土工合成材料用途范文
時間：2023-11-02 18:03:52
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篇1
【 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文獻標識碼：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第一條160km／h(預留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范圍內自坡腳至基床表層下每隔0.6m鋪設一層雙向經編土工格柵，土工格柵抗拉強度不小于25Kn／m,延伸率小于10％，鋪設表面平整，攤鋪后及時填筑填料。個別地段鋪設土工織物5.6萬，根據地基承載力的不同情況需換填中粗砂，并與砂間鋪設精編復合土工膜，其抗拉強度不小于20KN／m,頂破強度不小于2.0kN，其下換填0.5m厚二八灰土墊層。施工項目于2009年建成，2011年通車，在后期經過對普通路基、浸水路基、軟土路基的檢測和觀察，發現鋪設土工材料的地段對路基的穩定起到很好的作用，其土工材料的力學性能能夠有效的充分發揮，確保了路基的穩定。
二、土工合成材料的含義及其應用簡述
土工合成材料是土木工程應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，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用。
土工合成材料在土木、水利、交通、鐵道和環境工程中得到廣泛的應用，起到排水反濾、防滲、加筋、隔離、防護和減載等作用。這些作用是以不同的形式的產品來實現的，例如，土工織物用于濾層、隔離和防護；土工網和三維植被網墊用于排水和坡面的穩定；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。復合型土工合成材料則結合了各自的優點，例如，兼有過濾和排水性能的土工織物和土工網復合材料，結合加筋和隔離功能的土工織物和土工格柵復合材料，而土工織物和土工膜結合形成的復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。目前證明較成功的應用有：無紡土工織物代替粒狀級配濾層應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。在應用的初期，最擔心的是耐久性，忽視鋪放的位置，認為鋪土工合成材料總比不鋪好。而現在經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或施工質量差，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物質制成，再進一步加工成纖維或合成材料片材，最后制成各種產品。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，人們發現材料的強度還與纖維的制作方法有關。在應用土工合成材料時，其性能更受施工方法、應用環境和側限壓力大小的影響。例如內蒙古卓資山旗下營大黑河的護岸工程，該工程采用聚丙烯編織布，聚氯乙烯繩網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，鐵路部門首先應用于防治“翻漿冒泥”現象。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用，增加了路基的穩定性。目前，品種繁多的人工合成材料陸續問世，它們可制成各種符合特定目的的產品，而且由于其具有質量輕、施工簡易、運輸方便、價格低廉料源豐富等優點，為土木工程和鐵路建設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濟有效的技術途徑。土工合成材料是以合成材料為原材料制成的應用于巖土工程的各種產品的統稱。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，以區別于天然材料。近些年來，土工合成材料在全世界范圍內得到迅速的發展和廣泛的應用，取得了良好的經濟、社會和環境效應。
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，然后再制成平面結構的土工織物。目前主要有有紡土工織物和無紡土工織物。有紡土工織物由兩組平行的呈正交或斜交的經線和緯線交織而成，其主要缺點是沿經線和緯線的強度高，而與經緯線斜交方向的強度低，無紡土工織物是把纖維作定向的或隨意的排列，再經過加工而成，按照聯結纖維的方法不同，可分為化學(粘結劑)聯結、熱力聯結和機械聯結三種。其主要優點是強度沒有顯著的方向性，對變形的適應性較大，目前大部分企業使用的均屬這種類型。
土工織物突出的優點是重量輕，整體連續性好(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。
（二）、土工膜
土工膜是一種基本不透水的材料。根據原材料不同，可分為聚合物土工膜和瀝青土工膜兩大類。為了適應工程應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，瀝青膜則大多在現場制造。制造土工膜的聚合物有熱塑塑料(如聚氯乙烯)、結晶熱塑塑料(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。現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合起來，成為土工復合材料。土工復合材料可將不同構成材料的性質結合起來，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。又如土工復合排水材料，它是以無紡土工織物和土工網、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、堤壩排水設施等。不同的工程有不同的綜合功能要求，故土工復合材料的品種繁多，可以說土工復合材料是當前和今后一段時期發展的大方向。這里主要介紹復合土工膜和土工復合排水材料兩類。
1 復合土工膜
復合土工膜是用土工織物或其他材料與土工膜結合而成的不透水材料。根據主要功能的不同，復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土工織物與土工膜復合而成，常見的有“一布一膜”、“兩布一膜”。其中，無紡土工織物不僅具有橫向排水作用，而且對土工膜起保護作用。
2 土工復合排水材料
土工復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合型排水產品。這種產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入排水通道。復合排水帶主要用于軟土地基豎向排水固結處理等，我國生產及工程上普遍采用的產品主要是塑料排水帶。復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、堤壩排水設施等。
(1)塑料排水帶
塑料排水帶是由不同截面形狀的連續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在土層中的預定位置。塑料帶前端與錨靴相連，用插帶機導桿頂住錨靴，插入土層中，達到預定深度后拔出導桿，但排水帶仍留在預定位置，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約25 m，入土速率可達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用廣泛，以加速軟土固結。
(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、透水及保護作用的管壁包裹材料兩部分構成的。高強鋼絲由鋼線經磷酸防銹處理，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，內層為透水層，由高強特多龍紗或尼龍紗作為經紗，特殊材料為緯紗制成；中層為非織造土工織物過濾層；外層為與內層材料相同的覆蓋層。為確保軟式排水管的復合整體性，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的產品，品種多，現選擇幾種主要產品說明如下。
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格很多，目前開發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
土工網是以聚丙烯或聚乙烯為原料，應用熱塑擠出法生產的具有較大孔徑和較大剛度的平面結構材料。可因網孔尺寸、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，土工網的抗拉強度都較低，延伸率較高。這類產品常用于坡面防護、植草、軟基加固墊層，或用于制造復合排水材料。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狀材料，袋內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。澆注在現場用高壓泵進行。混凝土或砂漿注入模袋后，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。前者是由工廠生產的定型產品，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―種復合材料。它與壓實粘土墊層相比，具有體積小、質量輕、具柔性、密封性良好、抗剪強度較高、施工簡便、適應不均勻沉降等優點，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，最厚的可達十幾毫米；土工膜一般為0.25～0.75 mm，最厚的可達2～4 mm；復合型材料有時采用較薄的土工膜，最薄可達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，需規定在某固定壓力下測定厚度。一般規定此壓力為2 kPa。 根據工程需要還應測試在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、單位面積質量
單位面積質量為單位面積土工合成材料具有的質量，它反映材料多方面的性能，如抗拉強度、頂破強度等力學性能以及孔隙率、滲透性等水力學性能。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量一般在50～1 200 g/m2的范圍內。測定單位面積質量采用秤量法，試樣面積為100 cm2，數量不得少于10塊，天平秤量讀數應精確到0.01 g(現場測試為0.1 g)。測試前要求試樣在標準大氣壓下恒溫(20±2 ℃)，恒濕(65 %±2 %)24 h。
（二）、力學特性
反映土工合成材料力學特性的指標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揮工程作用，因此抗拉強度及其應變是土工合成材料的主要特性指標。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，必須在標準規定的條件下測定。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，而不是習慣上所用的單位面積的應力來表示。
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行拉伸直到破壞，測得試樣自身斷裂強度及變形，并繪出應力―應變曲線。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。國內規定拉伸速率為50 mm/min。
目前關于土工合成材料的拉伸力學特性一般采用室內無側限拉伸試驗進行測試。但現場埋設在填料中的土工筋材的力學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行拉伸試驗，以評價筋材受側向約束的影響。但更科學的是應將筋材埋在填料中進行測試。此時的力學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。一般不宜作為設計依據。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，是土工合成材料應用中的重要力學指標。
目前撕裂強度試驗仍沿用紡織品標準測試方法。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。
(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。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）、水力學特性
由于土工織物、細孔土工網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特性，其主要包括兩方面：―是透水與導水能力；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特性之一。在過濾標準及其它有關水力學中，是一項不可缺少的重要指標。根據工程的需要，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 表示。該系數是滲流的水力梯度等于1時的滲流速度，一般服從達西定律，土工織物的滲透系數約為 ～ cm/s，其中無紡織物的滲透系數為 ～ 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(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，土工膜的滲透系數愈小，溫度對試驗結果的影響愈大。
（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有關。
土工合成材料的老化現象主要是因為高分子聚合物具有鏈節結構，受外界因素的影響發生降解反應或交聯反應的結果。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，或者引發光氧化反應。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。
