土工合成材料性能范文

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篇1

关键词：玄武岩纤维；土木工程；性能；研究

1 项目介绍

1.1 立项的必要性

玄武岩纤维筋（BFRP）由于具有高强度、耐腐蚀、重量轻、成本低等优点，且其原材料来源立足于我国丰富的玄武岩自然资源，近年来已进行少量研究。除了前述提到的高强度等优点外，相对于钢筋易腐蚀、焊接点多、焊接长度浪费大的不足，BFRP筋可以纵向连续生产，并可根据连续配筋水泥混凝土长度进行配置，节约了连接长度和减少筋的连接工序，能大大提高工程建设进度。

以BFRP筋取代钢筋的连续配筋混凝土则是近年来出现的新型材料，以其节省钢筋、节能环保等优点，显示出良好的应用前景，但国内外相关研究及应用是近几年刚开始，因此，针对我国玄武岩、水泥资源丰富而金属资源日益匮乏的现实情况，结合节约钢铁资源促进可持续发展的未来发展趋势，研究和推广BFRP筋连续配筋具有很好的发展前景和应用价值。

1.2 国内外研究现状及发展趋势

玄武岩纤维是前苏联经过30多年研究开发的高科技纤维，作为一种具有极佳力学性能和耐腐蚀性能的新型复合材料，在混凝土结构中具有替代钢筋的巨大潜力，已受到美国、日本等发达国家的广泛关注。

2002年玄武岩纤维才被列为国家863计划开发项目，2005年我国就成功研发出了玄武岩纤维。2007年国家已明确将连续玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维一并列为我国中长期重点发展的四大高新技术纤维。

国内虽然对玄武岩纤维的研究相对较晚，但已经取得了长足的发展和显著的成果。由浙江石金玄武岩纤维有限公司牵头制订的《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》（GB/T23265-2009），是我国乃至全球第一个有关玄武岩纤维的国家级技术标准，已于2009年11月5日全面实施。这些标准的制定及实施为玄武岩纤维的生产和应用提供依据。

总之，对玄武岩纤维性能的研究及利用符合新时期发展的趋势，符合我国保护环境、提倡节约的基本国策，具有广阔的市场需求。

1.3 研究目标

本项目基于理论分析和试验研究，对复杂环境下现有BFRP的基本力学性能、化学稳定性、热稳定性、疲劳性能和冲击韧性等展开详细深入的研究，分析BFRP在疲劳和冲击作用下的破坏机理，建立BFRP的疲劳、冲击等力学性能模型，探究玄武岩纤维复合材料的应用价值和改良方略。

2 实验概况

2.1 玄武岩纤维复合材料化学稳定性，耐化学腐蚀性，耐碱性研究

首先，将BFRP在不同浓度的酸、碱溶液中进行浸泡处理，观察玄武岩纤维材料形貌、成分等随酸、碱腐蚀损伤的变化规律；然后，通过试验测试处理后BFRP的质量、强度以及弹性模量等物理参数的变化情况，对质量保留率、强度保留率、弹性模量保留率等性能参数展开计算和分析；最后，基于试验数据研究BFRP的酸碱侵蚀过程及作用机理。

2.1.1 耐酸性

把玄武岩纤维在强酸中放置时间长（超过100h）时强度降低15%-20%，通过下图中可以看到E-玻纤和玄武岩纤维在盐酸中放置一段时间后强度的变化，玄武岩纤维无捻粗纱强度降低速率低于E-玻纤，单径越小，降低速率越慢。

通过实验，E-玻纤与强酸反应时，易被侵蚀，故不适于用在酸性环境。玄武岩纤维浸泡在酸中，开始断裂强度迅速降低，这与吸收介质和化学组成部分溶解有关；随后保护膜逐渐形成，纤维腐蚀和强度降低因分散障碍物的形成而降低。

在20%HCl中浸泡后，无捻粗纱的断裂强度损失值。（1）玄武岩纤维捻粗纱，No.13；（2）玄武岩纤维无捻粗纱No.1；（3）E-玻纤，No.5。

2.1.2 耐碱性

玄武岩纤维的耐碱性优于玻璃纤维。在2MNaOH 溶液溶液中煮沸 1小时，在腐蚀一小时后，玄武岩纤维的强度保持率下降至 20%左右，发生了严重的脆化现象；而 S-2 玻璃纤维（比E-玻纤强度高25%以上的高强度玻璃纤维）由于其体积完整性已经遭到了破坏，纤维已经高度脆化，强度保持率几乎已经下降为零。

2.2 质量保留率

本实验将玄武岩连续纤维、和 E- 玻璃纤维纤维进行烘干处理，然后称重记录，随后分别2MNaOH 溶液和 2MHCl 溶液中煮沸2 小时，分时间段取样。将取得纤维冲洗并对纤维进行烘干处理。然后测量其质量的变化。可以得出两种纤维在不同的介质作用下其失重率不同。在强碱性的 NaOH 溶液中的玄武岩连续纤维的质量保留率为 95.2%，而E- 玻璃纤维纤达到了 45%。在酸性介质 HCl 溶液中煮2小时后，玄武岩连续纤维的质量保留率仅仅为92.1%，远远大于E- 玻璃纤维纤的 75.3%。从质量保留率角度看，通过实验玄武岩纤维与玻璃纤维相比，玄武岩纤维耐酸碱性能更为优越。

2.3 玄武岩纤维复合材料耐热和耐潮湿稳定性研究

采用加速热和加速潮湿的方法测试。把玄武岩复合材料放在过热水蒸气中（T>100C），保证较薄样品迅速达到含水量较高的成度来比较明显地显示强度的变化。可以将玄武岩样品放在具有自动调节温度功能的高压锅中。实验结果如下。（温度T 在117-120℃间，压强P≈2.18atm。）

单丝直径13μm的玄武岩纤维复合材料经光泽整理系统修饰后，其性能优于玻璃纤维复合材料和经光泽系统整理后的细玄武岩纤维复合材料。实验证明：玄武岩纤维材料的耐热和耐潮湿性优于玻璃纤维复合材料。

2.4 粘结性能

玄武岩纤维复合材料与混凝土的粘结力强，高于国家标准（拉拔强度>Mpa，国家标准为30Mpa）。其高粘结反应通过高聚物基本反应层的高残余应力证明。通过在纤维表面涂覆表面改性剂能够降低玄武岩纤维残余应力。同时，试验结果表明：玄武岩纤维筋与混凝土试验粘结强度随着玄武岩纤维筋表面螺纹深度与螺纹间距的变化而变化；有螺纹玄武岩纤维筋的粘结强度明显高于无螺纹玄武岩纤维筋，玄武岩纤维筋最佳螺纹间距约为筋直径长度的80%，最佳螺纹深度约为直径长度的10%；拉拔试件的破坏形态均为玄武岩纤维筋与混凝土接触面混凝土的剪切破坏而拔出。

