土工合成材料用途范文
时间：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
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、新建张家口至集宁铁路是呼和浩特铁路局局管内第一条160km／h(预留200km／h)客货共线铁路，在管段DK83+529-DK98+700段路基土石方共295万m3，铺设土工格栅23万。按文件要求在路堤边坡水平宽度2.5m范围内自坡脚至基床表层下每隔0.6m铺设一层双向经编土工格栅，土工格栅抗拉强度不小于25Kn／m,延伸率小于10％，铺设表面平整，摊铺后及时填筑填料。个别地段铺设土工织物5.6万，根据地基承载力的不同情况需换填中粗砂，并与砂间铺设精编复合土工膜，其抗拉强度不小于20KN／m,顶破强度不小于2.0kN，其下换填0.5m厚二八灰土垫层。施工项目于2009年建成，2011年通车，在后期经过对普通路基、浸水路基、软土路基的检测和观察，发现铺设土工材料的地段对路基的稳定起到很好的作用，其土工材料的力学性能能够有效的充分发挥，确保了路基的稳定。
二、土工合成材料的含义及其应用简述
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。
土工合成材料在土木、水利、交通、铁道和环境工程中得到广泛的应用，起到排水反滤、防渗、加筋、隔离、防护和减载等作用。这些作用是以不同的形式的产品来实现的，例如，土工织物用于滤层、隔离和防护；土工网和三维植被网垫用于排水和坡面的稳定；土工格栅、条带和有纺或编织土工织物用于加筋、土工膜用于防渗等。复合型土工合成材料则结合了各自的优点，例如，兼有过滤和排水性能的土工织物和土工网复合材料，结合加筋和隔离功能的土工织物和土工格栅复合材料，而土工织物和土工膜结合形成的复合土工膜则既能防渗又具有防刺破的作用，同时具有与土较高的界面磨擦系数。目前证明较成功的应用有：无纺土工织物代替粒状级配滤层应用于反滤排水工程中，土工合成材料加筋挡土墙代替重力式挡土墙，塑料排水带代替砂井，土工膜用于防渗材料等。在应用的初期，最担心的是耐久性，忽视铺放的位置，认为铺土工合成材料总比不铺好。而现在经验证明在土中耐久性是可以保证的，相反，土工合成材料铺放的位置不当或施工质量差，会降低作用，甚至适得其反。
土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成，再进一步加工成纤维或合成材料片材，最后制成各种产品。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。通过长时间的使用探索，人们发现材料的强度还与纤维的制作方法有关。在应用土工合成材料时，其性能更受施工方法、应用环境和侧限压力大小的影响。例如内蒙古卓资山旗下营大黑河的护岸工程，该工程采用聚丙烯编织布，聚氯乙烯绳网和混凝土块组成整体沉排，防止河床冲刷。无纺织物作为隔离材料，铁路部门首先应用于防治“翻浆冒泥”现象。随后的几年，铁路路基如：张家口至集宁铁路、集宁至包头增建第二双线铁路，还有地方专用线如西金铁路、东乌铁路等也都广泛的应用，增加了路基的稳定性。目前，品种繁多的人工合成材料陆续问世，它们可制成各种符合特定目的的产品，而且由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、价格低廉料源丰富等优点，为土木工程和铁路建设提供了一种崭新的较为理想的材料，并由此带来一种实施简便和经济有效的技术途径。土工合成材料是以合成材料为原材料制成的应用于岩土工程的各种产品的统称。因为它们主要用于岩土工程，故冠以“土工”两字，称为土工合成材料，以区别于天然材料。近些年来，土工合成材料在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效应。
三、土工合成材料的种类
（一）土工织物
1、土工织物的种类
土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造一般要经过两个步骤：首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。目前主要有有纺土工织物和无纺土工织物。有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成，其主要缺点是沿经线和纬线的强度高，而与经纬线斜交方向的强度低，无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成，按照联结纤维的方法不同，可分为化学(粘结剂)联结、热力联结和机械联结三种。其主要优点是强度没有显著的方向性，对变形的适应性较大，目前大部分企业使用的均属这种类型。
土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好(可做成较大面积的整体)，施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，则抗紫外线能力低，如暴露在外受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍较高，土工织物的性能与其聚合物原料、土工织物的种类及加工制造方法密切相关。
（二）、土工膜
土工膜是一种基本不透水的材料。根据原材料不同，可分为聚合物土工膜和沥青土工膜两大类。为了适应工程应用中不同强度和变形的需要，两类中又各有不加筋(单一或混合材料)和加筋或组合的类型。聚合物膜在工厂制造，沥青膜则大多在现场制造。制造土工膜的聚合物有热塑塑料(如聚氯乙烯)、结晶热塑塑料(如高密度聚乙烯)、热塑弹性体(如氯化聚乙烯)和橡胶(如氯丁橡胶)等。工厂制造土工膜的方法主要有挤出、压延或加涂料等。挤出是将熔化的聚合物通过模具制成土工膜，厚0.25～4 mm。压延则是将热塑性聚合物通过热辊压成土工膜，厚0.25～2 mm。加涂料是将聚合物均匀涂在纸片上，待冷却后将土工膜揭下来而成。现场制造土工膜是在地面喷涂或敷一层冷或热的粘滞聚合物而成。沥青土工膜用的是沥青聚合物或合成橡胶。
制造土工膜时还需要掺入一定量的添加剂，使在不改变材料基本特性的情况下，改善其某些性能和降低成本。例如掺入碳黑可以提高抗日光紫外线能力，延缓老化；掺入铅盐、钡、钙等衍生物以提高材料的抗热、抗光照稳定性；掺入滑石等剂以改善材料可操作性；掺入杀菌剂可防止细菌破坏等。对于沥青类土工膜，其主要的掺入材料是一些填料或纤维。填料可为细矿粉，它能增加膜的强度且降低其成本；加入纤维，也是为提高膜的强度。
（三）、土工复合材料
土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料，以其两种或两种以上的土工材料互相结合起来，成为土工复合材料。土工复合材料可将不同构成材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，将土工膜和土工织物按要求制成土工膜―土工织物组合物，称复合土工膜。土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。又如土工复合排水材料，它是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的合成材料芯材组成的排水材料，用于软基排水固结处理、路基纵向横向排水、建筑地下排水管道、集水井、支挡建筑物的墙后排水、隧道排水、堤坝排水设施等。不同的工程有不同的综合功能要求，故土工复合材料的品种繁多，可以说土工复合材料是当前和今后一段时期发展的大方向。这里主要介绍复合土工膜和土工复合排水材料两类。
1 复合土工膜
复合土工膜是用土工织物或其他材料与土工膜结合而成的不透水材料。根据主要功能的不同，复合土工膜可划分为加筋型土工膜和横向排水型土工膜两种。
(1)加筋型土工膜
加筋型土工膜具有较高的强度和模量，以满足工程中防渗与受力的要求，如氯丁橡胶土工膜和经编土工膜。加筋土工膜的厚度：聚合物有涂料的三层压延加筋土工膜厚0.75～1.5 mm；聚合物五层压延加筋土工膜厚1.0～1.5 mm。
(2)横向排水型土工膜
横向排水型土工膜一般由无纺土工织物与土工膜复合而成，常见的有“一布一膜”、“两布一膜”。其中，无纺土工织物不仅具有横向排水作用，而且对土工膜起保护作用。
2 土工复合排水材料
土工复合排水材料是薄型土工织物包裹不同材料制成的不同形状的芯材组合成的一种复合型排水产品。这种产品克服了土工织物沿织物平面方向排水能力小的缺点，可以沿产品芯材水平方向的排水通道通畅地排水，而外包的土工织物作为滤层以阻止土颗粒进入排水通道。复合排水带主要用于软土地基竖向排水固结处理等，我国生产及工程上普遍采用的产品主要是塑料排水带。复合排水板具有广泛的用途，如路基纵向横向排水、支挡建筑物的墙后过滤排水、隧道衬砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤坝排水设施等。
(1)塑料排水带
塑料排水带是由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹非织造土工织物(滤膜)而成。芯板的原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多种型式，常见的有城垛式、口琴式和式等。芯板起骨架作用，截面形成的纵向沟槽供通水之用，面滤膜多为涤纶无纺织物，作用是滤土、透水。
塑料排水带的施工是利用插带机将其埋设在土层中的预定位置。塑料带前端与锚靴相连，用插带机导杆顶住锚靴，插入土层中，达到预定深度后拔出导杆，但排水带仍留在预定位置，在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪断排水带，施工时可用静荷或动荷送杆，静荷送杆对土层扰动小，较为常用。我国插带机的插入深度可达约25 m，入土速率可达6 m/min。排水带的平面分布间距可借理论计算确定，一般为1～2 m。排水带插入软基后，为排除土中的多余水量提供了捷径，多余水可水平向通过带的滤膜进入芯板沟槽，再向上由地表的透水料垫层排走。排水带在公路、码头、水闸等软基加固工程中应用广泛，以加速软土固结。
(2)软式排水管
软式排水管又称为渗水软管，是由高强钢丝圈作为支撑体，以及具有反滤、透水及保护作用的管壁包裹材料两部分构成的。高强钢丝由钢线经磷酸防锈处理，外包―层PVC材料，使其与空气及水隔绝，避免氧化生锈。包裹材料有三层，内层为透水层，由高强特多龙纱或尼龙纱作为经纱，特殊材料为纬纱制成；中层为非织造土工织物过滤层；外层为与内层材料相同的覆盖层。为确保软式排水管的复合整体性，支撑体和管壁外裹材料间，以及外裹各层之间都采用了强力粘结剂粘合牢固。软式排水管兼有硬水管的耐压与耐久性能，又有软水管的柔性和轻便特点，过滤性强，排水性好，可用于各种排水工程中。
(四) 土工特种材料
土工特种材料是为工程特定需要而生产的产品，品种多，现选择几种主要产品说明如下。
1 土工格栅
土工格栅是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先冲孔，然后进行拉伸而成的带长方形或方形孔的板材。加热拉伸是让材料中的高分子定向排列，以获得较高的抗拉强度和较低的延伸率。按拉伸方向不同，格栅分为单向拉伸(孔近矩形)和双向拉伸(孔近方形)两种。前者在拉伸方向上有较高强度，后者在两个拉伸方向上皆有较高强度。土工格栅的品种和规格很多，目前开发的新品种有用加筋带纵横相连而成的，也有用高强合成材料丝纵横连接而成的等等。
2 土工网
土工网是以聚丙烯或聚乙烯为原料，应用热塑挤出法生产的具有较大孔径和较大刚度的平面结构材料。可因网孔尺寸、形状、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差异。一般而言，土工网的抗拉强度都较低，延伸率较高。这类产品常用于坡面防护、植草、软基加固垫层，或用于制造复合排水材料。一般说来，它只有在受力水平不高的场合，才能用于加筋。
3、土工模袋
土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续状材料，袋内充填混凝土或水泥砂浆，凝固后形成整体混凝土板，可用作护坡。这种袋体代替了混凝土的浇注模板，故而得名。模袋上下两层之间用一定长度的尼龙绳来保持其间隔，可以控制填充时的厚度。浇注在现场用高压泵进行。混凝土或砂浆注入模袋后，多余水量可从织物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使强度增高。按加工工艺的不同，可将模袋分为两类，即机织模袋和简易模袋。前者是由工厂生产的定型产品，而后者是用手工缝制而成的。