聚合物對化學腐蝕一般具有較高的抵抗能力，但某些特殊的化學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，對其化學穩定性要認真對待。土工合成材料在鋪設過程中易受損傷，且不易被發現，國外試驗研究發現，埋在土中的織物老化主要是由于機械傷引起的，鋪設造成的孔洞是使材料強度降低的主要因素。孔洞數愈多，原始強度降低得愈多。在高溫條件下，合成材料將發生熔融現象。有時溫度雖未達到融點，聚合物分子結構也可能發生變化，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、質地變脆，影響其力學特性，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種功能。隨著土工復合材料的發展，所兼有的功能就更多。總的說來，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土層之間，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坡的濾層，水閘下游護坡下部的濾層，擋土墻回填土中排水系統的濾層，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性質不同的材料之間鋪設土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來許多預期的良好效應，舉例說明如下：
(1)通過隔離層，引起應力擴散作用，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，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，節約建筑材料。
(4)地基中有部分軟弱區域，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或軟弱區的影響。
(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細水上升，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以它們在工程中的用途來確定。應用最多的是有紡和無紡土工織物。如果對材料的強度要求較高，有時還要求以土工網或土工格柵作為材料的墊層。當要求隔離防滲時，則需要土工膜或復合土工膜。
4 防滲作用
土工膜和復合型土工合成材料，可以防止液體的滲漏、氣體的揮發，保護環境或建筑物的安全。它們可用于土石壩和庫區的防滲，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，屋頂防漏，用于修筑施工圍堰等。
5 防護作用
多種土工合成材料對土體或水面，可起防護作用。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臭味，防止水面蒸發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，可以分布土體的應力，增加土體的模量，傳遞拉應力，限制土體側向位移；還可以增加土體和其它材料之間的摩阻力，提高土體及有關建筑物的穩定性，土工織物、土工格柵、土工網及一些特種或復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、防止反射裂縫的發展等。
六、結論
（一）土工合成材料應用中存在的問題
1、在工程實際應用中，設計對土工合成材料的技術指標、施工工藝和方法常有特定的要求，但個別工程實施后達不到預期效果。主要原因是施工技術問題，部分施工人員對這一新型材料還比較生疏，施工設備和方法比較落后，操作不規范，以致施工質量達不到設計要求。
2、土工合成材料本身制約著工程質量，有些產品工藝落后，成本較高，質量難以達到規定標準。
3、工程施工中，部分單位在購買材料時低價竟標，更有相當多的單位沒有檢測設備和檢測人員，沒有把好質量關。因此，土工合成材料在生產及施工應用上，還缺乏必要的、嚴格的行業管理。
（二）結論
《鐵路路基土工合成材料應用技術規范》自實施以來，有力促進了鐵路土工合成材料的應用，路基工程質量得到了質的提高。但由于設計理論的相對滯后，土工合成材料生產廠家眾多，產品質量參差不齊，技術規范有關條款不易操作等諸多原因，限制了進一步的推廣應用。我認為在規范修訂時，如下方面予以考慮完善。
(1)增加土工合成材料生產原料的技術要求，分不同地區、不同的應用條件提出相應產品技術指標。對作為重要受力構件的材料(如加筋土擋土墻拉筋帶)，要增加蠕變強度等指標。
(2)各類結構、構筑物的計算理論和方法要在規范中明確和進一步細化；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，如經編土工格柵、立體植被網、雙向拉伸土工格柵的應用條件和技術要求。
(4)吸收近年來土工合成材料應用的成功經驗和教訓，進一步完善設計和施工質量檢驗條款。
(5)參照國標和其它標準，統一材料名稱，制定較詳細的技術指標、檢驗(測)項目和標準。
土工合成材料在工程應用中有著極為突出的優勢，在公路、鐵路、水利、環保工程等方面，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，有效地保護了自然生態環境，防止了水土流失和山體滑坡。隨著科技的不斷發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勢就是保護生態環境，有著其他材料不可替代的優點。
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關鍵詞：土工合；成材料；巖土工程
土工合成材料是巖土工程中的高分子聚合物為原料制成的各種人工合成材料的總稱，是具有良好物理化學特性的水工性能。隨著當前社會發展過程中，各種技術手段的不斷應用，水工合成材料的應用和發展也在日益的提高與變化，被廣泛的應用在當前各種建筑工程中。目前土木合成材料已經被廣泛的應用在道理工程、建筑工程、海港工程、礦山工程、軍事工程以及水利工程等多個領域。
一、土工合成材料的功能
土工合成材料的功能是多方面的，其主要的功能有以下幾點：
1、過濾功能
把土工織物釋放在土體表面或者相鄰土層之間，可以有效的組織土顆粒通過，從而防止由于土顆粒過量流失造成的土體破壞，同時允許土中的水或者空氣穿過織物自由的排出，以免由于孔隙水壓力的升高而造成土體的失穩等不利的后果。
2、排水功能
有些土木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，沿著材料的平面排至體外，這方面的產品有瀝青混凝土膜、混合土工膜，排水板風，適用于高填路堤內部的垂直排水或者水平排水、軟基處理的過程中垂直排水等。
3、隔離功能
有些土工合成材料能夠把兩種不同粒徑的土、砂、石料隔離開來，或者吧土、砂、石料與地基或者其他建筑物隔離開來，以免相互混雜，失去各種材料和結構的完整性，發生土粒流失現象。.
4、加筋作用
土工合成材料埋在土中，可以擴散土體的預應力，增加土體的模量，傳遞拉應力，限制土體側向位移，還能夠增加土體和其他材料之間的摩擦力，提高土體及其有關建筑物的穩定性。
二、土工合成材料的應用
1、過濾及其排水
可以根據當前工程過濾、排水的需要，合理的選用土工織物、土工符合材料和土工管等，采用土工合層材料進行過濾、排水設施的主要工程有：
在鐵路、公路過濾和排水設施的施工的過程中被廣泛的應用，成為當前公路施工的主要手段和方法，更是提高公路施工質量和施工效率的前提和關鍵。
2、隔離
在水工合成材料使用的過程中，其在各種道路和路基的施工中都能夠有效的將軟土地基和路基進行隔離，產生相應的隔離層，在公路基層施工的過程中是利用其進行地基和路基碎石進行隔離的主要方式和方法。
三、土工合成材料的施工技術
1、土工合成材料的儲存與保管
土工合成材料是以高分子聚合物為原料的化纖產品，在陽關照射下容易老化，使得強度降低，盡管在制造的過程中采用了相應的防止老化措施，然而在地下或者水下能夠正常使用幾十年和其他物質一樣老化是不可必滿的，對永久性的建筑物而言，當然是手民越長越好，因此其儲存與保管就先的非常重要。
2、滲土工合成材料的鋪設技術
土工合成材料自廣泛用于巖土工程建設以來，在水利水電工程建設中引起不小的變革，這不僅反映在水利水電工程的材料使用上，而且反映在設計原理、計算方法、施工工藝和工程管理上。防滲土工合成材料主要用于垂直鋪膜防滲和坡面鋪膜防滲，因鋪設結構形式的不同，其施工工藝和鋪設技術也不盡相同。
3、土工合成材料的施工要求
在施工的過程中首先對使用前的各個設備和材料的使用型號。規格進行嚴格的檢查，其是否能夠達到設計要求，用作過濾、墊層、排水層的過程中，對各種具有裂紋、老化的土工成品都不能使用。
在備料的過程中要根據工程部位、大小按照施工的要求進行裁剪和拼接；防滲用土工膜盡量的采用寬幅度，以減少剪裁量，最好是使用預先拼接成的要求尺寸。捐災鋼管上后運至工地。
土工合成材料在接觸面的處理中飯，只要鋪設面在施工的前面進行處理，清除表面的各種污物和能夠損傷土工材料接觸面的英武，使得地面平整，土工合成材料在使用的過程中是不易被損壞的，。所以在進行土工織物施工的額過程中要清楚各種表面物體。
鋪設土工合成材料是一種連續性、整體性，左后腰與其他結構的連接，特別是土工膜防滲應當與安珀和其他一切防滲體密接，構成完全封閉體系，土工織物當付款和長度達不到要求的時候，要做好接縫。結構，接縫的方法是有搭接、封接和粘接。
4、常見的各種問題
經常遭受石塊或其它尖棱物的穿刺破壞；由于土工薄膜缺少約束支持，在承受水壓力和土壓力時易于被鼓破；薄膜受到下層氣體或液體的頂托產生應力集中導致破壞；鋪設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，可能引起界面滑動，使土工薄膜產生過度拉伸，撕裂或擦傷；在斜面上用土或混凝土面板保護土工薄膜，當水位驟降時，土體中的孔隙水壓力和庫水位失去平衡而造成失穩滑動。只要按照施工規范和施工組織設計施工，確保施工質量，就可避免或減少類似問題的出現。
四、土工合成材料的施工質量控制
1、土工膜防滲工程接縫檢查
接縫粘合質量與其他結構結合的牢固性等檢查的方法有目測法、現場見咯發和抽樣測試法。
目測法是觀察有無漏接，接縫是否五燙傷、五褶皺，是否拼接均勻的主要手段和方法。
現場檢漏法應對全部焊縫進行監測，常用的有真空閥和重啟法，真空非法是利用吸盤、真空泵的方法進行檢查的系統設備。在監測的過程中通過局部刷凈、涂肥皂水放入吸盤，通過抽出空氣至真空進行監測，然后關閉氣泵，看吸盤頂部是否具有透明罩內的肥皂水泡產生，真空度有無下降，若有，說明有漏氣，應該及時的補救。
2、土工化合物的檢點
檢查所用的土工織物的質量和規格是否合格，搭接寬度和縫合質量是否符合設計要求、。
3、土工織物防護工程檢點
檢查所有的材料品種和規格以及性能是否符合設計要求，抽檢施工中所用的各種物料尺寸、質量、結構重量風是否與設計要求相符；檢查施工方法是否符合施工規范，對土工合成材料是損壞等。在完工之后檢查水上、水下跑護體的范圍、高度以及厚度和各種不同類型的防護工程施工質量是否具有設計要求相符合。更要檢查被防護工程在施工的過程中能夠周圍環境影響因素是否否和設計的要求。
篇3
關鍵詞：舊路；加寬；穩定性；土工格柵
一、公路工程發展中的應用現狀
隨著我國公路建設事業迅速發展，公路的交通量迅速增長，特別是近年來超載愈演愈烈，加速了道路病害的產生，大大縮短了維修養護的間隔時間。一些早期修建的公路已經越來越不能滿足日益增長的交通量的需要，除了新建一些公路以滿足日益增長的交通量需求外，對一些舊路的改擴建也勢在必行。舊路的改擴建就是在原路基礎上進行技術改造，加寬舊路路基和提高道路等級的一種技術措施。這些舊路的改擴建，充分利用了原有路基，既少占了公路建設用地，又滿足了社會發展的需要。舊路路基加寬工程最大的技術難題 是解決新舊路基不均勻沉降問題。如何防止新老路基的縱、橫向不均勻沉降和裂縫，成為確保工程質量的重點和關鍵。
二、 國內外舊路加寬綜合處治技術綜述
在城市道路加寬改造工程中，最重要的技術問題就是既有路基于拓寬路基之間的綜合處治。包括：綜合考慮加寬路基的穩定性、新舊路基間的整體性、路基沉降、路堤自身的壓縮變形、路基土的塑性累計變形等造成的不均勻沉降，以及新舊路基間的剛度差異等對路面結構的影響等。土工合成材料由于具有特殊的物理力學特性而在舊路加寬綜合工程中發揮著極其重要的作用。
引起舊路拓寬工程出現病害的原因是多方面的。其中，新舊路基之間的不良結合和不均勻變形時最根本的原因，也是路基拓寬工程中的主要控制因素。因此，在舊路拓寬工程中補習采取切實有效地工程技術措施，減小地基的不均勻沉降，保證新舊路基的強度、剛度和整體穩定性，加強新舊路基結合部的處治措施，減少拓寬工程路基的病害發生。通常可采用軟弱地基處理、基底清淤換填、舊路路堤臺階開挖、土工合成材料加筋墊層和加筋土路堤、土工織物防滲和排水、改良土高強路堤和輕質路堤、鋪設土工合成材料防裂層或增大加鋪厚度等工程技術措施。
三、工程簡介
本工程為港城大道道路改造工程項目1標，工程全長5565m，起終點樁號為K1+056~K6+800。本工程不包含東金路立交橋梁（K3+261~K3+849）,但包括橋下8m輔路及人行道和設施帶。道路紅線寬度為80m，路基主線寬度為56m、中間8m分隔帶、兩側設置雙向十車道路面（寬度為20m）、道路兩側為3m人行道。其中工程起點經一路K1+056~東金路K3+580和楊北公路K5+600至終點津漢支線K6+800兩段為舊路加寬段。
四、土工合成材料在舊路改造中的應用
在舊路加寬工程中，常用的土工合成材料就是土工格柵。土工格柵對土的加固機理在于格柵與土之間的相互作用。在新舊路基結合部采用土工格柵可有效地預防差異沉降的產生，這是因為：第一，由于土工格柵與土接觸面的的摩擦作用，降低了加寬處土的垂直應力，使土體承載能力得以提高，減少了不均勻沉降；第二，土工格柵對土有鎖定作用，由于土工格柵網眼的存在，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。；第三，由于水平鋪設的土工格柵具有彈性，在反復荷載作用下，不會產生變形的積累；第四，土工格柵具有一定的張力和延展性，能使路基與土工格柵形成一個連續柔性整體結構。
土工格柵的鋪設：土工格柵的鋪設采用橫向鋪設，關鍵是保證其連續性，不出現斷裂、彎扭折皺、松弛，但又要避免過量拉伸。材料應堆放在陰涼處，嚴禁暴曬和雨林，以免其性能老化。軟基處理段與未處理段的交界處設置過渡銜接，并保證必要的搭接長度。在路槽縱向鋪設跨施工縫的土工格柵，加強新舊路基的橫向聯系，減少裂縫反射。本工程路基加寬開蹬搭茬采用鋼塑復合凸結點雙向土工格柵網.