2.5 玄武岩复合材料筋混凝土梁力学性能比较

采用压力机进行加载，即在模型梁上表面逐级增加荷载（加载速率设定为10mm/min），直至梁裂开。典型加载曲线如下图所示，取荷载峰值（电脑数码显示）作为有效加载值。

加载曲线

2.5.1 BFRP加筋混凝土梁的抗弯性能实验研究

为防止受力点局部应力集中，发生局部混凝土压碎在梁支座和三分点处放置立方体垫块。位移计（D1-D3）监测跨中和支座沉降。应变计（S1-S3）测量梁截面不同高度的应变。采用分级加载，出现裂缝前每级荷载5KN；裂缝出现后每级荷载为3KN，每级荷载加载爱完毕后持续2min，记录实验数据；待裂缝发展较宽后，不再逐级加载，连续加载直至加载破坏。

玄武岩筋梁加载图

2.5.2 试验试件现象及分析

BFRP加筋混凝土梁从加载至裂缝即将出现，但混凝土梁还没有裂缝，混凝土全截面工作，混凝土处于弹性工作状态，但是增加的速率很小，荷载-挠度曲线呈线性状态；随着荷载的增加，受拉区边缘混凝土的拉应变达到极限拉应变，拉应力达到混凝土抗拉强度。在混凝土梁最弱截面上出现第一批裂缝，在有裂缝的截面上，受拉区混凝土退出工作，把它原承担的拉力转移到BFRP筋，此时，发生了明显的应力重分布，BFRP筋的拉应力随荷载的增加而增加。由于BFRP筋的弹性模量小，裂缝开始急剧开裂，混凝土受压区不断缩小，挠度增长速率大大加快，荷载-挠度曲线斜率较屈服前明显变小，并仍大致呈直线状态。荷载继续增加，受拉区BFRP筋尚未达到屈服前明显变小，并仍大致呈直线状态。荷载继续增加，受拉区BFRP筋尚未达到屈服强度，但是受压区混凝土被压碎。

受弯试验示意

BFRP梁荷载-挠度曲线

由上图可知：BFRP加筋混凝土梁随配筋率的增加，极限荷载不断增大，挠度也相应增加，试验结果与理论计算结果相符。同时，在BFRP筋屈服后，其承载能力仍在继续增加，且增加量很大。随着荷载的增加，其挠度值也大大增加，荷截面变形迅速发展并达到极限变形，这也是导致构件破坏的一个原因。

对比梁M1与M4、M2与M5、M3与M6，它们的配筋率、混凝土强度相同，只是纵向筋类别不同。由图4可知，在加载初期，M1―M3（钢筋混凝土梁）应力增长较快，而挠度增加较慢；M4―M6（BFRP筋混凝土梁）应力增长缓慢，而挠度增加较快。BFRP筋混凝土梁应力增长缓慢的原因是，BFRP筋的弹性模量较小，在变形不大的情况下，很难有较大的应力增幅。虽然BFRP筋混凝土梁没有明显的屈服点，但是由于BFRP筋弹性模量较小，以及混凝土的塑性强，在施加荷载后期，仍会产生较大的挠度，使其具有较好的延性。

荷载――应变图

荷载――挠度（中点处）图

2.5.3 BFRP 加筋混凝土梁开裂荷载、极限荷载

加筋混凝土梁的开裂机理与钢筋混凝土梁基本相同。通过实验得出下表数据。当梁内混凝土应力达到混凝土的抗拉强度时出现裂缝。裂缝出现后，开裂截面混凝土的应力得到释放而变为零，释放的应力通过混凝土与BFRP 筋的粘结力传递给BFRP筋。随着荷载的增加，在裂缝之间会继续出现新的裂缝，直至混凝土的应力低于其抗拉强度。由于试验时难以精确获取构件第一条裂缝出现时的荷载值，故荷载―挠度表仅给出实测开裂荷载级范围。试验所得各简支梁开裂荷载如荷载―挠度表所示。

M4―M6实测开裂荷载略高于理论计算荷载，这是因为现行规范的截面抵抗矩塑性影响系数取值偏于保守造成的。另外，BFRP筋配筋率对开裂弯矩有一定的影响，但影响程度有限。这是因为当达到开裂弯矩时，纵筋的应力还很小，对开裂弯矩的贡献较小，所以开裂弯矩主要取决于混凝土的抗拉强度。试验所得各简支梁的实测极限荷载与理论计算值比较见荷载―应变表，表中理论极限荷载值由 GB50608―2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》计算公式得到。

从荷载―应变表可知，BFRP筋的理论值均稍大于实测值，原因在于梁的破坏是混凝土达到受压极限引起的，此时的BFRP筋并没有完全破坏，尽管BFRP不像钢筋那样具有明显的屈服点，但随着应变不断增加，纤维产生磨损以及BFRP筋外表面的肋发生断裂，这些都可能造成BFRP筋与混凝土之间粘结滑移，BFRP筋的极限荷载略低于钢筋混凝土梁。

3 玄武岩纤维的抗拉弹性模量

研究证明，BFRP筋的抗拉弹性模量仅为钢筋的23%左右，由于BFRP筋的抗拉弹性模量低，可在BFRP筋中掺入钢丝，研制成了高模量的玄武岩纤维-钢丝复合筋.BFRP筋的抗拉弹性模量随直径增大逐渐降低；掺杂钢丝可以显著提高BFRP筋的抗拉弹性模量.这方面还有待研究，以提高BFRP筋的抗拉弹性模量。

4 项目特色

本项目首先对现有主要生产厂家提供的玄武岩纤维增强复合材料制品的物理力学性能参数进行调研和试验验证，基于概率论与统计学的知识对各物理力学性能参数展开统计分析，结合国外规范要求给出各设计参数取值范围；然后，采用酸碱模拟环境和高低温模拟环境对现有市面上的玄武岩纤维复合材料制品进行化学稳定性、热稳定性、耐碱、耐化学腐蚀分析，考察各环境工况下材料的性能变化情况；最后，建立测试玄武岩纤维复合材料疲劳性能和冲击性能的试验方法，研究复杂环境下疲劳和冲击性能、耐热、潮湿性和粘结性能的变化情况，为玄武岩纤维复合材料在工程领域的应用和推广提供参考。

5 应用前景

玄武岩纤维复合材料因其强度高、耐久性好和环保等优异性能，其研究开发目前获得了国家的大力支持。2007年国家在《中国化纤工业发展战略研究报告―高新技术纤维分报告》中，已经明确将玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维一并列为我国中长期重点发展的四大高新技术纤维。究其原因在于以下两点：

一是，传统钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀一直是一个重要课题，尤其在海洋、道路、化工及盐害地区结构工程中，钢筋锈蚀十分严重，是结构丧失原有承载力，难以达到预期使用寿命的主要因素。我国仅2013年因钢材锈蚀造成的经济损失高达1000亿人民币，而且有逐年递增的趋势。二是，BFRP材料具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳、无磁性等优良特性，可以显著提高结构的耐久性和使用寿命，充分体现现代化结构工程发展的需要和社会对基础设施长寿命化的需求，具有很高的研究和开发价值，且在生产过程中无污染、环保，符合国家可持续发展战略。

参考文献

[1] 李正良，张春涛，范文亮，王汝恒.薄壁方钢管新型梁柱节点抗震性能试验研究[J].工程力学，2013（02）.