4 、土工合成材料粘土垫层
土工合成材料粘土垫层是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末(或其他渗透性材料)以针刺(缝合或粘接)而成的―种复合材料。它与压实粘土垫层相比，具有体积小、质量轻、具柔性、密封性良好、抗剪强度较高、施工简便、适应不均匀沉降等优点，可以代替―般的粘土密封层，用于水利或土木工程中的防渗或密封设计。国外大量用于废料坑的底部防渗衬砌和顶部封盖。
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，厚度变化对织物的孔隙率、透水性和过滤性等水力特性有很大的影响。常用的各种土工合成材料的厚度是：土工织物一般为0.1～5 mm，最厚的可达十几毫米；土工膜一般为0.25～0.75 mm，最厚的可达2～4 mm；复合型材料有时采用较薄的土工膜，最薄可达0.1 mm；土工格栅的厚度随部位的不同而异，其肋厚一般由0.5 mm至几十毫米。有些材料在受压时厚度变化很大，需规定在某固定压力下测定厚度。一般规定此压力为2 kPa。 根据工程需要还应测试在20 kPa、200 kPa压力下的系列厚度。土工织物厚度可采用专门的厚度测试仪，土工膜厚度可直接用千分尺测定，―般要求加压面积为25 cm2，试样面积应大于加压面积的2倍，加压时间30 s，试样不少于10块。
2、单位面积质量
单位面积质量为单位面积土工合成材料具有的质量，它反映材料多方面的性能，如抗拉强度、顶破强度等力学性能以及孔隙率、渗透性等水力学性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料的主要物理性能之一。土工织物和土工膜单位面积质量受原材料密度的影响，同时受厚度、外加剂和含水量的影响，常用的土工织物单位面积质量一般在50～1 200 g/m2的范围内。测定单位面积质量采用秤量法，试样面积为100 cm2，数量不得少于10块，天平秤量读数应精确到0.01 g(现场测试为0.1 g)。测试前要求试样在标准大气压下恒温(20±2 ℃)，恒湿(65 %±2 %)24 h。
（二）、力学特性
反映土工合成材料力学特性的指标主要有拉伸特性及抗拉强度、撕裂强度、顶破强度、刺破强度、穿透强度及握持强度等。
1 、拉伸特性及抗拉强度
土工合成材料是柔性材料，大多通过其抗拉强度来承受荷载以发挥工程作用，因此抗拉强度及其应变是土工合成材料的主要特性指标。土工合成材料的抗拉强度与测定时的试样宽度、形状、约束条件有关，必须在标准规定的条件下测定。土工织物在受力过程中厚度是变化的，不易精确测定，故其受力大小一般以单位宽度所承受的力来表示，单位为kN/m或N/m，而不是习惯上所用的单位面积的应力来表示。
目前测定抗拉强度基本上是沿用纺织品条带拉伸试验方法，即把试样两端用夹具夹住，以一定的速率施加荷载进行拉伸直到破坏，测得试样自身断裂强度及变形，并绘出应力―应变曲线。目前条带拉伸试验的试样分宽条与窄条两种，宽条试样宽200 mm、长100 mm，宽长比B/L＝2；窄条试样宽50 mm、长100 mm，宽长比B/L=1/2。试验机具应选择具有等速拉伸性能、能测读拉伸过程中拉力和伸长量或直接记录拉力―伸长关系曲线的拉力机，同时要求试样的最大断裂力在满量程的10 %～90 %范围内。国内规定拉伸速率为50 mm/min。
目前关于土工合成材料的拉伸力学特性一般采用室内无侧限拉伸试验进行测试。但现场埋设在填料中的土工筋材的力学特性因填料的约束作用而不同，人们曾通过对不同宽带的试件进行拉伸试验，以评价筋材受侧向约束的影响。但更科学的是应将筋材埋在填料中进行测试。此时的力学特性所受影响因素较多。有约束的拉伸试验表明，约束力将增加土工织物的抗拉强度和模量，对于土工格网和土工格栅，约束力的影响更为显著，因为除了界面的摩擦阻力外，筋材横肋所受拉伸方向的土压力还将约束其变形，从而增大了模量。
2、 握持强度
土工织物承受集中力的现象普遍存在，握持强度是反映其分散集中力的能力。握持强度试验选用的仪器一般与条带拉伸试验相同，但试验方法不同。握持强度试验是握持试样两端部分宽度而进行的一种拉力试验。它的强度由两部分组成，一部分为试样被握持宽度的抗拉强度；一部分为相邻纤维提供的附加抗拉强度。它与条带拉伸强度之间没有简单的对比关系。由于各单位所采用的试样和夹具的尺寸不尽相同，试验的难度也较大，因此测得的成果相差很多。一般不宜作为设计依据。只可用作不同土工织物的抗拉强度的比较。土工织物握持力一般为0.3～6.0 kN。
3、 撕裂强度
土工织物和土工膜在铺设和使用过程中，常常会有不同程度的破损。撕裂强度反映了试样抵抗扩大破损裂口的能力，可评价不同土工织物和土工膜被扩大破损程度的难易，是土工合成材料应用中的重要力学指标。
目前撕裂强度试验仍沿用纺织品标准测试方法。常用的纺织品撕裂试验，按试样形状分为梯形法、翼形法以及舌形法，舌形法又分为单缝与双缝两种。目前多采用梯形法测定土工膜及土工织物的撕裂强度，这种试验从其加力方式看，近似于张拉试验。土工织物梯形撕裂强度值一般为0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂强度值一般为0.03～0.4 kN。
4 、顶破强度 刺破强度及穿透强度
在工程应用中，土工织物及土工膜常被置于两种不同粒径的材料之间，受到粒料的顶破作用，同样也将受到抛填粒料引起的法向荷载。根据粒径大小形状、土工织物及土工膜接触面的受力特征和破坏形式的不同，可分为顶破、刺破和穿透几种受力状态。
(1)顶破强度是反映土工织物及土工膜抵抗垂直织物平面的法向压力的能力。顶破试验与刺破强度试验相比，压力面积相对较大，材料呈双向受力状态。所用试验方法有液压胀破试验、圆球顶破试验和相CBR顶破试验。
(2)刺破强度是反映土工织物或土工膜抵抗小面积集中荷载(如有棱角的石子或树枝等)的能力。试验方法与圆球顶破试验相似，只是以金属杆代替圆球。
(3)穿透强度可通过穿透试验测得，这种试验是模拟工程施工中具有尖角的石块或其它锐利物落在土工织物或土工膜上的情况，用穿透试验所得孔眼的大小，评价土工织物或土工膜抵御穿透的能力。
（三）、水力学特性
由于土工织物、细孔土工网等土工合成材料可以使水及空气自由地通过，并能有效地截留和控制土颗粒的流失，因此被广泛他用作排水和过滤材料。为此必须研究其水力学特性，其主要包括两方面：―是透水与导水能力；二是阻止颗粒流失的能力。这些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔径大小与分布情况、渗透特性等。土工织物的渗透特性是其重要水力学特性之一。在过滤标准及其它有关水力学中，是一项不可缺少的重要指标。根据工程的需要，通常要确定垂直于织物平面的渗透特性和平行于织物平面的渗透特性。垂直于织物平面的渗透特性，主要用垂直渗透系数 表示。该系数是渗流的水力梯度等于1时的渗流速度，一般服从达西定律，土工织物的渗透系数约为 ～ cm/s，其中无纺织物的渗透系数为 ～ cm/s。使用土工膜的目的在于防渗，它可以阻挡水、水气、气体及有害物质(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的渗透。土工膜在水压力作用下产生渗流的原因是由于制造时的不均匀性和缺陷等因素所造成的，有些细微的通道，则是在一定的水压力下被水冲破而形成的，温度变化引起水体积变化，土工膜的渗透系数愈小，温度对试验结果的影响愈大。
（四）、耐久性
土工合成材料的耐久性包括许多方面，主要是指对紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、干湿变化、冻融变化和机械磨损等外界因素变化的抵御能力，材料的耐久性主要与聚合物的类型及添加剂的性质有关。
土工合成材料的老化现象主要是因为高分子聚合物具有链节结构，受外界因素的影响发生降解反应或交联反应的结果。使材料老化的各种因素中，阳光辐射起着最重要的作用。紫外线具有很大的能量，能够切断许多聚合物的分子链，或者引发光氧化反应。其试验方法主要有自然老化和人工老化两大类，近几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。添加防老化剂、方法简便，效果显著，是当前防老化的主要途径。土工合成材料在有覆盖的情况下(或埋在土中)，老化速度缓慢。
聚合物对化学腐蚀一般具有较高的抵抗能力，但某些特殊的化学药剂或废品对聚合物有腐蚀作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或废物存储池的防渗材料时，对其化学稳定性要认真对待。土工合成材料在铺设过程中易受损伤，且不易被发现，国外试验研究发现，埋在土中的织物老化主要是由于机械伤引起的，铺设造成的孔洞是使材料强度降低的主要因素。孔洞数愈多，原始强度降低得愈多。在高温条件下，合成材料将发生熔融现象。有时温度虽未达到融点，聚合物分子结构也可能发生变化，影响材料的弹性模量和强度。有些聚合物在特别低的温度下，也使柔性降低、质地变脆，影响其力学特性，给施工及接缝造成困难。此外，干湿度和冻融变化可能使一部分空气或冰屑存在织物内部，影响其渗透特性。
五、土工合成材料的功能
土工合成材料具有多方面的功能，一种土工合成材料往往就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展，所兼有的功能就更多。总的说来，土工合成材料的主要功能可归纳为六类，即过滤作用、排水作用、隔离作用、防渗作用、防护作用以及加筋作用。
1 过滤作用
把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，可以有效地阻止土颗粒通过。从而防止由于土颗粒的过量流失而造成土体的破坏。同时允许土中的水或气体通过织物自由排出，以免由于孔隙水压力的升高而造成土体的失稳等不利后果。
土工织物可适用于土石坝粘土心墙或粘土斜墙的滤层，土石坝或堤坝内的各种排水体的滤层，储灰坝或尾矿坝的初期坝上游坝面的滤层。堤、坝、河、渠及海岸块石或混凝土护坡的滤层，水闸下游护坡下部的滤层，挡土墙回填土中排水系统的滤层，排水暗道周边或碎石排水暗沟周边的滤层，水利工程中水井、减压井或测压管的滤层等。
2 排水作用
有些土工合成材料可以在土体中形成排水通道，把土中的水分汇集起来，沿着材料的平面排出体外。较厚的针刺型无纺织物和某些具有较多孔隙的复合型土工合成材料都可以起排水作用。
它们可适用于土坝内垂直或水平排水，土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。埋入土体中消散孔隙水压力，软基处理中垂直排水，挡土墙后面的排水，各种建筑物后面的排水，排除隧洞周边渗水、减轻周边所承受的外水压力，人工填土地基或运动场地基的排水等。
3. 隔离作用
隔离是指在两种物理力学性质不同的材料之间铺设土工合成材料，使它们不互相混杂。例如将碎石和细粒土隔离，软土和填土之间隔离等等。隔离可以为工程带来许多预期的良好效应，举例说明如下：
(1)通过隔离层，引起应力扩散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。
(2)隔离提供排水面，加速地基土固结，使承载力提高。
(3)隔离层起整体性作用，可使要求的地基粗粒料支持层的厚度减少，节约建筑材料。
(4)地基中有部分软弱区域，或有小范围洞穴，铺隔离层有架桥作用，以掩盖和减弱洞穴区或软弱区的影响。
(5)在地下水位较高的地基中，隔离层可以切断毛细水上升，防止盐碱化，或减弱冻胀。
(6)道路基床中，隔离是防治翻浆冒泥的有效措施。
(7)隔离层还起一定的保温作用。
用于隔离的土工合成材料应以它们在工程中的用途来确定。应用最多的是有纺和无纺土工织物。如果对材料的强度要求较高，有时还要求以土工网或土工格栅作为材料的垫层。当要求隔离防渗时，则需要土工膜或复合土工膜。
4 防渗作用
土工膜和复合型土工合成材料，可以防止液体的渗漏、气体的挥发，保护环境或建筑物的安全。它们可用于土石坝和库区的防渗，渠道防渗，隧道和涵管周围防渗，防止各类大型液体容器或水池的渗漏和蒸发，屋顶防漏，用于修筑施工围堰等。
5 防护作用
多种土工合成材料对土体或水面，可起防护作用。它们主要用于防止河岸或海岸被冲刷，防止垃圾、废料或废液污染地下水或散发臭味，防止水面蒸发或空气中灰尘污染水面，防止土体冻害等。