1.主要性能要求如下:
縱向抗拉強度： ≥50KN
橫向抗拉強度： ≥50KN
伸長率： ≤3%
結點剝離力： ≥400KN
網眼尺寸不大于10cm
同時，為盡量減少搭接工程數量，鋼塑雙向土工格柵幅寬應不小于4.0m。
2.本工程加寬路基接縫工藝處理如下：
（1）自舊路瀝青路面邊緣向下按1：:0.3的坡度切坡，將該坡度線以外，凡居新建路基底面標高以上部分的舊路及邊坡全部挖除
（2）清除舊路邊坡壓實度不足部分，在堅實的舊路基邊坡上開挖臺階，臺階寬度不小于1m，高度不大于3層（60cm）壓實的總厚度；每個臺階上的第一層，填石灰含量為6%的石灰土，其寬度應覆蓋臺階全寬并搭在新填路基上2cm。
（3）每3層頂部鋪一層2米寬土工格柵，待施工到道胎位置，上預壓土預壓3個月后卸載，再整體全斷面鋪設鋼塑復合凸結點雙向土工格柵；
（4）土工格柵的鋪設采用橫向鋪設，垂直與路堤軸線方向，搭接不小于30cm，用綁絲每隔20cm間距綁牢，保證其連續性
（5）雙層或多層土工格柵上、下層搭接部位應錯開不小于50cm距離。
（6）土工格柵上的第一層填料采用輕型推土機或前置式裝載機碾壓，一切車輛、施工機械只容許沿路堤軸線方向行駛。
3.加寬填筑時注意事項
（1）原路基邊坡填筑前挖臺階時頂面挖成2%~4%的內傾斜坡，底部第1級臺階的開挖寬度不得大于1/2的邊坡寬度，開挖后的老路邊坡，應及時采取必要的措施，防止雨水沖刷等引起路堤開裂及滑塌，以確保老路堤的穩定。
（2）路堤邊坡開挖后，要認真檢查橋梁等結構物與路基連接處，若發現橋頭搭板下有塌空現象，應采用級配砂礫回填并灌漿加固措施處理，待充分密實后再進行拼寬填筑。
（3）認真清理加寬斷面的原地面，若下面有砂礫墊層，則應按設計要求認真整平和壓實。
（4）老路邊坡的開挖和填筑應沿縱向分段推進，老路堤邊坡開挖必須隨挖隨填，挖一層，填一層。
（5）土工格柵鋪設后應及時填筑填料，避免受陽光過長時間暴曬，間隔時間不應超過48小時。
（6）土工格柵下承層應平整，鋪設時應拉直、平順、繃緊、緊貼下承層，不得扭轉、褶皺。
篇4
關鍵詞：復合材料；土木工作；應用情況
所謂復合材料，指的就是通過物理或者化學的方法，將兩種或兩種以上的不同性質材料在微觀或宏觀上組成具有新性能的材料，復合材料最大的優勢就在于組成復合材料的各種材料能夠在各自性能上實現取長補短，能夠發揮出協同的作用，使得復合材料的綜合性能遠遠比原組成材料的性能更加優異，進而復合材料也就能夠滿足更多不同的要求。[1]FRP就是纖維增強復合材料，其發展歷史十分悠久，人們在上個世紀五六十年代就開始嘗試將纖維增強復合材料運用到民用建筑當中，在1961年，英國有一座教堂的尖頂中就應用了玻璃纖維增強復合材料，之后，利物浦也利用玻璃纖維增強復合材料作為連系梁建立起了一座人行天橋。玻璃纖維增強復合材料在我國的應用是在上個世紀五十年代末期，我國開始嘗試將玻璃纖維束應用到混凝土的構件中，發展到了七八十年代的時候，玻璃纖維增強復合材料開始在我國結構工程中得到了大面積的應用，并且針對玻璃纖維增強復合材料的研究也取得了一系列的成果。
一、工程結構加固補強
復合材料在社會上的各行各業中都有著很多的應用，其主要是通過各種方法將玻璃纖維增強復合材料附著在構件表面上受力，這樣一來就可以有效增強原有構件的受力性能。我國在上個世紀八十年代的時候就嘗試在工程實踐中利用混凝土結構外貼玻璃纖維增強復合材料內夾高強鋼絲的加固方法，但是嘗試這個加固方法的主要目的只是為了起到防腐的作用，并且將混凝土與鋼絲相結合，因而這種嘗試并沒有得到廣泛的推廣。[2]在九十年代初期，對瑞士的多跨連續箱形梁橋使用了碳纖維增強復合材料進行了加固并取得了很好的效果之后，纖維增強復合材料的加固結構修復技術開始在全球范圍內得到了研究與普及，取得了很快的發展，并且在實際的工程中得到了大量的應用。1988年，我國成功完成了第一項碳纖維增強復合材料加固工程，進而也就開始了我國的纖維增強復合材料的發展之路，尤其是2008年汶川大地震之后，纖維增強復合材料加固技術更是極大的支持了建筑重建工作以及加固修復震損結構工作。在現階段內。纖維增強復合材料在各種類型的結構加固中都得到了大量的成功運用，比如在混凝土結構、鋼結構等方面，另外，纖維增強復合材料除了涉及橋梁與建筑領域的結構之外，同時還涉及到了地下結構、水工結構以及隧道等等，所涉及的領域十分廣泛。纖維增強復合材料的加固形式十分多樣，主要包括纖維增強復合材料布纏繞加固混凝土柱、將纖維增強復合材料片材貼在梁與板手拉面、利用纖維增強復合材料片材包裹梁、柱構件。[3]
二、纖維增強復合材料
在纖維增強復合材料中，纖維占了一半以上的含量，纖維增強復合材料筋的重量相對很輕，只有普通鋼筋重量的百分之二十左右，但是其強度十分大，是普通鋼筋強度的六倍之多。纖維增強復合材料具有很好的耐腐蝕性，這也是其能夠代替鋼筋的重要因素之一，這能夠防止因為鋼筋銹蝕而對結構造成的損害，并且還明顯減少了結構的維護時間與費用。同時，纖維增強復合材料還具有良好的非磁性，能夠滿足某些特殊工程的無鐵磁性的要求。在橋梁工程中，纖維增強復合材料索有著很多的應用，比如其可以作為纜索運用到懸索橋或斜拉橋中，或者是作為預應力筋運用到混凝土橋中。[4]在上個世紀六十年代初期的時候，一些發達國家就開始對纖維增強復合材料配筋在混凝土梁中的應用進行研究，包括美國、日本等等，其研究的內容主要就是如何利用纖維增強復合材料減少近海區域或寒冷地區的鋼筋混凝土結構的鹽蝕危害。此外，在這些發達國家，纖維增強復合材料在巖土工程的加筋土中也有著很多的應用，并且由于纖維增強復合材料具有安裝簡潔、耐久性強、價格低廉等優勢，使得其得到了越來越廣泛的應用。我國對纖維增強復合材料配筋在混凝土梁中的應用的研究也比較早，到目前為止，我國已經能夠生產出多種纖維增強復合材料筋、索產品以及與其相配套的夾具，隨著研究的力度不斷加大，促使我國在實際的實踐中也取得了一定的研究成果。[5]在研究纖維增強復合材料筋混凝土的過程中，主要是研究兩個方面的內容：首先是混凝土與纖維增強復合材料之間的截面的粘結性能的問題，這是因為這兩者的粘結性能都很差，不同的筋材形式與表面處理形式，最后得到的粘結性能也是具有差異的；其次是特殊力學性能，纖維增強復合材料筋是一種彈脆性材料，因此與傳統鋼筋混凝土構件相比，應用了纖維增強復合材料筋的混凝土的構件的受力性能也是不同的，這也成為了相關學者在今后都將進行重點關注的研究內容。
結語：
綜上可知，與纖維增強復合材料的其他應用領域相比，復合材料在土木工程中的應用條件更加具有復雜性，土木工程行業正處于高速發展的階段，雖然現代混凝土與鋼材的大量應用有著很長的歷史，但是其應用仍需要進一步加強與完善。纖維增強復合材料具有多樣化的應用形式，其在未來必定會得到更加廣泛的應用，發展前景十分廣闊。
參考文獻
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關鍵詞：土工合成材料；灰庫；應用
0 前言
土工合成材料是一種新型的建筑材料，由于其具有質量輕、施工簡易、運輸方便、料源豐富等優點，自問世以來，發展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范圍內得到迅速的發展和廣泛的應用，取得了良好的經濟、社會和環境效益，國內外已廣泛應用在水利、交通、電力、堤壩、防止沙漠化和水土保持等工程建設中，其中我國電力能源系統新建電廠粉煤庫90％以上采用土工合成材料修建灰庫堤，40％的老灰庫維修和擴建也均采用了土工合成材料。
1 土工合成材料在黃石火電廠灰庫加高子壩工程中的應用
用于儲存火電廠粉煤灰的地方稱為灰庫，其相應擋灰的建筑物稱為灰壩。在火電廠運行過程中，灰庫將逐漸被粉煤灰填滿，因此，許多電廠在原來灰壩上加筑子壩，從而提高了灰庫的庫容，延長灰庫的使用壽命。湖北黃石火電廠分別對其所屬的筲箕窩灰庫和百沙灘灰庫進行了加高子壩的工程。在這兩項工程中，均采用了土工合成材料，下面具體介紹一下土工合成材料在這兩項工程中的應用和施工。
1.1 筲箕窩灰庫加高子壩工程
1.1.1工程情況。該工程由1號、2號兩座土石代料子壩，兩座排水豎井組成。加高子壩高6m，由混合代料經分層填筑碾壓而成。在壩體的排水盲溝、壩基以及迎灰面均鋪設有400g/m2的無紡土工布，共計28550m2。