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[4] 陈寅春.玄武岩纤维混凝土梁的试验研究[D].重庆交通大学，2011.

[5] 李炳宏，江世永，飞渭.玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯破坏形态有限元分析[J].中国塑料，2011（03）.

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关键词：土工合成材料；围垦工程；应用

中图分类号：S277文献标识码： A

1. 土工合成材料

1.1 土工合成材料含义

目前，随着科技水平的不断提高，相关研究者将各种不同的化学材料进行综合，研制出了土工合成材料，并将其应用在岩土工程中。土工合成材料中的原材料主要包括塑料、纤维、橡胶等，将这些直接放置在土质结构中，可以对土质结构起到一定的保护作用。因其效果好，因此受到业界人士的广泛关注，在扩大其适用范围的同时还不断改革，研制出土工膜、土工织物以及土工复合材料等。这些材料因具有施工简便、耐腐蚀能力好、自重轻、性能好、成本低、强度高等优点而被广泛应用在水利工程的建设当中。

1.2 土工合成材料的使用范围

在当前的工程施工中，土工合成材料的使用范围相对较广。土工合成材料正是具有较好防渗性、耐腐蚀性的材料，且其非常适合在土木工程或岩体工程中使用，因而在水利工程中的多项工程中都可以应用，如渠道、坝体结构、防渗墙结构等等所有对结构防渗有较高要求的工程施工中。一般来讲，土工合成材料在水利工程的基层施工中应用最为广泛。这是因为采用这种施工材料，不但可以进一步提高工程的施工质量和整体性能，而且还具有很高的节能环保价值，对于促进水利事业的可持续发展也具有重要意义。同时还可以增大水资源利用效率，减少水资源浪费，做到真正的高效节能。

2. 工程实例

某围垦工程是某市最大的在建围垦项目，由北堤、顺堤、艚堤，施工便道，北闸、琵琶闸组成，围垦按五十年一遇标准建设。主堤长度13.1，最高处9.2m，最宽处120m，围区总面积28.96km2，概算总投资9.5亿元。两围堤地质勘察均为淤泥层、淤泥质土、粉质粘土、细砂、粘性土、全风化花岗岩，其中淤泥质土层厚达到10～18m，该层承载力低，沉降变形大，承载力特征值30KPa，压缩系数2.21KPa-1，抗剪强度内摩擦3.1倍，凝聚力3.3KPa呈流塑状态，容易引起沉降变形及抗滑稳定。

3. 土工合成材料的作用

3.1 过滤作用

由于土工合成材料具有良好的过滤性和透水性，因此在工程中得到了广泛应用。把土工合成材料铺设在土体表面或者两相邻土层之间，这种安装方法允许土体中的水流和气体经过土工合成材料自由排出而阻止土颗粒移动，可有效防止因土颗粒流失而造成的土体破坏，同时还避免了因土体中的气或水排不出造成的孔隙水压力升高的情况。传统的过滤材料是透水的砂石料，随着社会的发展和工程实践经验的丰富，现在大多用土工织物来代替，或者把土工织物和砂石料结合起来使用。

3.2 排水作用

具有排水作用的土工合成材料一般具有多孔隙的特点，利用这个特点，可把这种材料放置在土体中用来汇集水分，并将水排出土体。根据工程实践的需要，现在制成的具有排水作用的合成材料不仅可沿垂直于平面的方向排水，也可沿平行于平面方向排水，即具有了水平排水功能，这种功能的出现大大扩展了这种材料的应用范围。现在这种材料已广泛应用于土坝，挡土墙等水工建筑物中。

3.3 防渗作用

土工合成材料中起到防渗作用的主要是土工膜，它是将普通的土工合成材料表面涂一层树脂或橡胶等不透水材料，或将土工合成材料与塑料薄膜复合在一起而制成的产品。土工膜大多是将薄型无纺布与薄膜复合而制成的，按工程需要可以分为多种形式，主要包括一布一膜、二布一膜或三布一膜3种。在制作过程中可按工程实际需要来选择无纺布和塑料薄膜的厚度，但一般选用较厚的无纺布与薄膜复合。其中，塑料薄膜起防水、防渗作用，而无纺布则起导水作用，充分利用了两种材料的特性，所以土工合成材料可以起到很好的防渗作用。

3.4 加筋作用

土工合成材料的加筋技术总体来讲，主要包括加筋支挡结构、加筋陡坡和软土地基加筋3个方面。我们知道，土体颗粒具有一定的抗剪切性和抗压缩性，但它们的抗拉强度却是非常低的，为了改善土体的抗拉强度与变形性能，在工程实践中经常在土体内铺设或加入土工合成材料，这种施工方式很好的控制了土体的变形，增加了土体的稳定性，减少了工程中的安全隐患。

以上的工程实践充分利用了土工合成材料高抗拉强度和低破坏变形率的特点，这就是土工合成材料的加筋作用。在工程中土工合成材料这种作用主要体现在3个方面:

（1）可以应用于土石坝、河堤的建设等工程实践中，主要起到加固软弱地基、隔离和过滤作用。

（2）增加施工过程中回填与开挖边坡的稳定性。

（3）在挡土墙的回填过程中起到加筋作用，或者用来锚固挡土墙的面板。

3.5 隔离作用

在工程中，经常会出现不同的粒料层之间相互掺混的现象，使得这些粒料失去了它们应有的效果。利用土工合成材料的隔离作用，工程师们把这些材料铺设在不同的粒料层之间，有效的解决了掺混问题，大大提高了施工的效率和效果。在软弱地基上铺设碎石粒料基层时，在它们中间铺设土工织物，可有效防止层间出现土料相互侵入的现象并且能很好的控制土体的不均匀沉降。土工合成材料的隔离作用主要体现在土石坝、河堤等软土地基处理过程中。