6 加筋作用
很多土工合成材料埋在土体中，可以分布土体的应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体侧向位移；还可以增加土体和其它材料之间的摩阻力，提高土体及有关建筑物的稳定性，土工织物、土工格栅、土工网及一些特种或复合型的土工合成材料，都具有加筋作用。它们可用于加强软弱地基，加强边坡稳定性，用作挡土墙回填土中的加筋或锚固挡土墙的面板，修筑包裹式挡土墙或桥台，加固柔性路面、防止反射裂缝的发展等。
六、结论
（一）土工合成材料应用中存在的问题
1、在工程实际应用中，设计对土工合成材料的技术指标、施工工艺和方法常有特定的要求，但个别工程实施后达不到预期效果。主要原因是施工技术问题，部分施工人员对这一新型材料还比较生疏，施工设备和方法比较落后，操作不规范，以致施工质量达不到设计要求。
2、土工合成材料本身制约着工程质量，有些产品工艺落后，成本较高，质量难以达到规定标准。
3、工程施工中，部分单位在购买材料时低价竟标，更有相当多的单位没有检测设备和检测人员，没有把好质量关。因此，土工合成材料在生产及施工应用上，还缺乏必要的、严格的行业管理。
（二）结论
《铁路路基土工合成材料应用技术规范》自实施以来，有力促进了铁路土工合成材料的应用，路基工程质量得到了质的提高。但由于设计理论的相对滞后，土工合成材料生产厂家众多，产品质量参差不齐，技术规范有关条款不易操作等诸多原因，限制了进一步的推广应用。我认为在规范修订时，如下方面予以考虑完善。
(1)增加土工合成材料生产原料的技术要求，分不同地区、不同的应用条件提出相应产品技术指标。对作为重要受力构件的材料(如加筋土挡土墙拉筋带)，要增加蠕变强度等指标。
(2)各类结构、构筑物的计算理论和方法要在规范中明确和进一步细化；随着工程实践的积累，宜增加高墙(如单级超过10 m的加筋土挡土墙)、包裹式加筋土挡土墙、加陡边坡加筋路堤、土工格室加固软基等计算方法。
(3)补充新型土工合成材料，如经编土工格栅、立体植被网、双向拉伸土工格栅的应用条件和技术要求。
(4)吸收近年来土工合成材料应用的成功经验和教训，进一步完善设计和施工质量检验条款。
(5)参照国标和其它标准，统一材料名称，制定较详细的技术指标、检验(测)项目和标准。
土工合成材料在工程应用中有着极为突出的优势，在公路、铁路、水利、环保工程等方面，就地取材，原来不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能变成坚固的路基和挡墙，无需开山取石取土修建，有效地保护了自然生态环境，防止了水土流失和山体滑坡。随着科技的不断发展土工合成材料的用途将不断延伸，推广土工合成材料的首要目的和优势就是保护生态环境，有着其他材料不可替代的优点。
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关键词：土工合；成材料；岩土工程
土工合成材料是岩土工程中的高分子聚合物为原料制成的各种人工合成材料的总称，是具有良好物理化学特性的水工性能。随着当前社会发展过程中，各种技术手段的不断应用，水工合成材料的应用和发展也在日益的提高与变化，被广泛的应用在当前各种建筑工程中。目前土木合成材料已经被广泛的应用在道理工程、建筑工程、海港工程、矿山工程、军事工程以及水利工程等多个领域。
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几点：
1、过滤功能
把土工织物释放在土体表面或者相邻土层之间，可以有效的组织土颗粒通过，从而防止由于土颗粒过量流失造成的土体破坏，同时允许土中的水或者空气穿过织物自由的排出，以免由于孔隙水压力的升高而造成土体的失稳等不利的后果。
2、排水功能
有些土木合成材料可以在土体中形成排水通道，把土中的水分汇集起来，沿着材料的平面排至体外，这方面的产品有沥青混凝土膜、混合土工膜，排水板风，适用于高填路堤内部的垂直排水或者水平排水、软基处理的过程中垂直排水等。
3、隔离功能
有些土工合成材料能够把两种不同粒径的土、砂、石料隔离开来，或者吧土、砂、石料与地基或者其他建筑物隔离开来，以免相互混杂，失去各种材料和结构的完整性，发生土粒流失现象。.
4、加筋作用
土工合成材料埋在土中，可以扩散土体的预应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体侧向位移，还能够增加土体和其他材料之间的摩擦力，提高土体及其有关建筑物的稳定性。
二、土工合成材料的应用
1、过滤及其排水
可以根据当前工程过滤、排水的需要，合理的选用土工织物、土工符合材料和土工管等，采用土工合层材料进行过滤、排水设施的主要工程有：
在铁路、公路过滤和排水设施的施工的过程中被广泛的应用，成为当前公路施工的主要手段和方法，更是提高公路施工质量和施工效率的前提和关键。
2、隔离
在水工合成材料使用的过程中，其在各种道路和路基的施工中都能够有效的将软土地基和路基进行隔离，产生相应的隔离层，在公路基层施工的过程中是利用其进行地基和路基碎石进行隔离的主要方式和方法。
三、土工合成材料的施工技术
1、土工合成材料的储存与保管
土工合成材料是以高分子聚合物为原料的化纤产品，在阳关照射下容易老化，使得强度降低，尽管在制造的过程中采用了相应的防止老化措施，然而在地下或者水下能够正常使用几十年和其他物质一样老化是不可必满的，对永久性的建筑物而言，当然是手民越长越好，因此其储存与保管就先的非常重要。
2、渗土工合成材料的铺设技术
土工合成材料自广泛用于岩土工程建设以来，在水利水电工程建设中引起不小的变革，这不仅反映在水利水电工程的材料使用上，而且反映在设计原理、计算方法、施工工艺和工程管理上。防渗土工合成材料主要用于垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗，因铺设结构形式的不同，其施工工艺和铺设技术也不尽相同。
3、土工合成材料的施工要求
在施工的过程中首先对使用前的各个设备和材料的使用型号。规格进行严格的检查，其是否能够达到设计要求，用作过滤、垫层、排水层的过程中，对各种具有裂纹、老化的土工成品都不能使用。
在备料的过程中要根据工程部位、大小按照施工的要求进行裁剪和拼接；防渗用土工膜尽量的采用宽幅度，以减少剪裁量，最好是使用预先拼接成的要求尺寸。捐灾钢管上后运至工地。
土工合成材料在接触面的处理中饭，只要铺设面在施工的前面进行处理，清除表面的各种污物和能够损伤土工材料接触面的英武，使得地面平整，土工合成材料在使用的过程中是不易被损坏的，。所以在进行土工织物施工的额过程中要清楚各种表面物体。
铺设土工合成材料是一种连续性、整体性，左后腰与其他结构的连接，特别是土工膜防渗应当与安珀和其他一切防渗体密接，构成完全封闭体系，土工织物当付款和长度达不到要求的时候，要做好接缝。结构，接缝的方法是有搭接、封接和粘接。
4、常见的各种问题
经常遭受石块或其它尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支持，在承受水压力和土压力时易于被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏；铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土移、浪击和水位变化等因素的影响，可能引起界面滑动，使土工薄膜产生过度拉伸，撕裂或擦伤；在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜，当水位骤降时，土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。只要按照施工规范和施工组织设计施工，确保施工质量，就可避免或减少类似问题的出现。
四、土工合成材料的施工质量控制
1、土工膜防渗工程接缝检查
接缝粘合质量与其他结构结合的牢固性等检查的方法有目测法、现场见咯发和抽样测试法。
目测法是观察有无漏接，接缝是否五烫伤、五褶皱，是否拼接均匀的主要手段和方法。
现场检漏法应对全部焊缝进行监测，常用的有真空阀和重启法，真空非法是利用吸盘、真空泵的方法进行检查的系统设备。在监测的过程中通过局部刷净、涂肥皂水放入吸盘，通过抽出空气至真空进行监测，然后关闭气泵，看吸盘顶部是否具有透明罩内的肥皂水泡产生，真空度有无下降，若有，说明有漏气，应该及时的补救。
2、土工化合物的检点
检查所用的土工织物的质量和规格是否合格，搭接宽度和缝合质量是否符合设计要求、。
3、土工织物防护工程检点
检查所有的材料品种和规格以及性能是否符合设计要求，抽检施工中所用的各种物料尺寸、质量、结构重量风是否与设计要求相符；检查施工方法是否符合施工规范，对土工合成材料是损坏等。在完工之后检查水上、水下跑护体的范围、高度以及厚度和各种不同类型的防护工程施工质量是否具有设计要求相符合。更要检查被防护工程在施工的过程中能够周围环境影响因素是否否和设计的要求。
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关键词：旧路；加宽；稳定性；土工格栅
一、公路工程发展中的应用现状
随着我国公路建设事业迅速发展，公路的交通量迅速增长，特别是近年来超载愈演愈烈，加速了道路病害的产生，大大缩短了维修养护的间隔时间。一些早期修建的公路已经越来越不能满足日益增长的交通量的需要，除了新建一些公路以满足日益增长的交通量需求外，对一些旧路的改扩建也势在必行。旧路的改扩建就是在原路基础上进行技术改造，加宽旧路路基和提高道路等级的一种技术措施。这些旧路的改扩建，充分利用了原有路基，既少占了公路建设用地，又满足了社会发展的需要。旧路路基加宽工程最大的技术难题 是解决新旧路基不均匀沉降问题。如何防止新老路基的纵、横向不均匀沉降和裂缝，成为确保工程质量的重点和关键。
二、 国内外旧路加宽综合处治技术综述
在城市道路加宽改造工程中，最重要的技术问题就是既有路基于拓宽路基之间的综合处治。包括：综合考虑加宽路基的稳定性、新旧路基间的整体性、路基沉降、路堤自身的压缩变形、路基土的塑性累计变形等造成的不均匀沉降，以及新旧路基间的刚度差异等对路面结构的影响等。土工合成材料由于具有特殊的物理力学特性而在旧路加宽综合工程中发挥着极其重要的作用。
引起旧路拓宽工程出现病害的原因是多方面的。其中，新旧路基之间的不良结合和不均匀变形时最根本的原因，也是路基拓宽工程中的主要控制因素。因此，在旧路拓宽工程中补习采取切实有效地工程技术措施，减小地基的不均匀沉降，保证新旧路基的强度、刚度和整体稳定性，加强新旧路基结合部的处治措施，减少拓宽工程路基的病害发生。通常可采用软弱地基处理、基底清淤换填、旧路路堤台阶开挖、土工合成材料加筋垫层和加筋土路堤、土工织物防渗和排水、改良土高强路堤和轻质路堤、铺设土工合成材料防裂层或增大加铺厚度等工程技术措施。
三、工程简介
本工程为港城大道道路改造工程项目1标，工程全长5565m，起终点桩号为K1+056~K6+800。本工程不包含东金路立交桥梁（K3+261~K3+849）,但包括桥下8m辅路及人行道和设施带。道路红线宽度为80m，路基主线宽度为56m、中间8m分隔带、两侧设置双向十车道路面（宽度为20m）、道路两侧为3m人行道。其中工程起点经一路K1+056~东金路K3+580和杨北公路K5+600至终点津汉支线K6+800两段为旧路加宽段。
四、土工合成材料在旧路改造中的应用
在旧路加宽工程中，常用的土工合成材料就是土工格栅。土工格栅对土的加固机理在于格栅与土之间的相互作用。在新旧路基结合部采用土工格栅可有效地预防差异沉降的产生，这是因为：第一，由于土工格栅与土接触面的的摩擦作用，降低了加宽处土的垂直应力，使土体承载能力得以提高，减少了不均匀沉降；第二，土工格栅对土有锁定作用，由于土工格栅网眼的存在，制约了路基中颗粒材料的横向移动，形成良好的嵌锁作用，使土体具有较好的整体抗剪能力。；第三，由于水平铺设的土工格栅具有弹性，在反复荷载作用下，不会产生变形的积累；第四，土工格栅具有一定的张力和延展性，能使路基与土工格栅形成一个连续柔性整体结构。
土工格栅的铺设：土工格栅的铺设采用横向铺设，关键是保证其连续性，不出现断裂、弯扭折皱、松弛，但又要避免过量拉伸。材料应堆放在阴凉处，严禁暴晒和雨林，以免其性能老化。软基处理段与未处理段的交界处设置过渡衔接，并保证必要的搭接长度。在路槽纵向铺设跨施工缝的土工格栅，加强新旧路基的横向联系，减少裂缝反射。本工程路基加宽开蹬搭茬采用钢塑复合凸结点双向土工格栅网.