壩底排水盲溝尺寸為50cm×50cm，溝中充填瓜米石。為保證排水盲溝的反濾排水，在溝底三個側面均鋪設無紡土工布。由于地基是粉煤灰，為防止滲透破壞，故沿整個壩基也鋪設了無紡土工布，把粉煤灰與上部填筑代料隔離開來，同時又增強了地基承載能力。壩體迎灰面鋪設的無紡土工布主要起到反濾排水的作用，以防止粘土鋪蓋和粉煤灰中細小顆粒進入到后部代料區。
1.1.2無紡土工布施工。在施工中，無紡土工布的鋪設采用人工操作，設專人負責。具體方法是：在碾壓平整后的壩基面和壩坡面上，垂直壩軸線方向鋪設，鋪設過程中采用撤退式方法鋪設。垂直壩軸線方向上的土工布必須是整塊，不允許連接。平行壩軸線方向允許土工布連接，連接采用專用縫合機和滌綸線雙線縫接，為保證整體性，搭接長度大于10cm。土工布和岸邊基巖結合處考慮沉陷引起的張拉現象，各邊應留0.5m左右的余量，可供伸縮變形，以杜絕漏灰問題的發生。
1.2 百沙灘灰庫加高子壩工程
1.2.1工程情況。該工程為一長約1300m、高1m的子壩。子壩直接修筑在原灰壩上，一面擋灰，一面擋水，采用“HEC”固化粉煤灰分層填筑、碾壓而成。在該工程中，為防止加高子壩與老壩結合面的滲透破壞，在壩身內部加設一道垂直的土工膜，土工膜在老壩和子壩中各插入25cm。選用土工膜為“F-5”型（580g/m2），其物理力學指標為：抗拉強度19KN/m，延伸率53.6％，CBR頂破強度3.41KN，垂直滲透系數4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在鋪設垂直防滲土工膜時，設計深度應深入老壩內0.25m。先由人工在老壩壩面開挖10cm×25cm的槽縫，然后將土工膜垂直放入槽內，鋪完塑的溝槽采用粘土漿充填。每兩塊土工膜之間采用搭接，搭接長度30cm，待搭接部位洗凈擦干后采用自走式熱熔雙縫焊機焊接。局部破損的土工膜補漏，采用PVC膠合劑粘接，粘接寬度不小于15cm，要求粘貼牢固、均勻、可靠。土工膜槽口外漏段，應敷土加以保護，避免陽光直接照射。
上述兩工程由于采用了土工合成材料，簡化了設計和施工程序，一定程度上為工程的順利完工創造了有利條件。工程投入正常使用一年后，經實地復檢表明兩座灰壩均運行正常，沒有出現滲透破壞現象，這說明土工合成材料在灰壩工程中的運用是成功的。
2 結束語
土工合成材料作為一種全新的工程材料應用時間不長，經驗不足，目前還存在一些問題，如測試設備的升級滯后于該材料在工程中的應用，部分類型材料易老化以及該材料價格過高，提高了工程造價等，這些都限制了它的進一步推廣應用。但我們相信，隨著土工合成材料研究工作的深入，隨著生產的批量化和生產技術的改進，更重要的是人們對這種材料優良技術性能的進一步認識，土工合成材料在工程實際中，特別是灰庫工程中會得到越來越廣泛的運用。
參考文獻：
篇6
關鍵字：復合土工材料； 水利工程；應用
Abstract: The composite geotextile material is a general term for synthetic materials for civil engineering applications. As a civil engineering material, which is based on synthetic polymers (such as plastic, chemical fiber, synthetic rubber, etc.) as raw material, made of various types of products, placed within the soil and surface, to strengthen or protect the soil. Because of its filtration, drainage, seepage, and scour protection and soil reinforced reinforcement, soil isolation effects are widely used in water conservancyKey words: composite geotextile material; water conservancy projects; application
中圖分類號：F407.9 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）02-
土工合成材料是應用于巖土工程，以高分子聚合物合成材料制成的各種產品的統稱。因其具有反濾，排水、防滲、防沖和土加筋加固、土層隔離等作用，而被廣泛用于水利工程。
一、復合土工材料的含義
復合土工材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用。《土工合成材料應用技術規范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復合材料等類型。土工特種材料包括土工膜袋、土工網、土工網墊、土工格室、土工織物膨潤土墊、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工復合材料是由上述各種材料復合而成，如復合土工膜、復合土工織物、復合土工布、復合防排水材料（排水帶、排水管）等。
二、復合土工材料的分類
應用到水利工程中的土工合成材料主要有土工織物、土工膜，土工特種材料和土工復合材料4大類。
1、土工織物
土工織物是將合成纖維以不同方法制成透水性的土工合成材料，按制造方法不同，可分為織造型和非織造型土工織物。織造型土工織物又分編織、平織和針織，它們是由單絲或多絲織成的，或者由薄膜形成的扁絲編織成的布狀卷材；非織造型土工織物由短纖維或噴絲長纖維按隨機排列制成絮墊，經機械纏合(針刺)或熱粘或化學粘合而成的布狀卷材(即無紡布)。
2、土工膜
土工膜是20世紀70年代出現的，它是由聚合物或瀝青制成的一種相對不透水卷材。取用聚合物需要在工廠采用吹塑，壓延或涂敷法制造；用瀝青則可在現場或廠內以噴涂或浸漬法形成。
3、土工特種材料 土工特種材料包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網、土工石籠、土工管，土工模袋、三維網墊、EPS等，均由聚合物按需要分別以不同加工方法制成。
4、土工復合材料
土工復合材料包括復合土工膜和復合防排水材料，均由兩種或兩種以上土工合成制品復合或組合而成，如復合土工膜由土工膜與土工織物經加熱滾壓而成，主要是為了增加材料的強度。承受更大的荷載，復合防排水材料由排水帶、排水管、排水防水材料等組成，
三、工程作用及其應用
1、加筋作用
加筋作用是指在土體中的一定部位埋設水平方向的土工合成材料，也稱加筋材料，將土體壓實后，土與加筋材料密切結合成一復合土體(加筋土)，當在復合土體表面施加荷載時，由于加筋材與周圍土之間有較大的摩阻力(有時尚有咬合力)，限制了土的側向變形，相當于在土體側面上施加了約束力，從而提高了土體的承載能力，增加了土體的穩定性。這種作用在水利工程中能夠穩定、限制各種結構中的巖土體在長時間使用過程中的位移發生，并能使作用在土壤的局部應力傳遞或分配到更大的面積上，增加土體和土工布之間的摩擦阻力。
一般地，土工織物，塑料拉伸土工格柵、經編土工格柵、玻纖土工格柵和土工網可以作為水利工程中的加筋材料。土工合成材料加筋效應主要有：筋材的抗拉作用、筋土界面相互作用和應力擴散作用等，而在多層加筋的情況下，應分別考慮筋土界面的摩擦作用(即各層筋土界面作用對填料產生側向約束作用)和最下一層筋土界面作用產生整理的界面剪應力對其下面土體產生的附加水平約束作用(提高土體的穩定性和承載力)。
2、防滲作用
防滲是防止流體滲透流失的作用，也包括防止氣體的揮發擴散。水利工程中要修建大量的擋水蓄水、引水和輸水等建筑物，均有防滲、防漏的要求。利用土工合成材料中的弱透水材料可防止液體滲漏、氣體揮發以保護環境或建筑物安全。用于防滲的土工合成材料主要有土工膜和復合土工膜，后者應用更為廣泛，更能適應各種復雜工程的情況。
3、防護作用
防護是指為了消減自然現象、環境影響和人類活動對堤坡和岸坡造成的危害，而采取適當的防護措施，土工合成材料的發展，為岸坡防護提供了新的途徑。在被保護的土面上覆一層有良好反濾性能的土工織物，壓上一定蓋重，即可有效地保護岸坡不受水流和波浪等的破壞，可代替傳統的護坡材料。