3.6 防护作用

土工合成材料的防护作用主要体现在可以消减人类活动、自然现象和周围环境的变化对堤坡和岸坡等水工建筑物造成的危害。由于土工合成材料可以有效消除应力集中现象，也可起到应力传递作用，使应力分解，防止土体受外力作用破坏，因此在水利工程中，土工合成材料的防护作用得到了广泛应用。在被保护的水工建筑物表面覆盖一层具有良好反滤性能的土工织物，并在上面铺设一定的盖重，可有效地保护该建筑物表面不受水流和波浪等因素的破坏，与传统的护坡材料具有相同的护坡效果。

4. 质量控制措施

(1)土工布铺设前， 场地的杂物应清除干净，沿堤每隔100m横直向设伸缩节，同时对石墙体外露部位的尖角棱体进行修整，布体用细钢筋锚固在竹围上；

(2)土工布铺设平行于堤轴线，横直向机缝连接，搭接宽度不小于10cm。提倡双线连接法和三线连结法；

(3)土工格栅接缝垂直于堤轴线，一般情况下重叠1～2格连接，U 型钉对角插入或者尼龙扣双向对角锁紧；

(4)土工格栅较坚韧，按设计要求长度尺寸进料，在铺设中还应采取适当措施如：内外压边、竹桩定位、铁丝牵固等方法，防止格栅位移；

(5)基础抛石时还应对抛石基础的土工格栅采用碎石铺设或者石粉铺设，以利对格栅的保护；

(6)应加强对进场材料质量的检验，由于土工合成材料种类多种多样，生产厂家也很多，产品规格型号千差万别，因此对进场的材料应严格按照设计要求的规格、型号及技术参数进行检验，经有资质的检测单位检测合格的材料才可以进场使用；

(7)土工合成材料是高分子聚合材料，其在运输、储存、保管的环节应做好防晒工作，经太阳暴晒的材料十分容易老化而使强度大大降低、寿命大大减短；

(8)土工合成材料多种多样，功能也不尽相同，施工时应该按照相应的规程规范进行，应特别处理好材料的连接部位。

结语

土工合成材料可提高地基承载力、减少堤围沉降量、缩小堤围变形、施工工艺简单、质量容易控制、工程造价低廉的特点， 现已成功应用于软基的围垦工程。

参考文献

[1]姜洪华.水利工程中土工合成材料的应用及施工[J].科技创业家，2013，21:7.

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关键词:公路改建 土工合成材料 施工工艺

中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0055-01

公路改扩建工程是在原有道路的基础上,提高道路等级或改善通行能力而进行的建设工程。它包括两个方面的含义,其一是因现有道路及其附属设施不适应交通流量需求而进行的道路技术等级的提高;其二是因交通量轴载需求而进行的道路结构强度的提高。为了保证新旧路基连接部填土之间的紧密结合,因此,要对新填土进行充分的压实或加固,以减少新老路基的差异沉降。

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,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。土工合成材料分为四类:土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料,其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型,其中,针刺无纺土工织物,具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点,在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好,价格便宜,但其CBR顶破强度较低,对于防渗要求较高的工程部位不宜使用,一般常用于坝基垂直防渗。

目前,土工合成材料主要应用在铁路地基、建筑物地基、沥青路面的修补、挡土墙、隧道、桥梁、地铁、临时道路、机场跑道、排水管道、油田、水库堤坝、治理环境污染等工程建设中广泛采用土工合成材料。在公路上主要应用在路堤防护、软土地基的处理等,但在公路改建路基加宽处理上的应用研究较少。如果加铺土工合成材料,增强填土与加筋材料之间的摩擦力,由于加筋材料与填土的共同作用,使土工合成材料和新旧路基土体整体强度明显提高,从而保证新旧路基有良好的衔接,提高路基的整体稳定性。通过本文的研究,为土工合成材料在公路改造路基上的应用提供一套工艺方案,减少和预防公路加宽过程中,造成的各种路基病害。

1 使用机理

将土工合成材料埋在土体之中,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;还增加土体和其它材料之间的摩擦阻力,提高土体及有关构造物的稳定性。研究认为,砂性土在自重作用或外荷作用下易产生严重的变形或坍塌,若在土中沿拉应变方向埋置有挠性的加筋材料,则土与加筋材料产生摩擦,使加筋土犹如具有某种程度的粘聚力,从而改良了土的力学特性。

2 施工工艺

(1)在路槽纵向开挖的台阶上铺设土工合成材料,土工合成材料的宽度不应小于2m,且跨在老路基一侧的格栅宽度应为其总宽度的1/3～1/2。

(2)土工合成材料两端应设置锚固端,采用开沟压端法锚固,沟宽l00cm,沟深50cm,锚固沟位于土工合成材料平面线以外,土工合成材料在沟面倒翻转压实端长度l00cm为宜。

(3)如不设锚固沟,可采用“U”形钉固定。施工中通常横向铺设,并用专门施加预应力张拉机施加预应力,每次以75kg/m为宜,如无专门机械,可用人工拉紧,也以接近75kg/m为宜。

(4)土工合成材料搭接以铺上碾压前进方向为准,铺设方向与碾压方向相反,搭接头为顺压方向。如是铺设双层以上土工合成材料,则上、下层接缝位置应交替错开,错开长度应大于50cm。

(5)铺设完成土工合成材料后,在台阶上填土时,应采用推土机进行推平到允许厚度。

3 施工应注意的问题

(1)运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损,远离火源,周围不得有酸、碱等腐蚀性介质,不得长期和直立。

(2)材料进场时,应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接,每完成一道工序应按设计要求及时验收,合格后,方可进行下道工序。

(3)施工场地应平整干净,防止损坏土工膜;铺设应平顺,松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。

(4)铺设人员不得穿硬底鞋操作。

(5)尽量采用宽幅,使膜在施工时接缝最少;每卷材料的重量不宜超过1t;膜与膜相连时,应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜,低坝应平行于坝轴线铺膜,以减少拼接量;接缝应尽量与最大拉力方向平行。

(6)垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工,PE塑膜施放速度应迅速,防止槽孔坍塌,影响铺塑效果。

4 工程应用

通过在某试验路铺筑后,采用BZZ-100型标准汽车、5.4m长杆弯沉仪,每隔20m测定路基弯沉值,共测定10个点,有土工合成材料的路基平均弯沉为1.04mm,无土工合成材料的路基平均弯沉为1.96mm。检测结果表明,前者的弯沉仅是后者的53%,大大地增强了路基的强度,从而降低了新老路基的沉降差。

5 结语

使用土工合成材料处理改造公路的路基,使新路基与老路基有良好的稳定性,能极大地减少地基的不均匀沉降。通过竣工后的观测,在新老路基的连接部很少发生裂缝,而在没有铺设土工合成材料的连接部,路面上出现了纵向裂缝。所以,从工程效果和经济因素两方面综合来考虑,可以在路堤底部只铺设二、三层格栅来达到减少路堤总沉降量的目的,但要对路堤进行稳定性验算。

参考文献

[1] JTJ/T019-98,中华人民共和国行业标准,公路土工合成材料应用技术规范[S].北京:人民交通出版社,1999.

