土工織物的種類

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)過兩個步驟：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，其主要缺點是沿經(jīng)線和緯線的強度高，而與經(jīng)緯線斜交方向的強度低，無紡?fù)凉た椢锸前牙w維作定向的或隨意的排列，再經(jīng)過加工而成，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)和機械聯(lián)結(jié)三種。其主要優(yōu)點是強度沒有顯著的方向性，對變形的適應(yīng)性較大，目前大部分企業(yè)使用的均屬這種類型。

土工織物突出的優(yōu)點是重量輕，整體連續(xù)性好(可做成較大面積的整體)，施工方便，抗拉強度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點是未經(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。為了適應(yīng)工程應(yīng)用中不同強度和變形的需要，兩類中又各有不加筋(單一或混合材料)和加筋或組合的類型。聚合物膜在工廠制造，瀝青膜則大多在現(xiàn)場制造。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而成?，F(xiàn)場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。對于瀝青類土工膜，其主要的摻入材料是一些填料或纖維。填料可為細(xì)礦粉，它能增加膜的強度且降低其成本；加入纖維，也是為提高膜的強度。

（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，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，更好地滿足具體工程的需要，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，稱復(fù)合土工膜。土工膜主要用來防滲，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，可以說土工復(fù)合材料是當(dāng)前和今后一段時期發(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。

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度和模量，以滿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紡?fù)凉た椢锱c土工膜復(fù)合而成，常見的有“一布一膜”、“兩布一膜”。其中，無紡?fù)凉た椢锊粌H具有橫向排水作用，而且對土工膜起保護(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，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，面濾膜多為滌綸無紡織物，作用是濾土、透水。

塑料排水帶的施工是利用插帶機將其埋設(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，施工時可用靜荷或動荷送桿，靜荷送桿對土層擾動小，較為常用。我國插帶機的插入深度可達(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

軟式排水管又稱為滲水軟管，是由高強鋼絲圈作為支撐體，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，過濾性強，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度，后者在兩個拉伸方向上皆有較高強度。土工格柵的品種和規(guī)格很多，目前開發(fā)的新品種有用加筋帶縱橫相連而成的，也有用高強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)的抗拉強度都較低，延伸率較高。這類產(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。一般說來，它只有在受力水平不高的場合，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度的尼龍繩來保持其間隔，可以控制填充時的厚度。澆注在現(xiàn)場用高壓泵進(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，使強度增高。按加工工藝的不同，可將模袋分為兩類，即機織模袋和簡易模袋。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、抗剪強度較高、施工簡便、適應(yīng)不均勻沉降等優(yōu)點，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。國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，厚度變化對織物的孔隙率、透水性和過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。有些材料在受壓時厚度變化很大，需規(guī)定在某固定壓力下測定厚度。一般規(guī)定此壓力為2 kPa。 根據(jù)工程需要還應(yīng)測試在20 kPa、200 kPa壓力下的系列厚度。土工織物厚度可采用專門的厚度測試儀，土工膜厚度可直接用千分尺測定，―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，如抗拉強度、頂破強度等力學(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)場測試為0.1 g)。測試前要求試樣在標(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度、撕裂強度、頂破強度、刺破強度、穿透強度及握持強度等。

1 、拉伸特性及抗拉強度

土工合成材料是柔性材料，大多通過其抗拉強度來承受荷載以發(fā)揮工程作用，因此抗拉強度及其應(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度與測定時的試樣寬度、形狀、約束條件有關(guān)，必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下測定。土工織物在受力過程中厚度是變化的，不易精確測定，故其受力大小一般以單位寬度所承受的力來表示，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)力來表示。

目前測定抗拉強度基本上是沿用紡織品條帶拉伸試驗方法，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，測得試樣自身斷裂強度及變形，并繪出應(yīng)力―應(yīng)變曲線。目前條帶拉伸試驗的試樣分寬條與窄條兩種，寬條試樣寬200 mm、長100 mm，寬長比B/L＝2；窄條試樣寬50 mm、長100 mm，寬長比B/L=1/2。試驗機具應(yīng)選擇具有等速拉伸性能、能測讀拉伸過程中拉力和伸長量或直接記錄拉力―伸長關(guān)系曲線的拉力機，同時要求試樣的最大斷裂力在滿量程的10 %～90 %范圍內(nèi)。國內(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)無側(cè)限拉伸試驗進(jìn)行測試。但現(xiàn)場埋設(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，人們曾通過對不同寬帶的試件進(jìn)行拉伸試驗，以評價筋材受側(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)行測試。此時的力學(xué)特性所受影響因素較多。有約束的拉伸試驗表明，約束力將增加土工織物的抗拉強度和模量，對于土工格網(wǎng)和土工格柵，約束力的影響更為顯著，因為除了界面的摩擦阻力外，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、 握持強度