4、隔離作用
土工布可將不同的土質結構進行分離，形成穩定的分界面，使各層結構分離，按照要求發揮各自的特性和整體作用，以避免相互混雜產生不良效果。在土石混合壩中，可作為隔離不同的筑壩材料。在裂隙發育的巖基或卵石地基修筑土石壩，可用作壩體與地基之間的隔離。
5、反濾作用
在水工建筑物中，當土中水從細粒土流向粗粒土，或水流從土內向外流出的逸出處，需要設置反濾層，否則土粒將受水流作用而被帶出土體外，土粒過量流失會造成管涌和流土破壞。傳統采用砂礫粒作為反濾材料，一般采用粒徑不同的砂礫石分2-3層鋪設，施工工藝較復雜。土工織物的過濾功能和傳統的顆粒層完全相同，工程上可以取而代之。它可在地下水滲流作用下，既防止土顆粒過量流失而造成破壞，同時又使水流順利排泄，以免由于孔隙水壓力升高而造成土體失穩。
6、排水作用
篇7
【關鍵詞】建筑工程混凝土裂縫危害；碳纖維復合材料；預防處理
一、建筑工程混凝土裂縫的危害
1.1嚴重危及安全
建筑工程混凝土裂縫寬度不允許超過規范允許值（0.3mm），如果出現這種裂縫，應由設計單位根據具體情況出具處理方案進行處理。
1.2減短使用壽命
現澆鋼筋混凝土板出現裂縫，雖對結構安全影響不大，但因裂縫致使板內鋼筋失去混凝土保護而直接與空氣接觸，鋼筋銹蝕，縮短鋼筋混凝土板使用壽命。
1.3影響生活、生產
現澆鋼筋混凝土板一旦產生裂縫，樓面就有可能滲漏并產生污染，影響正常使用和美觀，有時，裂縫寬度雖在允許范圍值內，但總是給使用人造成一定的心理恐懼。
二、建筑工程混凝土裂縫產生的原因
2.1設計原因
（1）樓板厚度不夠，致使樓板撓度過大而產生裂縫。
（2）使用鋼筋直徑較大、鋼筋間距太稀，形成平面尺寸相對較大的素混凝土，易產生裂縫甚至稍受沖擊即穿孔。
（3）板面抵抗負彎矩鋼筋尾部處樓面開裂，而在房屋轉角處產生雙向應力，沒有配置構造筋或構造筋數量（斷面面積）不夠，易形成45度斜裂縫。筆者自住套房客廳長6000mm，寬4800 mm，在進行裝修前曾發現一條距墻角約1500 mm、距縱墻約1000 mm、距橫墻及梁（一向為簡支梁）約1200 mm的橢圓形裂縫，幾乎連通，裂縫寬度遠超過0.3 mm，用腳瞪踩時樓板整體顫抖嚴重。
（4）因建筑設計注重造型和功能，致使樓板平面不規則，形狀突變，因熱脹冷縮或受力變化時，結構薄弱處應力集中產生裂縫。
（5）荷載取值不當也是鋼筋混凝土板開裂的原因之一，一是設計人員在進行配筋計算時，只根據承載力來確定配筋量，忽略了正常使用階段承受荷 載引起的裂縫寬度計算、驗算，以致產生裂縫。二是設計時未充分考慮施工或裝修荷載，以致施工過程中樓板開裂。
2.2施工原因
（1）現澆鋼筋混凝土板厚度達不到設計要求。
（2）鋼筋用量（包括大小、數量、長度等）達不到設計要求，或者等面積等強度替換，單根鋼筋截面面積較大以致鋼筋間距太稀。
（3）鋼筋位置不正確。一是綁扎時，鋼筋所處標高位置不正確，保護層過厚，減小了鋼筋混凝土板的有效厚度，二是施工過程中的人為踩踏等使得鋼筋變形或位移。
（4）鋼筋特別是抵抗負彎矩的懸臂鋼筋不按施工規范施工，間點或多點綁扎一點，鋼筋綁扎不牢固、松松垮垮，混凝土澆筑時造成鋼筋變形或移位。
（5）混凝土強度等級達不到設計要求。
（6）混凝土配合比不正確，水灰比過大，骨料級配不合理，骨料含泥或含雜質超標等都可能導致樓板開裂。
（7）混凝土過分振搗，粗骨抖下沉，上部水泥“浮漿”過厚，脫水干縮開裂。
（8）混凝土養護不及時，不到位，特別是采用鋼模板時，養護不及時易產生收縮裂縫。
（9）混凝土澆筑前，模板濕水不充分，特別是木模板過于干燥，吸水快、吸水量大，致使縮塑性收縮裂縫。
（10）模板支撐不牢或有支撐間距太大，混凝土澆筑或凝結過程中支撐下沉、模板變形，致使鋼筋混凝土板開裂。
2.3其他方面的原因
（1）水泥水化熱的作用。對于現澆鋼筋混凝土板來說，不屬于大體積混凝土，對開裂影響較小。
（2）裝飾裝修。二次裝修時，不征得原設計單位同意或認可，改變或破壞原結構，改變受力特征，在現澆鋼筋砼樓板上開槽、打洞、任意增加裝飾荷載、過多或集中堆放裝飾裝修材料，致使樓板開裂。
三、碳纖維復合材料在建筑工程中加固方面的具體運用
3.1碳纖維材料結構加固的具體適用范圍
在現實生活中，碳纖維材料可以在多種結構類型進行有效地采用，加強對各種結構部位進行有效的加固和修補，例如橋梁、樓板、頂柱、屋架以及橋墩等多種結構；與此同時，一些磚砌體的某些力學性能，也可以碳纖維材料進行加固。
3.2碳纖維片材加固修復混凝土結構的具體規范
通常而言，在實際的工程中使用碳纖維片材進行粘貼同時對混凝土結構進行加固時，應該使用與之相配套的粘結材料，從而將碳纖維片材粘貼在一起，來有效的增強碳纖維片材的承受拉力，從而能夠同混凝土的變形進行協調，來與之共同受力，實現加固的功能。
3.3碳纖維片材對混凝土結構構件進行加固的具體操作方式
在現實生活中，面度橋梁和樓板等構件進行受彎加固時，要求碳纖維的方向同需要加固地方的受到拉力的方向保持一致，可以采取封閉式料貼方式、u形粘貼方式或者側面粘貼方式對橋梁與柱結構構件進行受剪加固，在實際操作中，需要碳纖維的方向同構件的軸向實現垂直。在得到可靠的依據時，可以選取其它相關形式對其它受力狀況的混凝土結構開展有效的加固。具體而言沒在使用粘貼碳纖維對混凝土結構進行加固時，應該遵循相關國家標準，使用概率理念，并且以此作為基礎，利用極限狀態的設計方法施行承載能力的極限狀態計算，同時還要針對正常使用的極限狀態進行有效的驗算。
對于鋼筋與混凝土材料，可以結合其檢測所得到的實際的強度，并且依照國家現在施行的相關標準，針對其相應的材料強度進行有效的設計。在現實生活中，要求碳纖維材料應該結合構件所能夠達到的極限狀態進行有效的應變，結合線彈性的應力與應變關系來確保相應的應力。具體而言，則要求碳纖維片材的選取，應該根據生產廠商所提供的保證不少于95%的合格率來進行抗拉強度的標準，當使用粘貼碳纖維材料對相關結構采取有效的加固管理時，要充分的考慮到對其進行加固之后其結構中其它構件或者構件的其它性能有可能帶來的影響。
使用粘貼碳纖維片材對相關結構進行加固時，應該有效的發揮其卸除作用，具體而言則是卸掉其在結構上面的活荷載。若是不能夠在完全卸載的條件下采取加固措施時，則應該充分的考慮到二次受力的影響。
結束語
隨著經濟的進步和社會的不斷發展，極大的促進了碳纖維加固技術在建筑工程中應用和普及，也促進了當前國內粘貼碳纖維材料需求量的迅速提高，在這一方面則顯示了碳纖維材料在國內建筑工程加固方面的廣闊應用前景，同時也預示著未來人類社會在材料應用上會從鋼鐵時代轉入到一個碳纖維材料廣泛應用的時代。
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篇8
關鍵詞：土工合成材料；南水北調；膨脹巖渠加固；應用
中圖分類號： TU41 文獻標識碼： A 文章編號：
南水北調工程由于跨域范圍廣，干渠沿線長，因特殊性質的巖土導致的的工程地質問題也十分突出,其中,有數百公里渠段將穿越膨脹土(巖)地區,這些渠段的斷面設計以及相應的工程處理措施,一直是工程技術人員所關注的問題。
1概述
根據初步設計報告,中線一期工程總干渠沿線地表至渠底板以下5 m范圍內分布有膨脹土(巖)的渠段累計長約300余km,主要分布在陶岔—北汝河段,輝縣—新鄉段,淇河—洪河南,邯鄲—邢臺段,此外潁河及小南河兩岸,安陽河北—東稻田,沙河,臨城,高邑,石家莊等地也有零星分布。
膨脹性土(巖)分布區地貌形態多為丘陵,壟崗和山前沖洪積、坡洪積裙,渠道挖深以小于10 m為主,部分渠段挖深可達10~15 m,局部渠段挖深15~30 m,少數渠段挖深可超過30 m。
上述膨脹性土(巖)渠段中,分布有膨脹巖的渠段長169.7 km,分布有膨脹土的渠段長279.7 km(部分渠段既分布有膨脹土,又分布有膨脹巖)。在膨脹巖渠段中,強膨脹巖渠段長34.2 km,中等膨脹巖渠段長58.73 km,弱膨脹巖渠段長76.79 km;在膨脹土渠段中,強膨脹土渠段長5.69 km,中等膨脹土渠段長103.5 km,弱膨脹土渠段長170.5 km。不同地域膨脹土(巖)的分布、時代、成因等存在一定的差異。
2膨脹土渠道處理原則