[2] 周志刚,郑健龙.公路土工合成材料设计原理及工程应用[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3] 郭忠印,潘正中.土工织物在路面工程中的应用技术综述[J].公路,2000(9).

[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[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

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关键词 土工合成材料；防渗；排水；应用

中图分类号TU5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0155-01

土工合成材料是以人工合成的聚合物（包括各种塑料、合成纤维、合成橡胶）为原料制成的土工织物和土工膜等产品。土工合成材料具有重量轻、整体性好、产品规格化、强度高、耐腐蚀性强、运输和储运方便、施工简易等优点。应用于土石坝工程可收到节省工程投资、缩短工期的效果。土工合成材料具有防渗、排水、过滤、加筋、隔离、防护等多种功能，是一种很有发展前景的新型坝工材料。随着其日益广泛的应用，产品品种不断增加，质量性能不断提高。我国国家技术监督局与建设部也已了GB50290――98《土工合成材料应用技术规范》。

1土工膜

土工膜为高分子聚合物或由沥青制成的一种相对不透水薄膜。聚合物薄膜所用的聚合物有合成橡胶和塑料两类。合成橡胶薄膜可用尼龙丝布加筋，其抗老化及各种力学性能都较好，但价格比塑料薄膜贵。水利工程上采用的塑料薄膜主要是聚氯乙稀和聚乙烯制品，此外，还有各种复合型土工膜，如将土工薄膜与土工织物复合成一体，土工织物能起缓冲受力作用，可弥补土工膜强度的不足，又能改善接触面的抗磨性能。土工膜的渗流系数一般都在1×10-8cm/s以下。土工膜早期应用于渠道防渗，20世纪60年代以后应用于土石坝，在前苏联及法国等欧洲国家应用较多。据报道，前苏联曾在150多座土石坝中使用土工膜防渗，效果良好。1984年西班牙建成的波扎弟洛斯拉莫斯堆石坝，坝高97m，使用土工膜防渗运行良好，现已加高到期134m。

应用土工膜作土石坝防渗体时，可以铺设在上游面，并在其上部和下部分别设置上垫层和下垫层，再在表面加防护层。防护层可采用砂砾料、干砌或浆砌块石、混凝土块等；上垫层可采用砂砾料、沥青混凝土、土工织物或土工网等；下垫层可采用压实细粒土、土工织物、土工网、土工格栅等。当土工膜具有足够强度和抗老化能力时，也可不设防护层、上垫层；复合土工膜可不设下垫层。采用土工膜的坝坡坡度受垫层和土工膜间的摩擦系数所控制，一般比较平缓，用料较多，但铺设和检修较方便。也可将土工膜直立铺设于坝体中部，此时坝坡坡度可不受其影响，薄膜也不易损坏，但以后的维修更新不便。土工膜多用于斜墙坝。在土工膜防渗体设计施工中，要注意许多细部构造问题，以保证其防渗效果，如尽量采用复合型土工膜，膜厚不宜小于0.5mm,对于重要工程应适当加厚；对于次要工程,可以适当减薄,但最小不得薄于0.3mm；做好底部、周边与不透水地基或岸坡的结合，一般采用锚固槽的连接方式；铺设时应保持松弛状态，以避免高应力造成的破坏；注意薄膜的粘结或焊接工艺，以保证连接质量。土石坝上游防渗土工膜铺设通常有平直坡形、折坡形、锯齿形、台阶形4种方式。施工工序主要有准备工作、铺设、拼接、质量检验和回填。土工膜防渗系统应进行稳定性验算及膜后排渗能力校核。

土工膜的老化和使用寿命问题为工程界所关注。通过大量室内和现场试验研究表明，薄膜埋设于土石坝内中，与温度、紫外线、大气等老化因素基本隔绝，加上抗老化剂的应用，可以认为，老化并不严重。前苏联在有关规程中规定：聚乙烯薄膜可用于使用年限不超过50年的建筑。从试验室加速老化试验的结果推算，埋在坝内的聚乙烯薄膜可使用100年。欧美国家也有类似的经验。

2土工织物

土工织物为用聚酯（PES）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚乙烯醇（PVA）等高分子聚合物纤维制造的透水性织物，但其中不得掺有棉、毛、丝、麻等天然纤维，因其强度较低，耐久性能较差。按加工工艺的不同，可区分为织造土工织物和非织造（无纺）土工织物两类。用途较广的是非织造土工织物，它的纤维呈不规则或随意排列，用化学粘合、热力粘合、机械粘合等方法制成。其最大优点是强度没有明显的方向性，不像纺织物沿经线、纬线的强度高，与经线、纬线斜交方向的强度低。土工织物已较普遍地应用于排水反滤系统与护坡垫层。土工织物的渗流系数一般为10-3~10-4cm/s，与面板堆石坝对垫层料的要求相近。但应用土工织物作反滤层，要防止其被细粒土淤堵失效，宜尽可能用在易修补部位，如护坡下面的垫层、坝下游排水沟下面的反滤层、下游贴坡排水的反滤层等处。应用土工织物加筋垫层，可增加坝坡的稳定性。在施工中应特别注意：当有往复水流时,织物后面的土料不易形成天然滤层,需要铺薄砂层予以改善.此外,土工织物是聚合材料,紫外线直接照射会引起降解等破坏作用,故应尽早覆盖保护.传统用粒状材料建竖向或斜向反滤或排水体质量很难保证,采用土工织物不仅能保证质量而且施工方便.