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

3、 撕裂強度

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

目前撕裂強度試驗仍沿用紡織品標(biāo)準(zhǔn)測試方法。常用的紡織品撕裂試驗，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定土工膜及土工織物的撕裂強度，這種試驗從其加力方式看，近似于張拉試驗。土工織物梯形撕裂強度值一般為0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂強度值一般為0.03～0.4 kN。

4 、頂破強度 刺破強度及穿透強度

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。頂破試驗與刺破強度試驗相比，壓力面積相對較大，材料呈雙向受力狀態(tài)。所用試驗方法有液壓脹破試驗、圓球頂破試驗和相CBR頂破試驗。

(2)刺破強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枝等)的能力。試驗方法與圓球頂破試驗相似，只是以金屬桿代替圓球。

(3)穿透強度可通過穿透試驗測得，這種試驗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，用穿透試驗所得孔眼的大小，評價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，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。在過濾標(biāo)準(zhǔn)及其它有關(guān)水力學(xué)中，是一項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，溫度對試驗結(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)象主要是因為高分子聚合物具有鏈節(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)。其試驗方法主要有自然老化和人工老化兩大類，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)作污水或廢物存儲池的防滲材料時，對其化學(xué)穩(wěn)定性要認(rèn)真對待。土工合成材料在鋪設(shè)過程中易受損傷，且不易被發(fā)現(xiàn)，國外試驗研究發(fā)現(xiàn)，埋在土中的織物老化主要是由于機械傷引起的，鋪設(shè)造成的孔洞是使材料強度降低的主要因素?？锥磾?shù)愈多，原始強度降低得愈多。在高溫條件下，合成材料將發(fā)生熔融現(xiàn)象。有時溫度雖未達(dá)到融點，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?？偟恼f來，土工合成材料的主要功能可歸納為六類，即過濾作用、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。從而防止由于土顆粒的過量流失而造成土體的破壞。同時允許土中的水或氣體通過織物自由排出，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，沿著材料的平面排出體外。較厚的針刺型無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，人工填土地基或運動場地基的排水等。

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許多預(yù)期的良好效應(yīng)，舉例說明如下：

(1)通過隔離層，引起應(yīng)力擴散作用，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)以它們在工程中的用途來確定。應(yīng)用最多的是有紡和無紡?fù)凉た椢铩Ｈ绻麑Σ牧系膹姸纫筝^高，有時還要求以土工網(wǎng)或土工格柵作為材料的墊層。當(dāng)要求隔離防滲時，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區(qū)的防滲，渠道防滲，隧道和涵管周圍防滲，防止各類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。它們可用于加強軟弱地基，加強邊坡穩(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，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)用中存在的問題

1、在工程實際應(yīng)用中，設(shè)計對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，但個別工程實施后達(dá)不到預(yù)期效果。主要原因是施工技術(shù)問題，部分施工人員對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，部分單位在購買材料時低價竟標(biāo)，更有相當(dāng)多的單位沒有檢測設(shè)備和檢測人員，沒有把好質(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》自實施以來，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)計理論的相對滯后，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，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)，要增加蠕變強度等指標(biāo)。

(2)各類結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物的計算理論和方法要在規(guī)范中明確和進(jìn)一步細(xì)化；隨著工程實踐的積累，宜增加高墻(如單級超過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算方法。

(3)補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)吸收近年來土工合成材料應(yīng)用的成功經(jīng)驗和教訓(xùn)，進(jìn)一步完善設(shè)計和施工質(zhì)量檢驗條款。

(5)參照國標(biāo)和其它標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一材料名稱，制定較詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)、檢驗(測)項目和標(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，在公路、鐵路、水利、環(huán)保工程等方面，就地取材，原來不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能變成堅固的路基和擋墻，無需開山取石取土修建，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。

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關(guān)鍵詞:土木合成材料 運用 施工工藝

一、目前我國瀝青路面存在的問題

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

一是使用壽命短,目前我國的瀝青混凝土路面中使用壽命較長的為8年～12年,普遍短于設(shè)計使用壽命的15年～20年,再加上由于自然環(huán)境的影響和運行狀況不良等因素,有的路面甚至剛剛使用了3、5年就需要整體翻修改造。費工費料不說,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,有的新路面開通后短的2、3年之內(nèi),長的8年左右就出現(xiàn)坑糟、開裂、車轍、剝落、泛油、抗滑性能不足等病害而需要維修。這些原因,除了交通量增長過快,重載、超載嚴(yán)重,使道路長期處于超負(fù)荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)以外,主要是設(shè)計和施工方面的原因,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、反射裂縫的擴張應(yīng)力等)、剪應(yīng)力、滲水和粘結(jié)老化等能力相對不足。