膨脹土邊坡失穩主要有2種類型:淺層滑動和深層滑動。觀測資料顯示,膨脹土渠道坡腳部位的位移比坡肩部位的位移大得多,這表明邊坡的失穩一般先從坡腳開始發生,然后逐步向上牽引式發展;膨脹土在非飽和狀態下的吸力是影響渠坡穩定的重要因素,降雨導致含水量增大和吸力降低,并導致抗剪強度(主要是凝聚力)的衰減,這是淺層滑坡的重要原因之一。另外,膨脹土含水量的變化還會導致膨脹土脹縮性的顯現,這也是影響膨脹土邊坡穩定的重要因素。
2.1裂隙處理:膨脹土體的破壞,主要源于水對土的作用,而水首先是通過土體的裂隙入滲的。地表部的膨脹土因受氣候的影響裂隙最為發育,其深度約在2 m左右的范圍內。這些裂隙面失水開裂,吸水膨脹,并導致裂隙不斷擴展,因此,膨脹土的治理應首先著眼于土體的裂隙問題。處治裂隙的最佳措施就是通過開挖破壞土體的原有結構,消除由于裂隙引起的潛在滑動面。
2.2 脹縮性處理:盡可能避免膨脹土與外界的水分交換,保持土體水分恒定(即保持吸力恒定)。
2.3 淺層滑動和深層滑動的破壞機理是不同的,因此,它們的處理方法也不一樣。
2.4中、強膨脹土工程危害性大,是渠道工程的重點防治對象;弱膨脹土脹縮性較弱,對工程危害性較小,處理中也應區別對待。
2.5渠道過水斷面以上和過水斷面以下的膨脹土渠坡有不同的特點,處理也應有針對性。考慮到膨脹土邊坡的上述特點,在膨脹土渠坡處理工程中應遵循以下幾個原則:
2.5.1坡頂(上)以防護為主,防止土體開裂和雨水入滲;坡腳(下)以支擋和排水為主,提高土體抗滑能力。
2.5.2水下和水位變動區域設置混凝土襯砌,并在襯砌下部鋪設柔性墊層,吸收膨脹勢能。
2.5.3開挖緩坡,破壞大氣影響深度范圍的土體裂隙結構,然后,按一定的設計坡比回填,形成穩定的坡型。渠坡坡的回填可考慮采用大型機械翻挖原土,再根據需要設置土工合成材料加筋等處理措施。
3膨脹巖渠段處理措施
鑒于土工合成材料已廣泛應用于地基基礎處理、邊坡支擋等巖土工程,中線工程膨脹巖土渠坡,將考慮采用土工合成材料的加固措施,以替代換土處理方案。根據既有工程的加固處理經驗,主要采用土工格柵、土工袋2種材料。
3.1土工格柵加筋處理
3. 1. 1材料及技術指標
格柵處理層施工主要材料為膨脹土(巖)開挖料、土工格柵、粗砂、編織袋、草種等。土工格柵應選用耐久性能、耐溫性能和施工性能均較好的HDPE土工格柵(幅寬大于1. 0 m),根據渠道的不同部位,選擇合適的格柵材料。根據現有室內試驗成果,材料的抗拉強度宜50~80 kN/m;延伸率≤12%; 2%應變對應的強度≥10~20 kN/m; 5%應變對應的強度≥24 ~40 kN/m;蠕變強度(20℃)≥20 ~25kN/m;碳黑含量≥2. 0%。土工格柵回填采用開挖中-弱膨脹性土料,其最大粒徑應≤100 mm,控制含水率為最優含水率+(1~2)%。
3. 1. 2施工過程
土工格柵處理層的施工過程可分為清基、放樣、格柵鋪設、鋪土、碾壓5個步驟。首先應按照施工圖要求開挖邊坡,清除坡面及渠底浮土,要求基層平整度不超過±5 cm。遇地表積水應提前進行抽排,并清挖被水浸泡后的軟土,換填黏性土壓實,保證基坑清潔、干燥。然后嚴格按照施工圖放樣,做好邊樁、填土高度、格柵邊線、邊坡坡比控制等。土工格柵采用人工分層鋪設,在坡面向上層包裹形成反包搭接,反包長度(從土工袋尾端起)不小于100 cm,相鄰兩塊格柵之間為平接;格柵之間用連接棒搭接、格柵與土體之間用U型鋼筋錨接。格柵鋪設完成后,應先對鋪土巖土料的含水量、自由膨脹率進行檢測,在含水量、自由膨脹率滿足回填開挖料基本要求以后方可填筑施工。若開挖料實測含水率低于規定的含水率,應將篩下土料用灑水車噴灑濕潤,用挖掘機翻拌均勻(不少于3遍),直至達到以上要求后方可填筑施工。含水率調整后的土料,應及時用土工膜包裹,以防止含水率再次變化。最后,進行碾壓施工,其碾壓施工控制參數如表1所示。
3. 1. 3施工質量控制
土工格柵處理層施工應重點控制原材料、碾壓工藝和壓實效果3個環節。其中,原材料應嚴格按照相關材料的技術指標進行控制;碾壓工藝應根據實際工程情況,在施工前通過碾壓試驗確定。格柵處理層坡面形成后的平整度不超過±5 cm;粗砂找平層按0. 7的相對密度控制;處理層的壓實效果按照表2所規定的指標控制。
3.2土工袋處理
3. 2. 1材料及技術指標
土工袋施工主要材料為土工袋、膨脹土(巖)開挖料、水泥、中粗砂、草種等。土工袋采用2種規格,大土工編織袋120 cm×147 cm,小土工編織袋45cm×57 cm,可根據施工條件適當增加小土工編織袋尺寸。土工編織袋原材料的主要成分是摻有1%老化劑(UV)的聚丙烯(PP)。土工袋應在克重、經緯紗UV含量,經向、緯向拉力標準等項目上滿足相關技術指標。大土工袋裝袋料的最大粒徑應≤100mm,小土工袋裝袋料最大粒徑應≤50 mm。膨脹土(巖)袋裝土料和填縫土料含水率應控制在最優含水率+(1~2)%。采用具有良好級配的中粗砂進行找平。
3. 2. 2施工過程
土工袋處理層的施工過程中可分為清基、放樣、土工袋裝袋、土工袋和水泥土鋪設碾壓4個步驟。在土工袋鋪設施工前,應首先清除開挖斷面表層的浮土,接著嚴格按照施工圖放樣,做好邊樁、邊線和邊坡坡比控制等。土工袋裝袋時,應盡可能采用機械裝袋,如挖機裝料。裝袋土料應按照材料的技術要求進行控制,不同的裝袋料源需做含水率和自由膨脹率等參數檢測。在進行土工袋和水泥土鋪設碾壓時,土工袋采用逐層鋪設、逐層找平的方式施工,土工袋找平采用小型振動平板夯或輕型碾壓機械。土工袋鋪設后遇天氣變化或隔夜施工時,應注意場地的保護,避免已完成的結構體長時間暴露在大氣中。
3. 2. 3施工質量控制
土工袋處理層施工應重點控制原材料、碾壓工藝和壓實效果3環節。其中,原材料應嚴格按照相關材料的技術指標進行控制;碾壓工藝在滿足壓實效果的前提下可根據實際情況進行施工優化或調整,土工帶處理層坡面形成后的外切平整度不超過±2 cm,粗砂找平層按0. 7的相對密實度控制;處理層的壓實質量控制標準見表3。
結語
土工格柵具有高強度、低延伸率和耐久性好等特點,而土工袋的優點是可以裝填膨脹土,同時單個土工袋的體積較小,便于施工。針對兩種材料不同的特點，選擇合適的材料應用于膨脹巖渠加固工程中去。
參考文獻:
篇9
在長期的園林建設發展中，施工技術人員不斷的總結傳統園林建設的經驗，并對傳統的施工技術不斷進行改善，并積極引進新的施工技術。在此，筆者主要介紹了幾種施工新技術，并闡述了新技術利用中的難點。
（一）雨水回收技術的利用
雨水回收技術是當前園林建設中相對具有環保性能的施工新技術。主要的技術利用手段是通過修建一定的設施，或者對雨水進行特殊的處理，對降水進行收集，之后再進行重復回收利用，用收集的雨水澆灌花草樹木等，實現對自然雨水資源的高效利用。
（二）土工合成材料技術的應用
1、土工合成材料三維網墊邊坡防護技術的利用在土木合成材料中，三維網墊技術是一種比較新型的材料，其結構類似于絲瓜狀，主要的用途是對植被進行固定，其質地比較疏松、柔韌性比較強，內部大約有90%的空間可以填充沙子、土壤以及細石，植物的根系能夠從中間穿過，并且不影響植被的自然生產，長成以后的植被草皮能夠和三維網墊牢固的粘合在一起，植被根系能夠深入地表，其深度能夠達到30cm到40cm，形成了一層比較牢固的綠色保護層。2、軟式透水管技術的運用軟式透水管主要分為三部分：水管過濾管壁、支撐的彈簧鋼線主體以及pvc管。軟式水管技術的最大特點是：利用透水滲透的毛細原理，依靠纖維吸收土壤中多余的水分，達到飽和以后進入管道內部匯集，然后進行排水，該技術和傳統的滴水式排水法并不相同。軟式透水管的使用能夠有效的解決軟土層改良技術中遇到的難題。
（三）高邊坡防護技術的運用
在進行園林施工的過程中，經常會進行高坡施工或者人工湖的施工，在這類施工過程中需要用到邊坡防護技術。在進行實際施工的時候，邊坡防護施工方案的制定需要依照邊坡的實際高度、當地的水質條件、邊坡的坡度等進行確定。邊坡防護技術的利用主要是為了增強邊坡的強度，提高坡面的抗滑能力，并在一定程度上改變邊坡的力學性能，維持邊坡的穩定性。高邊坡防護技術主要運用于一些地質條件比較好的施工工程中，利用植物自身的根系固定周邊的水土，這種方法不僅能夠增加土壤本身的肥力，還能夠實現良好的生態效益。砌體封閉防護措施對邊坡的強度要求比較高，在一些地質條件比較差的施工工程中，主要利用這種防護技術鑲嵌草磚，通過在邊坡上鋪設草磚，來達到水土保持的效果。