3其它土工合成材料

由两种或两种以上土工合成材料复合而成的土工复合材料，包括复合土工膜、复合土工织物、复合防排水材料（排水带、排水管）等，可用于防渗、反滤、排水、加筋及防护等方面。土工特种材料为根据特殊需要加工而成的制品，包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土垫（GCL）、聚苯乙烯（EPS）等，主要用于防护、加筋等方面。

土工合成材料是一种很有发展前景的新型坝工材料，随着其产品品种的不断增加，具有防渗、排水、过滤、隔离、防护等多种功能，越来越得到广泛的应用，值得在土石坝工程中大面积推广使用。

参考文献

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【关键词】水利工程；施工；土工合成材料

水利工程在目前我国的社会发展起着越来越重要的作用，对于促进工农业生产十分关键。然而我国作为一个水资源较为紧张的国家，因此在目前的水利工程建设中对于节能环保要求也提出了新的看法。因此，在目前的水利工程建设中，以新材料、新技术为主进行施工受到人们的关注。土工合成材料作为目前工程项目中最为常见的一种，成为当前水利工程施工人员研究和探讨的热点话题之一。

1.土工合成材料概述

1.1材料概念

土工合成材料是随着科学技术和各种化学材料综合形成的一种新型岩土工程，这种工程模式是以合成纤维、塑料和橡胶等化学聚合物为基础原料形成的一种综合性材料体系，是通过将这些合成材料置放在土体以及各种土体结构之间，从而形成一种具备保护条件和土体土体条件的工作模式和方法。这种方法在目前的应用中已经形成了土工膜、土工织物和土工符合材料等多种类型体系，同时在水工建筑结构的施工中应用较为广泛，已成为了目前建筑工程施工项目中最值得我们关注和研究的话题。这主要是由于土工合成材料在应用的过程中具备着重量轻、施工和搬运方便且施工强度高、耐腐蚀性能好以及价格低廉的优势而引起的。

1.2使用范围

近年来的社会发展中，随着人们对于各种建筑结构施工要求的不断提高，其施工质量和施工技术也得到了人们的高度重视和关注。就目前的社会发展而言，这种材料已成为目前土木工程和岩土工程施工的关键所在。尤其是在水利工程的基层施工中，其主要使用者防渗墙结构、坝体结构和渠道衬砌施工之中。同时，伴随着节能、环保和可持续发展社会观念的提出，这种材料在施工中由于其节能环保优势好而得到得到人们的关注与重视。我国作为一个农业大国，在改革开放的多年时间里，由于水利工程整体性和抗渗性不科学而造成了施工质量和施工效益影响，更是造成严重的水资源浪费现象。因此，在目前的水利工程建设中，各种新材料的应用受到人们的重视，而土工符合材料也得到人们的关注。

2.土工合成材料施工技术

土工合成材料的应用是出自于岩土工程建设的一种新型材料体系，其在水利工程建设中发挥着不可忽视的作用与意义，同时其在应用的过程中不仅是在各种基础结构之中的应用，同时更是广泛的应用在各种主体结构施工模式。而且在施工的过程中，由于施工材料的不同而对于工程的设计原理、物料使用量的计算以及施工工艺等方面都提出了新的认识和要求。防渗土工合成料作为目前最为常见的一种，其在目前工程施工中得到了人们的重视，同时对于施工方法的研究也成为我们关注的重点。下面就施工中存在的各方面要求进行了系统、深入的总结和研究。

2.1坡面铺膜防渗

在目前的土工合成材料施工的过程中，坡面铺膜是最为常见的工程模式，其在施工的过程中，施工技术和施工体系是最为关键的模式。就当前的就当前的水利工程施工而言，其多数工程项目都是以土石坝为主的坝体结构模式，这种施工方式的选用对于整个工程的施工而言极为关键，同时在施工的过程中还需要对焊接工艺进行系统控制。焊接技术的应用直接决定着焊接工程质量，同时也决定着整个工程的施工效益要求。因此，在施工的过程中复合土工膜的施工极为关键和重要。

2.2堤身削坡与堤脚开挖

堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖1m，宽1m深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。

2.3施工铺设复合土工膜

在进行坝体土工膜铺设时，可以是顺坝轴方向铺设，最好是垂直坝轴线铺设。但是为了减少焊缝的长度，通常采用顺坝坡铺方案。对于高坝来讲，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，不但能满足应力最小要求，也能满足焊缝少的特点；坝底可采用顺坝铺设，以减少焊缝。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。

3.渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题

防渗土工合成材料在工程施工中经常出现的问题有：经常遭受石块或其他尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支撑，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。

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【关键词】路面施工；加筋土路基；施工工艺；质量控制

【中图分类号】TU718 【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0142-01

加筋土工程施工有别于传统的土石方工程，具有很大的隐蔽性，施工工艺不当，施工过程中的质量控制不严常常会给工程留下安全隐患。因此，必须按照设计和规范要求精心施工，确保工程安全可靠。

一、软基加筋土路基施工工艺与质量控制

在路堤底部铺设单层或多层土工合成材料，与砂石等组成加筋垫层，多用于加固软土地基，达到约束地基侧向变形、均化基底应力分布、增强路堤抗滑稳定性和提高地基承载力的目的，加筋材料宜选用强度较高、蠕变较小的机织土工织物或土工格栅，也可采用土工格室。

1、施工工序与要求

施工方法及工序至关重要，基本施工步骤如下：

（1）施工放线。按设计要求严格放出路堤的坡脚线，并用石灰或其他方式明显标志。根据设计图纸和文件的要求，进行填筑前的清表、平整处理，并检验基底承载力是否符合设计要求和规范规定．

（2）铺设土工合成材料。a、填土前应检查土工合成材料有无破损，如织物破洞、撕裂，格栅断肋等．如发现有，应立即处理。b、尽量采用宽幅的土工合成材料，并使其强度高的方向垂直于路堤轴向方向．c、铺设时，土工合成材料不允许有褶皱，要尽量张紧，必要时可采用U形钉等措施固定。土工织物在铺设时，幅与幅之间纵向连接采用搭接法，其搭接宽度宜为10cm-15cm；土工合成材料受力方向尽量采用整幅，不连接，如必须连接，则应采用可靠措施使其连接强度不低予材料本身强度或设计容许强度。对土工格栅多采用绑扎方法，一般每格10cm-15cm应有一绑扎点；对土工织物一般采用缝合法，缝接长度在20cm左右。d、借加重或U形钉使加筋材料定位，不得因填土而移动。e、铺设多层土工合成材料时，其上、下层接缝应交替错开，错开距离不宜小于50cm。

（3）铺设砂(砾石)垫层。按设计铺设要求厚度的砂(砾石)垫层并压实平整，表面严禁有碎块石等坚硬凸出物．当加筋材料采用土工织物时，垫层宜采用中粗砂，含泥量不宜大于5％;采用土工格栅或土工格室时，垫层宜采用砂砾石，其最大粒径不宜超过8cm，含泥量不宜大于10％．接触土工合成材料10cm内的垫层材料，最好采用砂，以减少碾压施工对土工合成材料的损伤．