1.主要性能要求如下:
纵向抗拉强度： ≥50KN
横向抗拉强度： ≥50KN
伸长率： ≤3%
结点剥离力： ≥400KN
网眼尺寸不大于10cm
同时，为尽量减少搭接工程数量，钢塑双向土工格栅幅宽应不小于4.0m。
2.本工程加宽路基接缝工艺处理如下：
（1）自旧路沥青路面边缘向下按1：:0.3的坡度切坡，将该坡度线以外，凡居新建路基底面标高以上部分的旧路及边坡全部挖除
（2）清除旧路边坡压实度不足部分，在坚实的旧路基边坡上开挖台阶，台阶宽度不小于1m，高度不大于3层（60cm）压实的总厚度；每个台阶上的第一层，填石灰含量为6%的石灰土，其宽度应覆盖台阶全宽并搭在新填路基上2cm。
（3）每3层顶部铺一层2米宽土工格栅，待施工到道胎位置，上预压土预压3个月后卸载，再整体全断面铺设钢塑复合凸结点双向土工格栅；
（4）土工格栅的铺设采用横向铺设，垂直与路堤轴线方向，搭接不小于30cm，用绑丝每隔20cm间距绑牢，保证其连续性
（5）双层或多层土工格栅上、下层搭接部位应错开不小于50cm距离。
（6）土工格栅上的第一层填料采用轻型推土机或前置式装载机碾压，一切车辆、施工机械只容许沿路堤轴线方向行驶。
3.加宽填筑时注意事项
（1）原路基边坡填筑前挖台阶时顶面挖成2%~4%的内倾斜坡，底部第1级台阶的开挖宽度不得大于1/2的边坡宽度，开挖后的老路边坡，应及时采取必要的措施，防止雨水冲刷等引起路堤开裂及滑塌，以确保老路堤的稳定。
（2）路堤边坡开挖后，要认真检查桥梁等结构物与路基连接处，若发现桥头搭板下有塌空现象，应采用级配砂砾回填并灌浆加固措施处理，待充分密实后再进行拼宽填筑。
（3）认真清理加宽断面的原地面，若下面有砂砾垫层，则应按设计要求认真整平和压实。
（4）老路边坡的开挖和填筑应沿纵向分段推进，老路堤边坡开挖必须随挖随填，挖一层，填一层。
（5）土工格栅铺设后应及时填筑填料，避免受阳光过长时间暴晒，间隔时间不应超过48小时。
（6）土工格栅下承层应平整，铺设时应拉直、平顺、绷紧、紧贴下承层，不得扭转、褶皱。
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关键词：复合材料；土木工作；应用情况
所谓复合材料，指的就是通过物理或者化学的方法，将两种或两种以上的不同性质材料在微观或宏观上组成具有新性能的材料，复合材料最大的优势就在于组成复合材料的各种材料能够在各自性能上实现取长补短，能够发挥出协同的作用，使得复合材料的综合性能远远比原组成材料的性能更加优异，进而复合材料也就能够满足更多不同的要求。[1]FRP就是纤维增强复合材料，其发展历史十分悠久，人们在上个世纪五六十年代就开始尝试将纤维增强复合材料运用到民用建筑当中，在1961年，英国有一座教堂的尖顶中就应用了玻璃纤维增强复合材料，之后，利物浦也利用玻璃纤维增强复合材料作为连系梁建立起了一座人行天桥。玻璃纤维增强复合材料在我国的应用是在上个世纪五十年代末期，我国开始尝试将玻璃纤维束应用到混凝土的构件中，发展到了七八十年代的时候，玻璃纤维增强复合材料开始在我国结构工程中得到了大面积的应用，并且针对玻璃纤维增强复合材料的研究也取得了一系列的成果。
一、工程结构加固补强
复合材料在社会上的各行各业中都有着很多的应用，其主要是通过各种方法将玻璃纤维增强复合材料附着在构件表面上受力，这样一来就可以有效增强原有构件的受力性能。我国在上个世纪八十年代的时候就尝试在工程实践中利用混凝土结构外贴玻璃纤维增强复合材料内夹高强钢丝的加固方法，但是尝试这个加固方法的主要目的只是为了起到防腐的作用，并且将混凝土与钢丝相结合，因而这种尝试并没有得到广泛的推广。[2]在九十年代初期，对瑞士的多跨连续箱形梁桥使用了碳纤维增强复合材料进行了加固并取得了很好的效果之后，纤维增强复合材料的加固结构修复技术开始在全球范围内得到了研究与普及，取得了很快的发展，并且在实际的工程中得到了大量的应用。1988年，我国成功完成了第一项碳纤维增强复合材料加固工程，进而也就开始了我国的纤维增强复合材料的发展之路，尤其是2008年汶川大地震之后，纤维增强复合材料加固技术更是极大的支持了建筑重建工作以及加固修复震损结构工作。在现阶段内。纤维增强复合材料在各种类型的结构加固中都得到了大量的成功运用，比如在混凝土结构、钢结构等方面，另外，纤维增强复合材料除了涉及桥梁与建筑领域的结构之外，同时还涉及到了地下结构、水工结构以及隧道等等，所涉及的领域十分广泛。纤维增强复合材料的加固形式十分多样，主要包括纤维增强复合材料布缠绕加固混凝土柱、将纤维增强复合材料片材贴在梁与板手拉面、利用纤维增强复合材料片材包裹梁、柱构件。[3]
二、纤维增强复合材料
在纤维增强复合材料中，纤维占了一半以上的含量，纤维增强复合材料筋的重量相对很轻，只有普通钢筋重量的百分之二十左右，但是其强度十分大，是普通钢筋强度的六倍之多。纤维增强复合材料具有很好的耐腐蚀性，这也是其能够代替钢筋的重要因素之一，这能够防止因为钢筋锈蚀而对结构造成的损害，并且还明显减少了结构的维护时间与费用。同时，纤维增强复合材料还具有良好的非磁性，能够满足某些特殊工程的无铁磁性的要求。在桥梁工程中，纤维增强复合材料索有着很多的应用，比如其可以作为缆索运用到悬索桥或斜拉桥中，或者是作为预应力筋运用到混凝土桥中。[4]在上个世纪六十年代初期的时候，一些发达国家就开始对纤维增强复合材料配筋在混凝土梁中的应用进行研究，包括美国、日本等等，其研究的内容主要就是如何利用纤维增强复合材料减少近海区域或寒冷地区的钢筋混凝土结构的盐蚀危害。此外，在这些发达国家，纤维增强复合材料在岩土工程的加筋土中也有着很多的应用，并且由于纤维增强复合材料具有安装简洁、耐久性强、价格低廉等优势，使得其得到了越来越广泛的应用。我国对纤维增强复合材料配筋在混凝土梁中的应用的研究也比较早，到目前为止，我国已经能够生产出多种纤维增强复合材料筋、索产品以及与其相配套的夹具，随着研究的力度不断加大，促使我国在实际的实践中也取得了一定的研究成果。[5]在研究纤维增强复合材料筋混凝土的过程中，主要是研究两个方面的内容：首先是混凝土与纤维增强复合材料之间的截面的粘结性能的问题，这是因为这两者的粘结性能都很差，不同的筋材形式与表面处理形式，最后得到的粘结性能也是具有差异的；其次是特殊力学性能，纤维增强复合材料筋是一种弹脆性材料，因此与传统钢筋混凝土构件相比，应用了纤维增强复合材料筋的混凝土的构件的受力性能也是不同的，这也成为了相关学者在今后都将进行重点关注的研究内容。
结语：
综上可知，与纤维增强复合材料的其他应用领域相比，复合材料在土木工程中的应用条件更加具有复杂性，土木工程行业正处于高速发展的阶段，虽然现代混凝土与钢材的大量应用有着很长的历史，但是其应用仍需要进一步加强与完善。纤维增强复合材料具有多样化的应用形式，其在未来必定会得到更加广泛的应用，发展前景十分广阔。
参考文献
[1]王全凤,杨勇新,岳清瑞.FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究[J].华侨大学学报(自然科学版),2005,01:1-6.
[2]邓文,崔建伟,张慧萍,晏雄.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用[J].产业用纺织品,2008,06:28-32.
[3]季园园,韩庆华,芦燕,刘锡良.CFRP在土木工程中的应用研究[J].结构工程师,2014,05:210-219.