（四）雨水膨脹止水膠施工技術的運用
雨水膨脹止水膠施工技術的用途是進行密封處理，例如用于密封結構的接縫、管、線等周圍的滲漏。具有雙重密封止水的功能，當水滲透進接縫的時候，它能夠利用橡膠的彈性及時的止水。
二、園林施工新工藝的管理工作
（一）對園林施工資源進行合理的配制
在運用園林施工新工藝進行園林建設的時候，需要對資源進行合理的配制，遵照一定的原則，對土地、濕地、林地等進行充分合理的利用，發揮其最大的作用。另外，還要合理的利用水資源，實現資源的優化配制，做到利用有限的東西創造出無限的風景，確保園林建設能夠持續發展。例如，在進行園林灌溉的時候，可以采用新的施工技術，體現高效節水的特點，不僅能夠節省水資源，還能夠保證植物的日常用水需求。
（二）探索園林施工新工藝的內在規律
任何事物的發展過程都有一定的規律可以遵循，園林施工新工藝也不例外，在引進園林新工藝的時候，需要對園林現有資源進行充分的利用，不能完全摒棄原有的施工技藝，要將兩者合理的結合起來，實現工藝技術水平的最優化。另外，在運用園林施工新工藝的時候，把握住園林工藝的正確發展方向，確保新工藝能夠沿著正確的發展目標前進，并且還要保證園林施工的可行性以及經濟性。例如，在進行園林施工的時候，不論采用哪種類型的施工材料，都需要維持路面的清潔、安全、舒適以及耐用。在使用新工藝的時候，必須重視這些內在規律的作用，對路面進行科學、合理的施工。
（三）加強園林施工新工藝運用的預見性
園林施工新工藝在施工的過程中，需要注重施工的科學化以及合理化。另外，要了解施工區域的人文、地理、氣候條件、水文地質等，對于施工現場的地理環境有一個整體、清晰的認知，還要對新工藝是否可行進行實踐驗證，通過這種方式增強園林施工新工藝的預見性，促進園林建設的全面協調發展。例如，在對園林內部的石材進行利用的時候，不論采用哪類施工工藝、哪種新材料，都需要對石材的擺放位置進行合理的設計，并且還要維持石材的穩定性，安全工作一定要做好，才能夠經受住雨水、暴風等自然破壞的考驗。
三、結語：
篇10
關鍵詞：橋梁；橋頭跳車；沉降；排水
中圖分類號：S276文獻標識碼： A
1 前言
橋頭跳車是指車輛行駛經過橋梁與道路的銜接部位時產生的突然性彈跳導致車輛搖擺和顛簸的現象。橋頭跳車在國內外公路中普遍存在,一直以來都是困擾公路工程界的通病,長期都沒有很好的辦法來有效地解決。
目前的公路工程施工中,通常從地基處理、路基處理以及路面處理三個方面對橋頭跳車進行防治。本文介紹了幾種新材料在橋頭跳車處治過程中的應用，從以往的使用效果看，這些新型材料與傳統材料相比，無論是效果還是經濟指標，都有著較大的優勢。
2 無砂大孔混凝土
2.1無砂大孔混凝土特性
不含細骨料的混凝土被稱為無砂大孔混凝土。它是由水泥、粗骨料和水按照一定的比例拌合而成。由于無細骨料,在硬化后的混凝土體中存在著較大的孔洞,孔洞的大小與粗骨料的粒徑大致相等。無砂大孔混凝土的粗骨料可以是卵石、碎石,或是輕骨料,如人造陶粒、浮石、煤渣塊等。按照粗骨料種類不同,無砂大孔混凝土分為普通無砂大孔混凝土和輕骨料無砂大孔混凝土兩類。公路工程中一般采用普通無砂大孔混凝土。
無砂大孔混凝土具有多孔、輕質的特性,以往主要應用于工業與民用建筑中,作為墻體填料等用途。由于其具有其它土工材料不具備的一些優良特性,近年來也開始應用到公路工程中。
在公路工程的應用中,無砂大孔混凝土主要有以下幾個特點:
(1) 質輕,表觀密度一般為1 600～1 800 kg/ m3 ;
(2) 水泥用量少,大約占同強度普通混凝土水泥用量的1/ 2 ,因此收縮值也小;
(3) 表面及內部存在大量孔洞,排水順暢,且毛細現象不顯著;
(4) 施工簡便,靠自重下落或人工插搗即可成型,不宜機械振搗;
(5) 強度不高,可作填充物,不宜作結
圖1常見橋型處理方案簡圖
構物。
2.2 無砂大孔混凝土在處治橋頭跳車中的應用
采用無砂大孔混凝土來治理橋頭跳車病害,主要是通過用無砂大孔混凝土來回填橋臺背漏壓區,解決橋臺背壓實不到位的難題,同時存在大量孔隙的無砂大孔混凝土可形成通暢的排水通道,可將橋臺背內滲入的雨水迅速排走,有效防止路堤軟化及細料流失,從而減少路堤沉降,達到有效控制橋頭跳車的目的。
2.2.1 處理方案
按正常的工序進行路堤壓實施工,橋臺背結構物與填土的交接處為壓路機無法充分壓實的區域,將這部分松散填土挖除填以無砂大孔混凝土,挖除寬度范圍一般為30～50 cm。采用先填后挖的施工工藝。為方便施工,應該每填壓4 層土后就開始挖除松土,并回填無砂大孔混凝土,然后再繼續填土重復上面的步驟。除了結構物與填土的交接處采用這種方法處理外,橋臺背其它無法充分壓實到部位均可按此方法處理,實際施工可根據橋梁具體情況確定。下面圖1 所示常見橋型的處理方案。
2.2.2材料的選擇
無砂大孔混凝土使用的水泥一般為32.5級 、42.5級普通硅酸鹽水泥,隨著水泥用量的不同,其抗壓強度可達到1.0～10.0 MPa ;粗集料采用粒徑在5～40mm的碎(礫) 石或卵石,其主要質量要求為:壓碎值≤15% ,針片狀含量≤15% ,含泥量≤1%。作為橋臺背回填料,采用的無砂大孔混凝土強度應
達到C1.5 等級。
2.2.3無砂大孔混凝土的透水性
無砂大孔混凝土的透水性與其孔隙率和滲透系數有關,根據對孔隙率的測定,一般無砂大孔混凝土的孔隙率為20%～40%之間,表明無砂大孔混凝土具有很大的孔隙率,其中斷級配比連續級配孔隙率大。根據對滲透系數的測定,一般無砂大孔混凝土的滲透系數在6～8 cm/ s 之間,表明其滲透系數要遠大于普通巖土材料(粗砂的滲透系數僅為0.02～0.06cm/s) 。
根據《公路排水設計規范(JTJ018-97)》有關公式,按橋臺背回填寬度0.3～0.5 m 計算,無砂大孔混凝土的泄水能力Q0為30.6～51m3/(d?m) 。所以,無砂大孔混凝土有很強的泄水能力,可及時排走滲入的雨水。
2.2.4無砂大孔混凝土施工工藝
無砂大孔混凝土具有易施工性。試驗表明,采用人工插搗和從一定高度自由下落的方式成型效果最佳,強度也較高;采用機械振搗方式澆筑,成型不好,特別是振動時間越長,成型越差,強度也越低。原因是無砂大孔混凝土不含細集料,在振動作用下水泥漿容易流動產生離析,使粗集料顆粒間粘結不牢,強度降低。因此無砂大孔混凝土不用機械振搗,而是通過從一定高度傾倒或人工插搗澆筑成型。
2.2.5 無砂大孔混凝土的穩定性
橋臺背回填用無砂大孔混凝土一般采用C1.5 ,其7天抗壓強度最低可達1.7MPa ,這個強度對于銜接部位回填料來說是完全滿足要求的。同時由于無砂大孔混凝土孔隙多,孔道通暢,抗沖刷性能很強,抗沖刷能力接近C50 普通混凝土。所以無砂大孔混凝土具有強度高、抗沖刷性能好的優點,有良好的穩定性。
綜上所述,無砂大孔混凝土具有輕質、高強(作填料而言) 、易施工、透水性強、抗沖刷性好的特性。其輕質可減輕路堤對地基的荷載作用,減小地基固結沉降;其高強可承受路面傳來的荷載,其本身在外荷載及土體擠壓作用下不變形,從而減小沉降;其易施工性使得不用機械進行振動碾壓就可以達到良好的成型效果;透水性強使其能迅速完全地排走路表面滲入橋臺背的積水,避免橋臺背路堤被水浸泡軟化和唧泥;抗沖刷性好則保證材料在流水的滲透沖
刷作用下不會流失崩解,使用耐久。
2.3 使用效果及經濟比較
無砂大孔混凝土水泥用量少,不用沙子,施工簡便,不用機械振搗碾壓,所以治理費用較低。以路基寬28m ,填土高度10m的U臺為例,列出了幾種治理措施的經濟比較。
表1 橋頭跳車防治費用經濟比較表
編號 橋頭跳車防治技術方法 單價 防治費用(元)
1 無砂大孔混凝土 90元/m3 7560
2 級配碎石 94元/m3 7896
3 (二灰)水泥穩定碎石 105元/m3 8820
4 (二灰)水泥粉噴樁 120元/延米 12600
5 壓漿 930元/m3 78120
從經濟比較表中,我們可看到用無砂大孔混凝土治理橋頭跳車是一種很經濟的方法,且由于該技術操作簡便,實用有效,值得推廣應用。
3 土工格柵(網)