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

二、土工合成材料的類型

“土工合成材料”是從80 年代后期興起的早期稱之為“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。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)稱為“土工合成材料”。目前應(yīng)用于強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,且本身強度很高,能夠依靠自身的剛度擴散應(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。按制造方法分為無紡(非織造)土工織物和有紡(織造)土工織物。無紡?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,彌補了單一材料的缺陷。防裂布通過與瀝青材料熱熔后形成的一個結(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用

據(jù)國外統(tǒng)計數(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。我國從上個世紀(jì)80年代,就在各地陸續(xù)開展了土木合成材料在路面工程中應(yīng)用的現(xiàn)場試驗。迄今為止應(yīng)用于強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

在一般車輛荷載作用下,公路三層結(jié)構(gòu)的動穩(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,還可以對基層或路基承載能力的提高發(fā)揮作用,不僅能夠相對節(jié)省造價和不增加施工難度,而且維修周期將有效延長,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,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)來承擔(dān)它工作中過大的拉、壓、剪應(yīng)力,那么它至今也不會獲得如此廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)以往實踐經(jīng)驗和國家標(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,極限抗拉強度應(yīng)大于50kN/m,最大負(fù)荷延伸率不大于3%.不過二者在面層下面實際所起的作用機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

近年來剛剛出現(xiàn)的玻璃纖網(wǎng)具有高抗拉強度和摸量,無長期蠕變且熱穩(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,能使面層抗變形能力增強。同時由于它攤鋪的面積一般較大,有時是在整路段全鋪,面層上輪軸荷載帶來的壓力、次生彎拉應(yīng)力、箭力以及溫度拉應(yīng)力求會在界面變形相容條件下轉(zhuǎn)由它承擔(dān),并通過它在其覆蓋范圍內(nèi)得到擴散,從而使面層抗疲勞強度獲得提高、抗車轍及鼓包能力增強,同時還可減少彎沉值。

2004年,廣(州)至惠(州)高速公路K75+150～K84+940段路基設(shè)計寬為35 m,瀝青路面為雙向4車道。路面基層驗收過程中發(fā)現(xiàn)局部路段出現(xiàn)了縱橫交錯裂縫。從抽芯檢查情況看,裂縫深度已貫穿整個上基層,屬于不正常的基層質(zhì)量問題。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已近7年,經(jīng)過日曬雨淋、車載運行,從目前通車情況來看,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,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程和使用中,不但不會減少,而且會變得越來越嚴(yán)重。在交通荷載和環(huán)境因素的長期綜合作用下,這些裂縫逐漸擴展至瀝青面層,這種裂縫常被稱為反射裂縫。為了防止這些裂縫的反射,我們可以借鑒國外的一些經(jīng)驗并結(jié)合自身實際采取以下措施:

首先,我國一些地區(qū),通過在石灰土基層上修筑-碎石過渡層,然后在碎石層上修筑瀝青面層,利用碎石層來減緩反射裂縫的出現(xiàn);在國外,多半是修筑較厚的瀝青面層,但這種方法造價比較昂貴。近年來,由于一些新材料的出現(xiàn),用土工織物、橡膠瀝青、玻纖格柵等方法來防止或延緩反射裂縫,取得了一定的效果。英國使用一種聚合物網(wǎng)格"Tenser ARI"來加強瀝青路面,使路面的疲勞開裂壽命延長了10年,在防止反射裂縫的車轍方面,道路使用壽命是原來的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。那么對于它的力學(xué)分析,如仍用連續(xù)介質(zhì)力學(xué),就會產(chǎn)生較大的差誤。因此,我們可以用斷裂力學(xué)原理對它進(jìn)行分析。特別在裂縫的尖端,由于應(yīng)力集中會產(chǎn)生一個很大的應(yīng)力場,對于設(shè)計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)注意的問題

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

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

參考文獻(xiàn):

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關(guān)鍵詞：土工格柵、土工格室、新舊路基、應(yīng)用