[4]颜录科,寇开昌,哈恩华,颜海燕.纤维增强复合材料在土木建筑工程中的应用研究与进展[J].中国塑料,2004,04:3-7.
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关键词：土工合成材料；灰库；应用
0 前言
土工合成材料是一种新型的建筑材料，由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点，自问世以来，发展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效益，国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中，其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90％以上采用土工合成材料修建灰库堤，40％的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。
1 土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用
用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库，其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中，灰库将逐渐被粉煤灰填满，因此，许多电厂在原来灰坝上加筑子坝，从而提高了灰库的库容，延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中，均采用了土工合成材料，下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。
1.1 筲箕窝灰库加高子坝工程
1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝，两座排水竖井组成。加高子坝高6m，由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布，共计28550m2。
坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm，沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水，在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰，为防止渗透破坏，故沿整个坝基也铺设了无纺土工布，把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来，同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用，以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。
1.1.2无纺土工布施工。在施工中，无纺土工布的铺设采用人工操作，设专人负责。具体方法是：在碾压平整后的坝基面和坝坡面上，垂直坝轴线方向铺设，铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块，不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接，连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接，为保证整体性，搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象，各边应留0.5m左右的余量，可供伸缩变形，以杜绝漏灰问题的发生。
1.2 百沙滩灰库加高子坝工程
1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上，一面挡灰，一面挡水，采用“HEC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中，为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏，在坝身内部加设一道垂直的土工膜，土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型（580g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN/m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时，设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝，然后将土工膜垂直放入槽内，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接，搭接长度30cm，待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏，采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。
上述两工程由于采用了土工合成材料，简化了设计和施工程序，一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后，经实地复检表明两座灰坝均运行正常，没有出现渗透破坏现象，这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。
2 结束语
土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长，经验不足，目前还存在一些问题，如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用，部分类型材料易老化以及该材料价格过高，提高了工程造价等，这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信，随着土工合成材料研究工作的深入，随着生产的批量化和生产技术的改进，更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识，土工合成材料在工程实际中，特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。
参考文献：
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关键字：复合土工材料； 水利工程；应用
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
中图分类号：F407.9 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-
土工合成材料是应用于岩土工程，以高分子聚合物合成材料制成的各种产品的统称。因其具有反滤，排水、防渗、防冲和土加筋加固、土层隔离等作用，而被广泛用于水利工程。
一、复合土工材料的含义
复合土工材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。土工特种材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工复合材料是由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、复合土工织物、复合土工布、复合防排水材料（排水带、排水管）等。
二、复合土工材料的分类
应用到水利工程中的土工合成材料主要有土工织物、土工膜，土工特种材料和土工复合材料4大类。
1、土工织物
土工织物是将合成纤维以不同方法制成透水性的土工合成材料，按制造方法不同，可分为织造型和非织造型土工织物。织造型土工织物又分编织、平织和针织，它们是由单丝或多丝织成的，或者由薄膜形成的扁丝编织成的布状卷材；非织造型土工织物由短纤维或喷丝长纤维按随机排列制成絮垫，经机械缠合(针刺)或热粘或化学粘合而成的布状卷材(即无纺布)。
2、土工膜
土工膜是20世纪70年代出现的，它是由聚合物或沥青制成的一种相对不透水卷材。取用聚合物需要在工厂采用吹塑，压延或涂敷法制造；用沥青则可在现场或厂内以喷涂或浸渍法形成。
3、土工特种材料 土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工石笼、土工管，土工模袋、三维网垫、EPS等，均由聚合物按需要分别以不同加工方法制成。
4、土工复合材料
土工复合材料包括复合土工膜和复合防排水材料，均由两种或两种以上土工合成制品复合或组合而成，如复合土工膜由土工膜与土工织物经加热滚压而成，主要是为了增加材料的强度。承受更大的荷载，复合防排水材料由排水带、排水管、排水防水材料等组成，
三、工程作用及其应用
1、加筋作用
加筋作用是指在土体中的一定部位埋设水平方向的土工合成材料，也称加筋材料，将土体压实后，土与加筋材料密切结合成一复合土体(加筋土)，当在复合土体表面施加荷载时，由于加筋材与周围土之间有较大的摩阻力(有时尚有咬合力)，限制了土的侧向变形，相当于在土体侧面上施加了约束力，从而提高了土体的承载能力，增加了土体的稳定性。这种作用在水利工程中能够稳定、限制各种结构中的岩土体在长时间使用过程中的位移发生，并能使作用在土壤的局部应力传递或分配到更大的面积上，增加土体和土工布之间的摩擦阻力。
一般地，土工织物，塑料拉伸土工格栅、经编土工格栅、玻纤土工格栅和土工网可以作为水利工程中的加筋材料。土工合成材料加筋效应主要有：筋材的抗拉作用、筋土界面相互作用和应力扩散作用等，而在多层加筋的情况下，应分别考虑筋土界面的摩擦作用(即各层筋土界面作用对填料产生侧向约束作用)和最下一层筋土界面作用产生整理的界面剪应力对其下面土体产生的附加水平约束作用(提高土体的稳定性和承载力)。
2、防渗作用
防渗是防止流体渗透流失的作用，也包括防止气体的挥发扩散。水利工程中要修建大量的挡水蓄水、引水和输水等建筑物，均有防渗、防漏的要求。利用土工合成材料中的弱透水材料可防止液体渗漏、气体挥发以保护环境或建筑物安全。用于防渗的土工合成材料主要有土工膜和复合土工膜，后者应用更为广泛，更能适应各种复杂工程的情况。
3、防护作用
防护是指为了消减自然现象、环境影响和人类活动对堤坡和岸坡造成的危害，而采取适当的防护措施，土工合成材料的发展，为岸坡防护提供了新的途径。在被保护的土面上覆一层有良好反滤性能的土工织物，压上一定盖重，即可有效地保护岸坡不受水流和波浪等的破坏，可代替传统的护坡材料。
4、隔离作用
土工布可将不同的土质结构进行分离，形成稳定的分界面，使各层结构分离，按照要求发挥各自的特性和整体作用，以避免相互混杂产生不良效果。在土石混合坝中，可作为隔离不同的筑坝材料。在裂隙发育的岩基或卵石地基修筑土石坝，可用作坝体与地基之间的隔离。
5、反滤作用
在水工建筑物中，当土中水从细粒土流向粗粒土，或水流从土内向外流出的逸出处，需要设置反滤层，否则土粒将受水流作用而被带出土体外，土粒过量流失会造成管涌和流土破坏。传统采用砂砾粒作为反滤材料，一般采用粒径不同的砂砾石分2-3层铺设，施工工艺较复杂。土工织物的过滤功能和传统的颗粒层完全相同，工程上可以取而代之。它可在地下水渗流作用下，既防止土颗粒过量流失而造成破坏，同时又使水流顺利排泄，以免由于孔隙水压力升高而造成土体失稳。
6、排水作用
篇7
【关键词】建筑工程混凝土裂缝危害；碳纤维复合材料；预防处理
一、建筑工程混凝土裂缝的危害
1.1严重危及安全
建筑工程混凝土裂缝宽度不允许超过规范允许值（0.3mm），如果出现这种裂缝，应由设计单位根据具体情况出具处理方案进行处理。
1.2减短使用寿命
现浇钢筋混凝土板出现裂缝，虽对结构安全影响不大，但因裂缝致使板内钢筋失去混凝土保护而直接与空气接触，钢筋锈蚀，缩短钢筋混凝土板使用寿命。
1.3影响生活、生产
现浇钢筋混凝土板一旦产生裂缝，楼面就有可能渗漏并产生污染，影响正常使用和美观，有时，裂缝宽度虽在允许范围值内，但总是给使用人造成一定的心理恐惧。
二、建筑工程混凝土裂缝产生的原因
2.1设计原因
（1）楼板厚度不够，致使楼板挠度过大而产生裂缝。
（2）使用钢筋直径较大、钢筋间距太稀，形成平面尺寸相对较大的素混凝土，易产生裂缝甚至稍受冲击即穿孔。
（3）板面抵抗负弯矩钢筋尾部处楼面开裂，而在房屋转角处产生双向应力，没有配置构造筋或构造筋数量（断面面积）不够，易形成45度斜裂缝。笔者自住套房客厅长6000mm，宽4800 mm，在进行装修前曾发现一条距墙角约1500 mm、距纵墙约1000 mm、距横墙及梁（一向为简支梁）约1200 mm的椭圆形裂缝，几乎连通，裂缝宽度远超过0.3 mm，用脚瞪踩时楼板整体颤抖严重。
（4）因建筑设计注重造型和功能，致使楼板平面不规则，形状突变，因热胀冷缩或受力变化时，结构薄弱处应力集中产生裂缝。
（5）荷载取值不当也是钢筋混凝土板开裂的原因之一，一是设计人员在进行配筋计算时，只根据承载力来确定配筋量，忽略了正常使用阶段承受荷 载引起的裂缝宽度计算、验算，以致产生裂缝。二是设计时未充分考虑施工或装修荷载，以致施工过程中楼板开裂。
2.2施工原因
（1）现浇钢筋混凝土板厚度达不到设计要求。
（2）钢筋用量（包括大小、数量、长度等）达不到设计要求，或者等面积等强度替换，单根钢筋截面面积较大以致钢筋间距太稀。
（3）钢筋位置不正确。一是绑扎时，钢筋所处标高位置不正确，保护层过厚，减小了钢筋混凝土板的有效厚度，二是施工过程中的人为踩踏等使得钢筋变形或位移。
（4）钢筋特别是抵抗负弯矩的悬臂钢筋不按施工规范施工，间点或多点绑扎一点，钢筋绑扎不牢固、松松垮垮，混凝土浇筑时造成钢筋变形或移位。
（5）混凝土强度等级达不到设计要求。
（6）混凝土配合比不正确，水灰比过大，骨料级配不合理，骨料含泥或含杂质超标等都可能导致楼板开裂。
（7）混凝土过分振捣，粗骨抖下沉，上部水泥“浮浆”过厚，脱水干缩开裂。
（8）混凝土养护不及时，不到位，特别是采用钢模板时，养护不及时易产生收缩裂缝。
（9）混凝土浇筑前，模板湿水不充分，特别是木模板过于干燥，吸水快、吸水量大，致使缩塑性收缩裂缝。
（10）模板支撑不牢或有支撑间距太大，混凝土浇筑或凝结过程中支撑下沉、模板变形，致使钢筋混凝土板开裂。
2.3其他方面的原因
（1）水泥水化热的作用。对于现浇钢筋混凝土板来说，不属于大体积混凝土，对开裂影响较小。
（2）装饰装修。二次装修时，不征得原设计单位同意或认可，改变或破坏原结构，改变受力特征，在现浇钢筋砼楼板上开槽、打洞、任意增加装饰荷载、过多或集中堆放装饰装修材料，致使楼板开裂。
三、碳纤维复合材料在建筑工程中加固方面的具体运用
3.1碳纤维材料结构加固的具体适用范围
在现实生活中，碳纤维材料可以在多种结构类型进行有效地采用，加强对各种结构部位进行有效的加固和修补，例如桥梁、楼板、顶柱、屋架以及桥墩等多种结构；与此同时，一些砖砌体的某些力学性能，也可以碳纤维材料进行加固。
3.2碳纤维片材加固修复混凝土结构的具体规范
通常而言，在实际的工程中使用碳纤维片材进行粘贴同时对混凝土结构进行加固时，应该使用与之相配套的粘结材料，从而将碳纤维片材粘贴在一起，来有效的增强碳纤维片材的承受拉力，从而能够同混凝土的变形进行协调，来与之共同受力，实现加固的功能。
3.3碳纤维片材对混凝土结构构件进行加固的具体操作方式
在现实生活中，面度桥梁和楼板等构件进行受弯加固时，要求碳纤维的方向同需要加固地方的受到拉力的方向保持一致，可以采取封闭式料贴方式、u形粘贴方式或者侧面粘贴方式对桥梁与柱结构构件进行受剪加固，在实际操作中，需要碳纤维的方向同构件的轴向实现垂直。在得到可靠的依据时，可以选取其它相关形式对其它受力状况的混凝土结构开展有效的加固。具体而言没在使用粘贴碳纤维对混凝土结构进行加固时，应该遵循相关国家标准，使用概率理念，并且以此作为基础，利用极限状态的设计方法施行承载能力的极限状态计算，同时还要针对正常使用的极限状态进行有效的验算。
对于钢筋与混凝土材料，可以结合其检测所得到的实际的强度，并且依照国家现在施行的相关标准，针对其相应的材料强度进行有效的设计。在现实生活中，要求碳纤维材料应该结合构件所能够达到的极限状态进行有效的应变，结合线弹性的应力与应变关系来确保相应的应力。具体而言，则要求碳纤维片材的选取，应该根据生产厂商所提供的保证不少于95%的合格率来进行抗拉强度的标准，当使用粘贴碳纤维材料对相关结构采取有效的加固管理时，要充分的考虑到对其进行加固之后其结构中其它构件或者构件的其它性能有可能带来的影响。
使用粘贴碳纤维片材对相关结构进行加固时，应该有效的发挥其卸除作用，具体而言则是卸掉其在结构上面的活荷载。若是不能够在完全卸载的条件下采取加固措施时，则应该充分的考虑到二次受力的影响。
结束语
随着经济的进步和社会的不断发展，极大的促进了碳纤维加固技术在建筑工程中应用和普及，也促进了当前国内粘贴碳纤维材料需求量的迅速提高，在这一方面则显示了碳纤维材料在国内建筑工程加固方面的广阔应用前景，同时也预示着未来人类社会在材料应用上会从钢铁时代转入到一个碳纤维材料广泛应用的时代。
参考文献：
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[3]李小娟。混凝土裂缝的产生原因及控制措施初探[J].科技信息，2010，8（22）：89-92.