土工格柵(網) 本身具有高強度、高彈模及大變形的特性, 采用其處理臺背填土時, 格柵(網) 與土一起作為整體承受內外部荷載作用。首先, 由于柵(網) 與土接觸面的摩擦作用,改善了局部荷載作用下土體內部的受力狀態, 擴大荷載沿土體深度方向的擴散范圍, 降低了土中垂直應力, 從而減少了土體的沉降, 起到了剛性橋臺和柔性路堤間過渡層的作用。其次, 利用錨固的土工格柵(網) 一端的張拉作用, 在臺背局部范圍內, 分層阻止填料順臺背沉降, 并改善填土路基的支承剛度, 使差異沉降變漸變沉降。第三, 由于格柵(網) 的網眼結構能對土體產生較大的嵌鎖作用力, 使土體的抗剪強度得到充分發揮, 并可約束土體的側向變形。此外, 由于水平鋪置的格柵(網) 具有良好的彈性, 在反復荷載作用下產生的累積變形較小。
3.1 施工程序
① 在橋臺的承臺后方開挖基坑(可與承臺基坑同時開挖) , 基坑底寬2 m , 邊坡為1∶1 (如圖2)。
② 用中粗砂或級配碎石回填基坑并分層夯實。
③ 分層鋪設土工格柵(網) , 攤鋪方向是將格柵(網) 自臺背沿路線縱向展開, 并按所需長度截斷。
④ 每層土工格柵(網) 鋪好后, 相應進行橋頭路堤的填土工作, 每層上的松鋪厚度及壓實度均應嚴格按施工規范要求操作。
3.2 施工注意事項及建議
① 基坑回填前應排干基坑積水。
② 基坑的回填碎石層上應鋪2cm的中粗砂, 防止土工格柵(網) 與碎石層接觸面被壓斷。
③ 應避免運料車在已攤鋪好并張緊定位的格柵(網)上直接碾壓。
④ 進行填土施工時, 除壓路機外還應配備小型振動壓實機具, 以便碾壓橋臺邊角部分。
⑤ 為保證格柵(網)能充分發揮作用, 在臺背處格柵(網)應錨牢固。
⑥ 以往格柵(網)處治的橋臺高度多處于4～8m之間, 且多為重力式U型橋臺, 而現在公路中超過8m的橋臺和非重力式臺在橋梁和通道中大量存在, 因此,建議在處理高橋臺等方面需多加研討(規范建議處理的橋臺高度在5～10m 之間)。
⑦ 對于肋式或樁柱式橋臺, 由于臺后的橋柵土層存在著向前滑動的趨勢, 故除格柵(網) 土層的內部穩定性外, 其外部穩定性也應高度重視。
3.3 效益分析
常規的橋頭處理方案是設置橋頭搭板, 并在臺后填中粗砂等透水性材料來減小差異沉降。而采用土工格柵(網) 處理橋頭跳車時不需設置橋頭搭板, 臺后填料也與路基填料相同。設計中經估算, 在未計臺前錐坡的情況下, 采用橋頭搭板方案的造價約為土工格柵方案的2倍。由于中粗砂的單價遠高于填土方的單價, 因此橋頭填土越高經濟效益越顯著。從經濟上分析, 用土工格柵(網) 處理橋頭填土沉降與用橋頭搭板處理橋頭填土沉降相比,前者造價為后者的51.7% , 效益較好。
4高強土工格室
高強土工格室柔性搭板技術用于解決橋頭跳車病害,從目前的工程應用情況來看效果良好。與普通土質填料相比,加筋土中因為鋪設了抗拉強度較高的筋材,可以用來承擔一定的拉應力,能有效降低土體應力水平,減少土體的受荷變形,提高抗剪強度,達到加強土體的目的。
在加筋土結構中,平面加筋筋材與立體加筋筋材相比,立體加筋筋材對土體的影響范圍要大得多。由于橋頭路堤填土一般較高,沉降的危害較普通路段嚴重,加筋處又屬應力集中的特殊部位,因此選取筋材時應采用高強土工格室這種延伸率低、強度高的立體加筋產品,見表2。
表2 高強土工格室與普通土工格室的關鍵技術指標比較
項目 高強土工格室 普通土工格室
抗拉強度/MPa >100 22～25
延伸率/%
土工格室治理橋頭跳車的原理是在橋頭與填土路基之間建立一個過渡段,利用土工格室限制過渡段填充材料的橫向位移,形成一個半剛性板塊,各層板塊之間間隔的距離隨填土的高低而不同,一般間隔0.6～1.5 m ,利用土工格室的側向約束作用可以最大限度地減少工后沉降。
采用土工格室構筑沉降過渡段,每個橋頭需要處理的面積為2000～6000m2 不等(根據路堤的高低、地質狀況、過渡段的長短而不同)。
以單側橋頭為例,橋頭路堤高度為h ,則處理長度(過渡段長度)為:
2.5m≤h≤6.0m ,處理長度為30m;
6.0m
h>9.0m ,處理長度為50m。
處理深度,即土工格室層數的多少根據橋臺臺背地質情況與路堤的高度而定。
5 粉煤灰
采用輕質高強的原材料進行基坑回填及臺背回填，可以很好的預防橋頭跳車。粉煤灰是一種適合做填料的輕質材料。
5.1原材料試驗
水泥：采用PO32.5R水泥，其性能指標滿足技術規范要求（見表3）。
粉煤灰：滿足技術規范要求（見表4）。
石灰：采用生石灰，其有效氧化鈣與氧化鎂含量為75.6%，滿足III級以上生石灰要求，并且要求消解以后過10mm 篩，以保證其使用性能。
減水劑：檢測結果符合GB8076-1997 標準要求（見表5）。
表3 水泥技術性能指標
指標 初凝時間
（h:min) 終凝時間
(h:min) 安定性
(雷式法） 28d抗折強度
（Mpa) 28d抗壓強度
（Mpa)
水泥 2：22 3：27 0.8 7.1 46.3
表4 粉煤灰技術性能指標
指標 比表面積（cm2/g) 燒矢量（%） 二氧化硅含量（%） 三氧化二鋁含量（%） 三氧化二鐵含量（%） 氧化鈣含量（%） 氧化鎂含量（%）
粉煤灰 3129 9.39 47.23 29.22 3.32 3.74 0.95
表5 減水劑技術性能指標
指標 減水率（%） 泌水率比（%） 含氣量
（%） 凝結時間差 抗壓強度比
初凝 終凝 R1 R3 R7
減水劑 20 63 2.0 -60 -55 176 154 142
高塑性粘土：采用塑性指數大于8 的粘性土，作為石灰土及包邊土的原材料。
5.2 配合比組成設計
針對產生橋頭跳車的原因分析結果，對原材料進行了多種組成設計，如免于碾壓的流態粉煤灰、自重較小的二灰、高強的石灰土碎石等，其配合比設計結果如下。
基坑回填采用流態粉煤灰，其配合比組成為：水泥 : 粉煤灰 : 水 : 減水劑（質量比）＝ 6:94:65:0.06，其7 天抗壓強度為0.442Mpa，28 天抗壓強度為0.690Mpa，滿足技術規范要求。
封層采用8% 石灰土。石灰粉煤灰為臺背主要填方材料，其配合比組成為：石灰：粉煤灰（質量比＝8100，其7天無側限抗壓強度為0.86Mpa，滿足技術規范要求。
搭板下30cm范圍采用石灰土碎石，其配合比組成為： 8%石灰土:碎石（質量比）＝1:4，其7天無側限抗壓強度為1.24Mpa，滿足技術規范要求。
5.2 施工控制要點
基坑在回填之前應清理干凈，并進行夯實，要求壓實度不小于91％，方可進行流態粉煤灰回填。
流態粉煤灰回填時，一定要連續施工，嚴禁施工停頓，以防流態粉煤灰凝結產生分層，影響整體板體性。
封層石灰土施工需在流態粉煤灰薄膜養生7 天后方可進行施工。
臺背回填之前對原軟土地基采用大型的沖擊壓實機械壓實。
石灰粉煤灰二灰施工嚴禁路拌，要集中場拌，并且嚴格控制在其最佳含水量時碾壓，施工時應將表面松散部分計入下層虛鋪。
石灰土碎石施工應嚴格控制配合比，并要求過磅配料。
包邊土寬度為1m，施工時應與各層施工同步進行，并且界限應該明確。
5.3與傳統施工材料、工藝的比較
一般傳統的施工材料與工藝是利用石灰土進行分層回填夯實，而新型材料及工藝的應用，克服了填料難以壓實、自重大和強度低等缺點，其優越性與傳統做法相比主要體現在以下幾個方面。
采用大型的沖擊壓實機械對軟土地基進行壓實，與普通壓實機械相比，可使填前壓實度提高3～4 個百分點。
基坑回填范圍較小，無法使用大型壓實機具，而流態粉煤灰恰恰克服了這一缺點，無需進行碾壓即可成型。
傳統的石灰土填料壓實容重一般在1.8 左右，而主要填料石灰粉煤灰二灰壓實容重一般在1.2 左右，從而很好的解決了由于填料自身容重過大產生壓縮變形的可能。
無論是流態粉煤灰、石灰粉煤灰，還是石灰土碎石的抗壓強度，均比傳統的石灰土抗壓強度高50％左右，這就為抵抗外界荷載產生變形提供了強有力的保證。
由于臺背處理范圍由搭板向外2m，并且石灰粉煤灰、石灰土碎石均為半剛性結構體系，這就為剛性結構向柔性路面過渡提供了一個范圍，從而可以克服由于剛柔突變產生不均勻沉降引起橋頭跳車的問題。
從排水角度講，該臺背設置了兩層8% 石灰土隔水層和整體臺背的高塑指包邊土，可以有效的阻止外界雨水滲入，保持路基穩定性，防止由于雨水侵蝕造成的橋頭跳車問題。
6 結束語
橋頭跳車是公路工程建設中的通病，只有通過平時的施工不斷積累經驗，科學分析問題，不斷探索新材料、新工藝，才能消除橋頭跳車，確保公路運輸的安全暢通。
參考文獻
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