（4）重复步骤（2）之铺设土工合成材料

（5）填土与碾压。垫层施工完成后，可在其上进行正常的填土与碾压。接触土工合成材料层10cm内的填土，其最大粒径不宜超过6锄。针对不同的地基条件，应采取不同的填土填筑方式。

对于软弱地基来说，（a）应采用后倾卸式卡车沿加筋材料两侧边缘卸土，以形成运土的交通便道，以绷紧土工合成材料和避免集中填士引起地基破坏。卸土宜卸在前已摊铺好的土面上，不宜直接卸在合成材料上面。卸土高度以不大于lm不宜，以防造成局部承载力不足；卸士后应立即摊铺，避免局部下陷．(b) 形成交通便道后，再由两侧向中心平行于路堤中线对称填筑，宜保持填土施工面呈U形；（c）在第一层填土上，一切车辆、施工机械只允许沿路堤轴向方向行驶，不允许在填土上回行．车辆、机械大小及重量均应限制，使其形成的车辙不宜大于7cm-8cm；（d）第一层填土上宜采用推土机或其它轻型压实机具进行压实。只有当填土层厚度大于60cm后，才能用重型机械压实。(e) 软基上路堤填筑速率应满足设计或公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)要求。

对于一般地基来说，在一般地基上填土应由中心向两侧对称填土，呈现u形，利用填土，使合成材料保持受拉。第一层填土可采用重型机械压实，但注意不要超压。其余与一般路基填筑方法相同。

（6）若有多层加筋垫层，重复以上步骤。

（7）施工观测。应布置必要的观测仪器，随时测量地基中的孔隙水压力、沉降及侧向位移等，以监测路堤及地基情况，如发现异常，应及时调整工程进度或修改设计方案。

2、施工质量控制与检测

路堤堤底加筋垫层的施工质量控制内容主要有：加筋材料物理力学性能、砂(砾石)垫层铺设宽度、厚度、平整度等、加筋材料铺设长度、宽度及搭接宽度、土工织物受力方向缝接长度等。同样，应设置旁站进行以下项目检查：(1)土工合成材料的绷紧程度；(2)土工合成材料的破损情况；(3)填土的粒径控制； (4)填土的摊铺、碾压顺序。

二、路基结合部加筋土路基施工工艺与质量控制

路基结合部加筋可分为填挖结合部加筋和新老路基结合部加筋，其加筋材料应采用高强度、蠕变小、糙度大的土工格栅。其施工工艺与堤身加筋土路基基本相同，仅在以下方面有所不同。

1、施工工序与要求

填挖结合部加筋路基的与一般路基加筋不同之处在于需要考虑加筋材料的锚固。一般需在填挖交界处或老路基边坡上开挖台阶，筋材铺设在台阶处并延伸至新填路基内部，加强新填路基与原地基(路基)的结合。根据原地基(路基)坡度的不同，可采用以下3种方式加强筋材与原有地基(路基)的结合。

（1）采用加长型u形钉， u形锚固钉长度应由设计确定，一般不短于20cm。（2）在台阶根部开挖长、宽30~50cm的方形沟，将土工格栅沿沟底铺设，然后再回填，最后压实至规定压实度，若考虑排除原地基(路基)渗水需要，沟内可回填碎砾石等透水性材料。（3）若原地基(路基)坡度较陡，则可在台阶根部方形沟内铺设加筋材料后，现浇钢筋混凝土锚固.

2、施工质量控制与检测

路基结合部加筋的施工质量控制与检测与加筋土路堤基本相似，但应注意以下项目的质量控制与检测。（1）加长型u形钉长度检查，其长度应在设计长度L±10mm内，检查频率应抽查2％；（2）台阶根部方形沟的回填填料的粒径应不大于6cm，应设旁站进行检查；（3）台阶根部方形沟回填土的压实度宜大于等于同层位其它填土压实度，检查频率宜每100m沟长测4处；（4）台阶根部现浇钢筋混凝土质量应符合其它有关规范要求。

三、结语

在借鉴国内外现有加筋土设计和施工规范，以及已建相关工程施工经验的基础上，结合公路加筋土路基特点和本项目有关研究成果，对加筋土路基应用场合的几种典型型式(如软基加筋路基、路基结合部位加筋路基)路基的施工工艺与质量控制进行了总结和分析，提出了加筋土路基所需检查的项目及标准。

参考文献：

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加快了新材料的推广应用步伐，特别是不透水土工布在防渗工程中得到了广泛应用。结合施工实践，浅谈高等级不透水土

工布的应用技术。

关键词：西站交通枢纽三布二膜复合土工膜地铁覆土换填

中图分类号：C913.32文献标识码：A

1111．前言．前言．前言．前言

天津西站交通枢纽工程南广场（一期）景观设计范围约97000m2，南广场公交车场建于其东侧地面层。

公交车场占地面积约12000m2，场地占压地铁1号线西站站，包含2004年新建箱体结构和局部上世纪七、

八十年代建设的老箱体结构。现状地面标高为大沽高程2.02m～2.63m，规划地面标高为大沽高程+4.5m

左右，地铁车站上方需增加覆土2～2.5m，增加荷载近50kN/m2，在新的规划标高条件下，对地基进行了

轻型材料换填处理。

为满足地铁1号线箱体结构顶板压弯裂缝宽度及顶板抗压强度要求，路基换填方案采用等荷载替换

法对箱体结构顶板上部填土进行替换，使之既满足结构顶板相关要求，亦满足规划路面高程对填土高度

要求，即：通过采用不同容重材料进行组合并使总填筑厚度满足规划路面高度要求，同时保证填料对箱

体顶板的压力（自身重力）及填料自身的抗浮均满足要求。主要换填材料为：现浇轻质泡沫混凝土，它

的突出特点就是在混凝土内形成泡沫孔，使混凝土轻质化和保温隔热化。

由于泡沫混凝土存在较多孔隙的特性，且处于地下环境，因此，保证泡沫混凝土不长期受到地下水

的浸泡而使其特性改变成为本工程质量控制的一个要点。

2222．设计依据．设计依据．设计依据．设计依据

图1设计换填工程分层设置图

设计中采用了三布二膜不透水土工布做为大面积防水材料，即像“包饺子”一样，将轻质泡沫混凝

土全部包裹在不透水土工布中，防止地下水的侵蚀、长期浸泡，造成轻质泡沫混凝土容重变化，形成工

程缺陷。

3333．三布二膜不透水土工布．三布二膜不透水土工布．三布二膜不透水土工布．三布二膜不透水土工布

3.13.13.13.1土工合成材料土工合成材料土工合成材料土工合成材料

我国GB50290―98《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为以下四大类：土工织物、土

工膜、土工复合材料和土工特种材料。三布二膜不透水土工布是一种土工复合材料。

3.1.1土工织物（geotextile）

土工织物是一种透水性材料，按制造方法不同，可进一步划分为以下各种类型：

单丝

织造（有纺）多丝

裂膜

土工织物热粘合

非织造（无纺）化学粘和

机械粘和（针刺）

编织

图2土工织物分类

3.1.2土工复合材料(geocomposite)