篇8
关键词：土工合成材料；南水北调；膨胀岩渠加固；应用
中图分类号： TU41 文献标识码： A 文章编号：
南水北调工程由于跨域范围广，干渠沿线长，因特殊性质的岩土导致的的工程地质问题也十分突出,其中,有数百公里渠段将穿越膨胀土(岩)地区,这些渠段的断面设计以及相应的工程处理措施,一直是工程技术人员所关注的问题。
1概述
根据初步设计报告,中线一期工程总干渠沿线地表至渠底板以下5 m范围内分布有膨胀土(岩)的渠段累计长约300余km,主要分布在陶岔—北汝河段,辉县—新乡段,淇河—洪河南,邯郸—邢台段,此外颍河及小南河两岸,安阳河北—东稻田,沙河,临城,高邑,石家庄等地也有零星分布。
膨胀性土(岩)分布区地貌形态多为丘陵,垄岗和山前冲洪积、坡洪积裙,渠道挖深以小于10 m为主,部分渠段挖深可达10~15 m,局部渠段挖深15~30 m,少数渠段挖深可超过30 m。
上述膨胀性土(岩)渠段中,分布有膨胀岩的渠段长169.7 km,分布有膨胀土的渠段长279.7 km(部分渠段既分布有膨胀土,又分布有膨胀岩)。在膨胀岩渠段中,强膨胀岩渠段长34.2 km,中等膨胀岩渠段长58.73 km,弱膨胀岩渠段长76.79 km;在膨胀土渠段中,强膨胀土渠段长5.69 km,中等膨胀土渠段长103.5 km,弱膨胀土渠段长170.5 km。不同地域膨胀土(岩)的分布、时代、成因等存在一定的差异。
2膨胀土渠道处理原则
膨胀土边坡失稳主要有2种类型:浅层滑动和深层滑动。观测资料显示,膨胀土渠道坡脚部位的位移比坡肩部位的位移大得多,这表明边坡的失稳一般先从坡脚开始发生,然后逐步向上牵引式发展;膨胀土在非饱和状态下的吸力是影响渠坡稳定的重要因素,降雨导致含水量增大和吸力降低,并导致抗剪强度(主要是凝聚力)的衰减,这是浅层滑坡的重要原因之一。另外,膨胀土含水量的变化还会导致膨胀土胀缩性的显现,这也是影响膨胀土边坡稳定的重要因素。
2.1裂隙处理:膨胀土体的破坏,主要源于水对土的作用,而水首先是通过土体的裂隙入渗的。地表部的膨胀土因受气候的影响裂隙最为发育,其深度约在2 m左右的范围内。这些裂隙面失水开裂,吸水膨胀,并导致裂隙不断扩展,因此,膨胀土的治理应首先着眼于土体的裂隙问题。处治裂隙的最佳措施就是通过开挖破坏土体的原有结构,消除由于裂隙引起的潜在滑动面。
2.2 胀缩性处理:尽可能避免膨胀土与外界的水分交换,保持土体水分恒定(即保持吸力恒定)。
2.3 浅层滑动和深层滑动的破坏机理是不同的,因此,它们的处理方法也不一样。
2.4中、强膨胀土工程危害性大,是渠道工程的重点防治对象;弱膨胀土胀缩性较弱,对工程危害性较小,处理中也应区别对待。
2.5渠道过水断面以上和过水断面以下的膨胀土渠坡有不同的特点,处理也应有针对性。考虑到膨胀土边坡的上述特点,在膨胀土渠坡处理工程中应遵循以下几个原则:
2.5.1坡顶(上)以防护为主,防止土体开裂和雨水入渗;坡脚(下)以支挡和排水为主,提高土体抗滑能力。
2.5.2水下和水位变动区域设置混凝土衬砌,并在衬砌下部铺设柔性垫层,吸收膨胀势能。
2.5.3开挖缓坡,破坏大气影响深度范围的土体裂隙结构,然后,按一定的设计坡比回填,形成稳定的坡型。渠坡坡的回填可考虑采用大型机械翻挖原土,再根据需要设置土工合成材料加筋等处理措施。
3膨胀岩渠段处理措施
鉴于土工合成材料已广泛应用于地基基础处理、边坡支挡等岩土工程,中线工程膨胀岩土渠坡,将考虑采用土工合成材料的加固措施,以替代换土处理方案。根据既有工程的加固处理经验,主要采用土工格栅、土工袋2种材料。
3.1土工格栅加筋处理
3. 1. 1材料及技术指标
格栅处理层施工主要材料为膨胀土(岩)开挖料、土工格栅、粗砂、编织袋、草种等。土工格栅应选用耐久性能、耐温性能和施工性能均较好的HDPE土工格栅(幅宽大于1. 0 m),根据渠道的不同部位,选择合适的格栅材料。根据现有室内试验成果,材料的抗拉强度宜50~80 kN/m;延伸率≤12%; 2%应变对应的强度≥10~20 kN/m; 5%应变对应的强度≥24 ~40 kN/m;蠕变强度(20℃)≥20 ~25kN/m;碳黑含量≥2. 0%。土工格栅回填采用开挖中-弱膨胀性土料,其最大粒径应≤100 mm,控制含水率为最优含水率+(1~2)%。
3. 1. 2施工过程
土工格栅处理层的施工过程可分为清基、放样、格栅铺设、铺土、碾压5个步骤。首先应按照施工图要求开挖边坡,清除坡面及渠底浮土,要求基层平整度不超过±5 cm。遇地表积水应提前进行抽排,并清挖被水浸泡后的软土,换填黏性土压实,保证基坑清洁、干燥。然后严格按照施工图放样,做好边桩、填土高度、格栅边线、边坡坡比控制等。土工格栅采用人工分层铺设,在坡面向上层包裹形成反包搭接,反包长度(从土工袋尾端起)不小于100 cm,相邻两块格栅之间为平接;格栅之间用连接棒搭接、格栅与土体之间用U型钢筋锚接。格栅铺设完成后,应先对铺土岩土料的含水量、自由膨胀率进行检测,在含水量、自由膨胀率满足回填开挖料基本要求以后方可填筑施工。若开挖料实测含水率低于规定的含水率,应将筛下土料用洒水车喷洒湿润,用挖掘机翻拌均匀(不少于3遍),直至达到以上要求后方可填筑施工。含水率调整后的土料,应及时用土工膜包裹,以防止含水率再次变化。最后,进行碾压施工,其碾压施工控制参数如表1所示。
3. 1. 3施工质量控制
土工格栅处理层施工应重点控制原材料、碾压工艺和压实效果3个环节。其中,原材料应严格按照相关材料的技术指标进行控制;碾压工艺应根据实际工程情况,在施工前通过碾压试验确定。格栅处理层坡面形成后的平整度不超过±5 cm;粗砂找平层按0. 7的相对密度控制;处理层的压实效果按照表2所规定的指标控制。
3.2土工袋处理
3. 2. 1材料及技术指标
土工袋施工主要材料为土工袋、膨胀土(岩)开挖料、水泥、中粗砂、草种等。土工袋采用2种规格,大土工编织袋120 cm×147 cm,小土工编织袋45cm×57 cm,可根据施工条件适当增加小土工编织袋尺寸。土工编织袋原材料的主要成分是掺有1%老化剂(UV)的聚丙烯(PP)。土工袋应在克重、经纬纱UV含量,经向、纬向拉力标准等项目上满足相关技术指标。大土工袋装袋料的最大粒径应≤100mm,小土工袋装袋料最大粒径应≤50 mm。膨胀土(岩)袋装土料和填缝土料含水率应控制在最优含水率+(1~2)%。采用具有良好级配的中粗砂进行找平。
3. 2. 2施工过程
土工袋处理层的施工过程中可分为清基、放样、土工袋装袋、土工袋和水泥土铺设碾压4个步骤。在土工袋铺设施工前,应首先清除开挖断面表层的浮土,接着严格按照施工图放样,做好边桩、边线和边坡坡比控制等。土工袋装袋时,应尽可能采用机械装袋,如挖机装料。装袋土料应按照材料的技术要求进行控制,不同的装袋料源需做含水率和自由膨胀率等参数检测。在进行土工袋和水泥土铺设碾压时,土工袋采用逐层铺设、逐层找平的方式施工,土工袋找平采用小型振动平板夯或轻型碾压机械。土工袋铺设后遇天气变化或隔夜施工时,应注意场地的保护,避免已完成的结构体长时间暴露在大气中。
3. 2. 3施工质量控制
土工袋处理层施工应重点控制原材料、碾压工艺和压实效果3环节。其中,原材料应严格按照相关材料的技术指标进行控制;碾压工艺在满足压实效果的前提下可根据实际情况进行施工优化或调整,土工带处理层坡面形成后的外切平整度不超过±2 cm,粗砂找平层按0. 7的相对密实度控制;处理层的压实质量控制标准见表3。
结语
土工格栅具有高强度、低延伸率和耐久性好等特点,而土工袋的优点是可以装填膨胀土,同时单个土工袋的体积较小,便于施工。针对两种材料不同的特点，选择合适的材料应用于膨胀岩渠加固工程中去。
参考文献:
篇9
在长期的园林建设发展中，施工技术人员不断的总结传统园林建设的经验，并对传统的施工技术不断进行改善，并积极引进新的施工技术。在此，笔者主要介绍了几种施工新技术，并阐述了新技术利用中的难点。
（一）雨水回收技术的利用
雨水回收技术是当前园林建设中相对具有环保性能的施工新技术。主要的技术利用手段是通过修建一定的设施，或者对雨水进行特殊的处理，对降水进行收集，之后再进行重复回收利用，用收集的雨水浇灌花草树木等，实现对自然雨水资源的高效利用。
（二）土工合成材料技术的应用
1、土工合成材料三维网垫边坡防护技术的利用在土木合成材料中，三维网垫技术是一种比较新型的材料，其结构类似于丝瓜状，主要的用途是对植被进行固定，其质地比较疏松、柔韧性比较强，内部大约有90%的空间可以填充沙子、土壤以及细石，植物的根系能够从中间穿过，并且不影响植被的自然生产，长成以后的植被草皮能够和三维网垫牢固的粘合在一起，植被根系能够深入地表，其深度能够达到30cm到40cm，形成了一层比较牢固的绿色保护层。2、软式透水管技术的运用软式透水管主要分为三部分：水管过滤管壁、支撑的弹簧钢线主体以及pvc管。软式水管技术的最大特点是：利用透水渗透的毛细原理，依靠纤维吸收土壤中多余的水分，达到饱和以后进入管道内部汇集，然后进行排水，该技术和传统的滴水式排水法并不相同。软式透水管的使用能够有效的解决软土层改良技术中遇到的难题。