1 工程概況

改擴建前的貴州都新公路于2000年5月建成通車，屬于二級公路，是《國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中蘭州至海口高速公路的組成部分。隨著車流量日益猛增，路幅只有12米寬、設(shè)計時速僅為60公里／小時的都新公路已越來越不堪重負(fù)。2007年5月，按照山嶺區(qū)高等級公路設(shè)置對都新公路進(jìn)行全線改擴建，打造全封閉、全立交，雙向四車道，設(shè)計速度采用80公里／小時，整體式路基寬度24.5米的高速公路，豐富路基寬度12.5米。

在改擴建設(shè)計時，原公路的路基利用率近90%，充分發(fā)揮了少占耕地、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約投資的筑路理念，但同時帶來了新舊路基結(jié)合路段如何處治的問題。大量工程實踐表明加寬路基在施工過程中和完工后的車輛營運階段，通常會出現(xiàn)由新舊路基之間不均勻沉降而引起的工程病害。本文結(jié)合貴州都新公路改擴建工程，介紹土工合成材料在新舊路基結(jié)合部不均勻沉降控制的作用機理、現(xiàn)場試驗要點及施工控制措施。

2 土工合成材料的作用機理

目前在路基工程中應(yīng)用較廣的土工合成材料主要有土工格柵及土工格室兩種材料，土工格柵的作用機理有：①土工格柵有較大的剛度，可使作用在其上的荷載得以擴散，從而提高路基的承載能力，使路基變形均勻，減小不均勻沉降；②土工格柵的抗拉強度較大，加強了土基的縱橫向連接，減少了土基的縱橫向開裂，增強了路基的全穩(wěn)定性；③由于土工格柵網(wǎng)眼的存在，制約了路基中顆粒材料的橫向移動，形成良好的嵌鎖作用，使土體具有較好的整體抗剪能力。

土工格室的作用機理為當(dāng)有載荷施加到土工格室上面時，土工格室中無數(shù)個獨立的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)能夠限制填充材料的側(cè)向位移并使物料結(jié)構(gòu)更趨緊密，由于物料的無規(guī)則形狀，大部分垂直力被轉(zhuǎn)化為向四周分散的側(cè)向力，每個網(wǎng)眼的獨立性使這些側(cè)向力因受力方向相反而相互抵消，從而大大降低了路基的實際負(fù)荷，增強了路基的承載能力。另外，由于土工格室自身的立體結(jié)構(gòu)，使路基的整體剛性大幅度提高，避免了路基的不均勻沉降，而這是土工網(wǎng)、土工格柵等平面結(jié)構(gòu)材料所無法比擬的。

3 現(xiàn)場試驗要點

3.1 試驗路段選擇

在都新公路第三合同段K164+625～K164+790、第四合同段K171+360～K171+580以及第十一合同段K249+420～K249+600三個具有代表性的路段作為新舊路基不均勻沉降監(jiān)測實施路段。上述路段為典型的高填方路堤，填筑高度均在20m以上，新舊路基采用土工格柵加筋處理、土工格室加筋處理以及不加筋處理三種設(shè)計方案。

3.2 試驗監(jiān)測項目：為了有效監(jiān)測新舊路基及其下臥軟土層的穩(wěn)定性和不均勻沉降，根據(jù)工程的實際情況，對選取的三個合同段路基進(jìn)行了如下四部分的監(jiān)測項目。分別為：①、深層側(cè)向位移，路堤邊坡上埋設(shè)測斜管,觀測坡體的深層側(cè)向位移；②、地表沉降，利用沉降板，觀測隨路堤的填筑，路基表面不同位置處的沉降；③、水平位移，利用邊樁觀測新舊路基表面的水平位移；④、土壓力，埋設(shè)土壓力盒，觀測土壓力隨填筑高度增加的變化規(guī)律。路堤填料主要采用的礫類土、砂類土等填料，壓實機械用YZ20-JC型振動式壓路機，碾壓速度2.5-3km/h，碾壓填土厚度約50cm。

3.3 試驗結(jié)果分析

（1）在施工期初始階段，隨著填筑高度的增加，沉降增長較快，填筑完成后，沉降增加趨勢大為減緩，趨于收斂。高填方路堤沉降總體表現(xiàn)為加寬路堤中上部沉降大于下部沉降，高填方自身壓縮壓縮變形不可忽視。實測沉降曲線可擬合為負(fù)指數(shù)函數(shù)形式，從而求得最終沉降。

（2）現(xiàn)場試驗實測表明，深層側(cè)向位移、地表沉降和水平位移均在允許范圍之內(nèi)，埋設(shè)土壓力數(shù)值與理論值較為接近，內(nèi)部土體未發(fā)生錯位滑移，路堤穩(wěn)定?，F(xiàn)場試驗結(jié)果為新老路基差異沉降的評價和路面鋪筑提供了依據(jù)。

（3）現(xiàn)場試驗實測數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)場采用的機械組合與實際施工工藝滿足都新公路高填方土石混填特點的要求，可總結(jié)推廣之其他路段。

（4）現(xiàn)場深層側(cè)向位移結(jié)果顯示，在高填方路堤各級平臺坡腳位置附近側(cè)向位移較大，是施工重點注意部位之一，需要加強填料的壓實與加筋處治，減少側(cè)向位移，以利于路堤的穩(wěn)定。土工合成材料有利于改善路堤的受力狀態(tài)，鋪設(shè)層位以在路堤放坡平臺底部與中部較佳。

（5）土工格室與土工格柵處治高填方路堤現(xiàn)場試驗的對比分析表明，土工格室加筋結(jié)構(gòu)比土工格柵更明顯地有利于荷載的擴散與傳遞，減小路基側(cè)向變形與不均勻沉降，從而有效地改善路堤的受力狀態(tài)，提高高填方路堤的穩(wěn)定性。

4 施工注意事項

4.1 土工格柵

（1）土工合成材料不宜直接設(shè)置于原地基表面上，在鋪設(shè)土工格柵之前，場地應(yīng)壓實平整，宜在原地表設(shè)置30～50cm砂墊層或其它透水性較好的均質(zhì)土后，再鋪設(shè)土工格柵；需設(shè)置多層土工格柵加筋的路堤，各層之間的間距，不宜小于一層填土最小壓實厚度，且不宜大于60cm，土工格柵的最小鋪設(shè)長度不宜小于2m，鋪設(shè)時應(yīng)將強度高的方向置于垂直于路堤軸線方向。

（2）土工格柵鋪好后應(yīng)及時填土覆蓋， 一般不超過兩天，如果紫外線照射較弱，可適當(dāng)延長覆蓋時間，以防日曬而使其老化。土工格柵的填土應(yīng)盡量使其一次性成型，在回填前對填土的含水量進(jìn)行檢測，避免含水量過大而返工處理時造成土工格柵的破壞。

（3）應(yīng)利用推土機或平地機嚴(yán)格按照試驗段確定的鋪土厚度進(jìn)行鋪土,并整平其表面, 局部高差不大于5cm。使表面不得有堅硬凸出物,以利于土工格柵與土面密貼。路基壓實厚度不得超過30cm,并保證土工格柵不外露。機械的施工方向與土工格柵搭接順茬方向一致,以保證土工格柵不被機械迎茬卷起。

（4）碾壓時，必須由兩側(cè)向路堤中心碾壓，嚴(yán)格反向碾壓；碾壓時壓輪不能直接與土工格柵接觸，壓實的加筋體一般不允許車輛在上面行駛，以免筋材錯位，壓路機應(yīng)順路堤縱向行駛碾壓，行與行之間應(yīng)重疊0.3～0.5 m，碾壓區(qū)段縱向也應(yīng)重疊1.0 m。

4.2 土工格室

（1）土工格室鋪設(shè)由人工攤鋪，鋪設(shè)時，不得褶皺和損壞，土工隔室應(yīng)放平整，強度高方向與其受力方向一致，受力方向的連接必須牢固，連接強度不低于材料容許抗拉強度，另一方向密貼排放。鋪設(shè)土工格室時，先將格室擺于路基一側(cè)，用鋼釬固定一端，沿路基橫向進(jìn)行拉伸，展開其內(nèi)格，然后用鋼釬固定另一端。

（2）土工格室鋪設(shè)后應(yīng)在一天內(nèi)填充材料，土工格室填充料應(yīng)采用級配良好、質(zhì)地堅硬的碎石或砂；都新公路土工格室高度為5cm，要求填石粒徑最大不超過3cm。

（3）土工格室填充材料后應(yīng)在兩天內(nèi)覆蓋填土, 以避免強光紫外線照射導(dǎo)致格室材料老化和脆裂。

（4）壓實松鋪厚度，一般控制在35cm；格室為填料之前，嚴(yán)禁壓路機或其它施工機械直接碾壓土工格室表面。用推土機初平,然后用平地機按照層厚攤鋪平整,每一層終平后頂面平整度高差不超過+5cm,以保證土工格室與填土面保持密貼。壓實做到無漏壓、無死角，確保碾壓均勻，達(dá)到規(guī)定的壓實度。

4 結(jié)論