（三）高边坡防护技术的运用
在进行园林施工的过程中，经常会进行高坡施工或者人工湖的施工，在这类施工过程中需要用到边坡防护技术。在进行实际施工的时候，边坡防护施工方案的制定需要依照边坡的实际高度、当地的水质条件、边坡的坡度等进行确定。边坡防护技术的利用主要是为了增强边坡的强度，提高坡面的抗滑能力，并在一定程度上改变边坡的力学性能，维持边坡的稳定性。高边坡防护技术主要运用于一些地质条件比较好的施工工程中，利用植物自身的根系固定周边的水土，这种方法不仅能够增加土壤本身的肥力，还能够实现良好的生态效益。砌体封闭防护措施对边坡的强度要求比较高，在一些地质条件比较差的施工工程中，主要利用这种防护技术镶嵌草砖，通过在边坡上铺设草砖，来达到水土保持的效果。
（四）雨水膨胀止水胶施工技术的运用
雨水膨胀止水胶施工技术的用途是进行密封处理，例如用于密封结构的接缝、管、线等周围的渗漏。具有双重密封止水的功能，当水渗透进接缝的时候，它能够利用橡胶的弹性及时的止水。
二、园林施工新工艺的管理工作
（一）对园林施工资源进行合理的配制
在运用园林施工新工艺进行园林建设的时候，需要对资源进行合理的配制，遵照一定的原则，对土地、湿地、林地等进行充分合理的利用，发挥其最大的作用。另外，还要合理的利用水资源，实现资源的优化配制，做到利用有限的东西创造出无限的风景，确保园林建设能够持续发展。例如，在进行园林灌溉的时候，可以采用新的施工技术，体现高效节水的特点，不仅能够节省水资源，还能够保证植物的日常用水需求。
（二）探索园林施工新工艺的内在规律
任何事物的发展过程都有一定的规律可以遵循，园林施工新工艺也不例外，在引进园林新工艺的时候，需要对园林现有资源进行充分的利用，不能完全摒弃原有的施工技艺，要将两者合理的结合起来，实现工艺技术水平的最优化。另外，在运用园林施工新工艺的时候，把握住园林工艺的正确发展方向，确保新工艺能够沿着正确的发展目标前进，并且还要保证园林施工的可行性以及经济性。例如，在进行园林施工的时候，不论采用哪种类型的施工材料，都需要维持路面的清洁、安全、舒适以及耐用。在使用新工艺的时候，必须重视这些内在规律的作用，对路面进行科学、合理的施工。
（三）加强园林施工新工艺运用的预见性
园林施工新工艺在施工的过程中，需要注重施工的科学化以及合理化。另外，要了解施工区域的人文、地理、气候条件、水文地质等，对于施工现场的地理环境有一个整体、清晰的认知，还要对新工艺是否可行进行实践验证，通过这种方式增强园林施工新工艺的预见性，促进园林建设的全面协调发展。例如，在对园林内部的石材进行利用的时候，不论采用哪类施工工艺、哪种新材料，都需要对石材的摆放位置进行合理的设计，并且还要维持石材的稳定性，安全工作一定要做好，才能够经受住雨水、暴风等自然破坏的考验。
三、结语：
篇10
关键词：桥梁；桥头跳车；沉降；排水
中图分类号：S276文献标识码： A
1 前言
桥头跳车是指车辆行驶经过桥梁与道路的衔接部位时产生的突然性弹跳导致车辆摇摆和颠簸的现象。桥头跳车在国内外公路中普遍存在,一直以来都是困扰公路工程界的通病,长期都没有很好的办法来有效地解决。
目前的公路工程施工中,通常从地基处理、路基处理以及路面处理三个方面对桥头跳车进行防治。本文介绍了几种新材料在桥头跳车处治过程中的应用，从以往的使用效果看，这些新型材料与传统材料相比，无论是效果还是经济指标，都有着较大的优势。
2 无砂大孔混凝土
2.1无砂大孔混凝土特性
不含细骨料的混凝土被称为无砂大孔混凝土。它是由水泥、粗骨料和水按照一定的比例拌合而成。由于无细骨料,在硬化后的混凝土体中存在着较大的孔洞,孔洞的大小与粗骨料的粒径大致相等。无砂大孔混凝土的粗骨料可以是卵石、碎石,或是轻骨料,如人造陶粒、浮石、煤渣块等。按照粗骨料种类不同,无砂大孔混凝土分为普通无砂大孔混凝土和轻骨料无砂大孔混凝土两类。公路工程中一般采用普通无砂大孔混凝土。
无砂大孔混凝土具有多孔、轻质的特性,以往主要应用于工业与民用建筑中,作为墙体填料等用途。由于其具有其它土工材料不具备的一些优良特性,近年来也开始应用到公路工程中。
在公路工程的应用中,无砂大孔混凝土主要有以下几个特点:
(1) 质轻,表观密度一般为1 600～1 800 kg/ m3 ;
(2) 水泥用量少,大约占同强度普通混凝土水泥用量的1/ 2 ,因此收缩值也小;
(3) 表面及内部存在大量孔洞,排水顺畅,且毛细现象不显著;
(4) 施工简便,靠自重下落或人工插捣即可成型,不宜机械振捣;
(5) 强度不高,可作填充物,不宜作结
图1常见桥型处理方案简图
构物。
2.2 无砂大孔混凝土在处治桥头跳车中的应用
采用无砂大孔混凝土来治理桥头跳车病害,主要是通过用无砂大孔混凝土来回填桥台背漏压区,解决桥台背压实不到位的难题,同时存在大量孔隙的无砂大孔混凝土可形成通畅的排水通道,可将桥台背内渗入的雨水迅速排走,有效防止路堤软化及细料流失,从而减少路堤沉降,达到有效控制桥头跳车的目的。
2.2.1 处理方案
按正常的工序进行路堤压实施工,桥台背结构物与填土的交接处为压路机无法充分压实的区域,将这部分松散填土挖除填以无砂大孔混凝土,挖除宽度范围一般为30～50 cm。采用先填后挖的施工工艺。为方便施工,应该每填压4 层土后就开始挖除松土,并回填无砂大孔混凝土,然后再继续填土重复上面的步骤。除了结构物与填土的交接处采用这种方法处理外,桥台背其它无法充分压实到部位均可按此方法处理,实际施工可根据桥梁具体情况确定。下面图1 所示常见桥型的处理方案。
2.2.2材料的选择
无砂大孔混凝土使用的水泥一般为32.5级 、42.5级普通硅酸盐水泥,随着水泥用量的不同,其抗压强度可达到1.0～10.0 MPa ;粗集料采用粒径在5～40mm的碎(砾) 石或卵石,其主要质量要求为:压碎值≤15% ,针片状含量≤15% ,含泥量≤1%。作为桥台背回填料,采用的无砂大孔混凝土强度应
达到C1.5 等级。
2.2.3无砂大孔混凝土的透水性
无砂大孔混凝土的透水性与其孔隙率和渗透系数有关,根据对孔隙率的测定,一般无砂大孔混凝土的孔隙率为20%～40%之间,表明无砂大孔混凝土具有很大的孔隙率,其中断级配比连续级配孔隙率大。根据对渗透系数的测定,一般无砂大孔混凝土的渗透系数在6～8 cm/ s 之间,表明其渗透系数要远大于普通岩土材料(粗砂的渗透系数仅为0.02～0.06cm/s) 。
根据《公路排水设计规范(JTJ018-97)》有关公式,按桥台背回填宽度0.3～0.5 m 计算,无砂大孔混凝土的泄水能力Q0为30.6～51m3/(d・m) 。所以,无砂大孔混凝土有很强的泄水能力,可及时排走渗入的雨水。
2.2.4无砂大孔混凝土施工工艺
无砂大孔混凝土具有易施工性。试验表明,采用人工插捣和从一定高度自由下落的方式成型效果最佳,强度也较高;采用机械振捣方式浇筑,成型不好,特别是振动时间越长,成型越差,强度也越低。原因是无砂大孔混凝土不含细集料,在振动作用下水泥浆容易流动产生离析,使粗集料颗粒间粘结不牢,强度降低。因此无砂大孔混凝土不用机械振捣,而是通过从一定高度倾倒或人工插捣浇筑成型。
2.2.5 无砂大孔混凝土的稳定性
桥台背回填用无砂大孔混凝土一般采用C1.5 ,其7天抗压强度最低可达1.7MPa ,这个强度对于衔接部位回填料来说是完全满足要求的。同时由于无砂大孔混凝土孔隙多,孔道通畅,抗冲刷性能很强,抗冲刷能力接近C50 普通混凝土。所以无砂大孔混凝土具有强度高、抗冲刷性能好的优点,有良好的稳定性。
综上所述,无砂大孔混凝土具有轻质、高强(作填料而言) 、易施工、透水性强、抗冲刷性好的特性。其轻质可减轻路堤对地基的荷载作用,减小地基固结沉降;其高强可承受路面传来的荷载,其本身在外荷载及土体挤压作用下不变形,从而减小沉降;其易施工性使得不用机械进行振动碾压就可以达到良好的成型效果;透水性强使其能迅速完全地排走路表面渗入桥台背的积水,避免桥台背路堤被水浸泡软化和唧泥;抗冲刷性好则保证材料在流水的渗透冲
刷作用下不会流失崩解,使用耐久。
2.3 使用效果及经济比较
无砂大孔混凝土水泥用量少,不用沙子,施工简便,不用机械振捣碾压,所以治理费用较低。以路基宽28m ,填土高度10m的U台为例,列出了几种治理措施的经济比较。
表1 桥头跳车防治费用经济比较表
编号 桥头跳车防治技术方法 单价 防治费用(元)
1 无砂大孔混凝土 90元/m3 7560
2 级配碎石 94元/m3 7896
3 (二灰)水泥稳定碎石 105元/m3 8820
4 (二灰)水泥粉喷桩 120元/延米 12600
5 压浆 930元/m3 78120
从经济比较表中,我们可看到用无砂大孔混凝土治理桥头跳车是一种很经济的方法,且由于该技术操作简便,实用有效,值得推广应用。
3 土工格栅(网)
土工格栅(网) 本身具有高强度、高弹模及大变形的特性, 采用其处理台背填土时, 格栅(网) 与土一起作为整体承受内外部荷载作用。首先, 由于栅(网) 与土接触面的摩擦作用,改善了局部荷载作用下土体内部的受力状态, 扩大荷载沿土体深度方向的扩散范围, 降低了土中垂直应力, 从而减少了土体的沉降, 起到了刚性桥台和柔性路堤间过渡层的作用。其次, 利用锚固的土工格栅(网) 一端的张拉作用, 在台背局部范围内, 分层阻止填料顺台背沉降, 并改善填土路基的支承刚度, 使差异沉降变渐变沉降。第三, 由于格栅(网) 的网眼结构能对土体产生较大的嵌锁作用力, 使土体的抗剪强度得到充分发挥, 并可约束土体的侧向变形。此外, 由于水平铺置的格栅(网) 具有良好的弹性, 在反复荷载作用下产生的累积变形较小。
3.1 施工程序
① 在桥台的承台后方开挖基坑(可与承台基坑同时开挖) , 基坑底宽2 m , 边坡为1∶1 (如图2)。
② 用中粗砂或级配碎石回填基坑并分层夯实。
③ 分层铺设土工格栅(网) , 摊铺方向是将格栅(网) 自台背沿路线纵向展开, 并按所需长度截断。
④ 每层土工格栅(网) 铺好后, 相应进行桥头路堤的填土工作, 每层上的松铺厚度及压实度均应严格按施工规范要求操作。
3.2 施工注意事项及建议
① 基坑回填前应排干基坑积水。
② 基坑的回填碎石层上应铺2cm的中粗砂, 防止土工格栅(网) 与碎石层接触面被压断。
③ 应避免运料车在已摊铺好并张紧定位的格栅(网)上直接碾压。
④ 进行填土施工时, 除压路机外还应配备小型振动压实机具, 以便碾压桥台边角部分。
⑤ 为保证格栅(网)能充分发挥作用, 在台背处格栅(网)应锚牢固。
⑥ 以往格栅(网)处治的桥台高度多处于4～8m之间, 且多为重力式U型桥台, 而现在公路中超过8m的桥台和非重力式台在桥梁和通道中大量存在, 因此,建议在处理高桥台等方面需多加研讨(规范建议处理的桥台高度在5～10m 之间)。
⑦ 对于肋式或桩柱式桥台, 由于台后的桥栅土层存在着向前滑动的趋势, 故除格栅(网) 土层的内部稳定性外, 其外部稳定性也应高度重视。
3.3 效益分析
常规的桥头处理方案是设置桥头搭板, 并在台后填中粗砂等透水性材料来减小差异沉降。而采用土工格栅(网) 处理桥头跳车时不需设置桥头搭板, 台后填料也与路基填料相同。设计中经估算, 在未计台前锥坡的情况下, 采用桥头搭板方案的造价约为土工格栅方案的2倍。由于中粗砂的单价远高于填土方的单价, 因此桥头填土越高经济效益越显著。从经济上分析, 用土工格栅(网) 处理桥头填土沉降与用桥头搭板处理桥头填土沉降相比,前者造价为后者的51.7% , 效益较好。
4高强土工格室
高强土工格室柔性搭板技术用于解决桥头跳车病害,从目前的工程应用情况来看效果良好。与普通土质填料相比,加筋土中因为铺设了抗拉强度较高的筋材,可以用来承担一定的拉应力,能有效降低土体应力水平,减少土体的受荷变形,提高抗剪强度,达到加强土体的目的。
在加筋土结构中,平面加筋筋材与立体加筋筋材相比,立体加筋筋材对土体的影响范围要大得多。由于桥头路堤填土一般较高,沉降的危害较普通路段严重,加筋处又属应力集中的特殊部位,因此选取筋材时应采用高强土工格室这种延伸率低、强度高的立体加筋产品,见表2。
表2 高强土工格室与普通土工格室的关键技术指标比较
项目 高强土工格室 普通土工格室
抗拉强度/MPa >100 22～25
延伸率/%
土工格室治理桥头跳车的原理是在桥头与填土路基之间建立一个过渡段,利用土工格室限制过渡段填充材料的横向位移,形成一个半刚性板块,各层板块之间间隔的距离随填土的高低而不同,一般间隔0.6～1.5 m ,利用土工格室的侧向约束作用可以最大限度地减少工后沉降。
采用土工格室构筑沉降过渡段,每个桥头需要处理的面积为2000～6000m2 不等(根据路堤的高低、地质状况、过渡段的长短而不同)。
以单侧桥头为例,桥头路堤高度为h ,则处理长度(过渡段长度)为:
2.5m≤h≤6.0m ,处理长度为30m;
6.0m
h>9.0m ,处理长度为50m。
处理深度,即土工格室层数的多少根据桥台台背地质情况与路堤的高度而定。
5 粉煤灰
采用轻质高强的原材料进行基坑回填及台背回填，可以很好的预防桥头跳车。粉煤灰是一种适合做填料的轻质材料。
5.1原材料试验
水泥：采用PO32.5R水泥，其性能指标满足技术规范要求（见表3）。
粉煤灰：满足技术规范要求（见表4）。
石灰：采用生石灰，其有效氧化钙与氧化镁含量为75.6%，满足III级以上生石灰要求，并且要求消解以后过10mm 筛，以保证其使用性能。
减水剂：检测结果符合GB8076-1997 标准要求（见表5）。
表3 水泥技术性能指标
指标 初凝时间
（h:min) 终凝时间
(h:min) 安定性
(雷式法） 28d抗折强度
（Mpa) 28d抗压强度
（Mpa)
水泥 2：22 3：27 0.8 7.1 46.3
表4 粉煤灰技术性能指标
指标 比表面积（cm2/g) 烧矢量（%） 二氧化硅含量（%） 三氧化二铝含量（%） 三氧化二铁含量（%） 氧化钙含量（%） 氧化镁含量（%）
粉煤灰 3129 9.39 47.23 29.22 3.32 3.74 0.95
表5 减水剂技术性能指标
指标 减水率（%） 泌水率比（%） 含气量
（%） 凝结时间差 抗压强度比
初凝 终凝 R1 R3 R7
减水剂 20 63 2.0 -60 -55 176 154 142
高塑性粘土：采用塑性指数大于8 的粘性土，作为石灰土及包边土的原材料。
5.2 配合比组成设计
针对产生桥头跳车的原因分析结果，对原材料进行了多种组成设计，如免于碾压的流态粉煤灰、自重较小的二灰、高强的石灰土碎石等，其配合比设计结果如下。
基坑回填采用流态粉煤灰，其配合比组成为：水泥 : 粉煤灰 : 水 : 减水剂（质量比）＝ 6:94:65:0.06，其7 天抗压强度为0.442Mpa，28 天抗压强度为0.690Mpa，满足技术规范要求。
封层采用8% 石灰土。石灰粉煤灰为台背主要填方材料，其配合比组成为：石灰：粉煤灰（质量比＝8100，其7天无侧限抗压强度为0.86Mpa，满足技术规范要求。
搭板下30cm范围采用石灰土碎石，其配合比组成为： 8%石灰土:碎石（质量比）＝1:4，其7天无侧限抗压强度为1.24Mpa，满足技术规范要求。
5.2 施工控制要点
基坑在回填之前应清理干净，并进行夯实，要求压实度不小于91％，方可进行流态粉煤灰回填。
流态粉煤灰回填时，一定要连续施工，严禁施工停顿，以防流态粉煤灰凝结产生分层，影响整体板体性。
封层石灰土施工需在流态粉煤灰薄膜养生7 天后方可进行施工。
台背回填之前对原软土地基采用大型的冲击压实机械压实。
石灰粉煤灰二灰施工严禁路拌，要集中场拌，并且严格控制在其最佳含水量时碾压，施工时应将表面松散部分计入下层虚铺。
石灰土碎石施工应严格控制配合比，并要求过磅配料。
包边土宽度为1m，施工时应与各层施工同步进行，并且界限应该明确。
5.3与传统施工材料、工艺的比较
一般传统的施工材料与工艺是利用石灰土进行分层回填夯实，而新型材料及工艺的应用，克服了填料难以压实、自重大和强度低等缺点，其优越性与传统做法相比主要体现在以下几个方面。
采用大型的冲击压实机械对软土地基进行压实，与普通压实机械相比，可使填前压实度提高3～4 个百分点。
基坑回填范围较小，无法使用大型压实机具，而流态粉煤灰恰恰克服了这一缺点，无需进行碾压即可成型。
传统的石灰土填料压实容重一般在1.8 左右，而主要填料石灰粉煤灰二灰压实容重一般在1.2 左右，从而很好的解决了由于填料自身容重过大产生压缩变形的可能。
无论是流态粉煤灰、石灰粉煤灰，还是石灰土碎石的抗压强度，均比传统的石灰土抗压强度高50％左右，这就为抵抗外界荷载产生变形提供了强有力的保证。
由于台背处理范围由搭板向外2m，并且石灰粉煤灰、石灰土碎石均为半刚性结构体系，这就为刚性结构向柔性路面过渡提供了一个范围，从而可以克服由于刚柔突变产生不均匀沉降引起桥头跳车的问题。
从排水角度讲，该台背设置了两层8% 石灰土隔水层和整体台背的高塑指包边土，可以有效的阻止外界雨水渗入，保持路基稳定性，防止由于雨水侵蚀造成的桥头跳车问题。
6 结束语
桥头跳车是公路工程建设中的通病，只有通过平时的施工不断积累经验，科学分析问题，不断探索新材料、新工艺，才能消除桥头跳车，确保公路运输的安全畅通。
参考文献
[ 1 ] 公路路基设计规范(JTJ013195) [S].北京: 人民交通出版社, 1995.
[ 2 ] 公路土工合成材料应用技术规范(JTJ 019198) [S]. 北京: 人民交通出版社, 1998.
[ 3 ] 路基设计手册编写组1.公路设计手册――路基[S]. 北京: 人民交通出版社, 1997.
[ 4 ] 土工合成材料工程应用手册编写委员会.土工合成材料工程应用手册[S]1北京:中国
建筑工业出版社, 1994.