土工复合材料是两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的制品。这类制品将各组合料的特性相

结合，以满足工程的特定需要。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。

复合土工膜(compositegeomembrane)俗称复合防渗膜，是将土工膜和土工织物（包括织造和非织造

型）复合在一起的产品。应用较多的是非织造针刺土工织物，其单位面积质量一般为200～600g/m2。复

合土工膜在工厂制造时可以有两种方法，一是将织物和膜共同压成；另外也可在织物上涂抹聚合物以形

成二层（俗称一布一膜）、三层（二布一膜）、五层（三布二膜）的复合土工膜。

3.23.23.23.2三布二膜不透水土工布的性能指标三布二膜不透水土工布的性能指标三布二膜不透水土工布的性能指标三布二膜不透水土工布的性能指标

在《公路工程土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》（JT/T519-2004）中，针对长丝纺粘针刺

非织造土工布在产品规格系列与尺寸偏差、性能指标、外观疵点的评定、试验方法等方面都作出了相应

规定。

本工程所应用的三布二膜不透水土工布主要用于防渗功能，其中，土工布作为土工膜的保护层，保

护防渗层不受损坏。其控制指标为：单位面积质量＞1600g/m2，单层膜材厚度≥0.5mm；单层长丝纺粘针

刺土工布重量≥200g/m2；断裂强度＞30kN/m，断裂伸长率30%～80%；CBR顶部破坏力≥5.4kN；撕破力

≥0.84kN；剥离强度≥6N/cm；耐静水压＞1.6Mpa；垂直渗透系数：≤10-12cm/s;抗冻性（脆性温度）不

低于-30°C；

3.33.33.33.3三布二膜不透水土工布的生产三布二膜不透水土工布的生产三布二膜不透水土工布的生产三布二膜不透水土工布的生产

3.3.1三布二膜土工布的生产工艺

预热纠偏基布退卷

复

合

螺杆挤压机挤压成膜PE切片

成品入库包装计量成卷测量定级

YN

处理

图3复合土工膜生产工艺流程

长丝纺粘针刺土工布和土工膜在分别达到设计要求的情况下，基材通过生产设备热挤压，形成复合

土工膜，即生产出了三布二膜不透水土工布。

3.3.2材料幅宽及长度的选择

本换填工程所需复合土工膜的面积较大，约19000，而复合土工膜一般为成卷材料，故需要考虑

两方面问题：其一，成卷材料的接头连接；其二，成卷材料的搬运、施工。既要减少搭接头连接以保证

接头处理较高的施工质量，又要满足施工过程中材料的方便搬运及施工，此成为材料幅宽和长度选择的

重点。综合考虑了工程特点、三布二膜土工布米质量、接头施工工艺等，通过优化计算，确定了本

工程所采用的成卷材料幅宽4m，单卷幅长20m，幅周甩毛边15cm。每卷4m×20m×1.6kg/=128kg的重

量可用四人搬运、施工；幅周甩毛边15cm用于搭接头连接。同时，卷材摊铺方向与开挖带的长边方向成

一致，即垂直于地铁线路方向和换填范围长方向，这样可在大工作面具备条件下，形成单缝连接长度最

大，使得幅接头连接施工最大顺延，形成自动化施工。

4444．三布二膜不透水土工布的施工．三布二膜不透水土工布的施工．三布二膜不透水土工布的施工．三布二膜不透水土工布的施工

4.14.14.14.1储存、运输土工布储存、运输土工布储存、运输土工布储存、运输土工布

储存：产品应贮存在干燥、阴凉、清洁的库房内，并远离热源。

运输：产品在运输过程中应避免日晒、玷污、重压、强烈碰撞和刮伤等，并保持外包完好无损。

4.24.24.24.2土工布的铺设方法土工布的铺设方法土工布的铺设方法土工布的铺设方法

①采用人工滚铺；布面要平整，并适当留有变形余量。

②复合土工膜的两层内膜的幅接头采用新型的JIT800型双轨热熔焊接机进行熔接。焊接施工时注意

调整好电流、电压，并由有施工经验的专业人工进行操作；内膜焊接时保证基面平整，以便自动化施工。

焊前必须进行试焊，并进行拉力试验，定量测试焊缝的撕裂强度和抗剪强度。在监理工程师确认合

格后，方准按照一定的工序进行正式焊接。

通过测算，此类机器在焊接时，内膜熔焊深度较一般设备提高约1/3，熔接强度很大，且熔焊速度

提高约20%，这成为一项重大优势，并取得了较好的施工效果。

③复合土工膜的无防布与内膜幅接头连接采用叠放胶粘结进行连接，施工中必须保证专用粘结胶涂

刷均匀、饱满，且粘结固定直待胶风干起到粘结作用为止。

④土工布只能用土工布刀进行切割（钩刀），如在场地内切割，对其他材料须采取特殊保护措施，以

防由于切割土工布而对其造成不必要的损坏。

⑤三布二膜不透水土工布共计无纺布三层、土工膜两层，搭接头处（10层）连接必须保证熔接牢固、

粘结可靠，每层施工完成后必须经过跟踪检验，合格后才能进行下步施工。

5555．小结．小结．小结．小结

三布二膜不透水土工布做为复合土工膜材料中的一种类型，虽生产技术和施工技术已很成熟，但此

种材料在国内市场上应用较少，如此高质量、高标准、高性能的材料应用于天津西站交通枢纽工程，且

用于轻质泡沫混凝土换填地铁覆土工程中，在天津市还是首例。为了达到满足设计标准，达到质量合格

要求，我们进行了大量的试验、数据采集、技术咨询等，在各方面条件准备充足后再进行大面积施工。

同时，我们采取了跟踪质检的方式，由有责任心的专业质检员负责，会同监理工程师，对现场进行实时

检验，不放过一条焊缝的检查，并形成检查记录。工程施工结束后，经过统计，质检焊缝总长度约5500

延米，合格率达97%以上，有效的保证了整体施工质量。

并且，我们以“确保每道工序施工质量”为控制方向，以“保证整体施工质量”为控制目标，按期、

按质、按量的完成了轻质泡沫混凝土换填整体施工，取得了较好的效果，具有很高的社会经济效益，并

受到了各单位的一致好评。

参考文献：

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关键词：公路施工；加筋技术；质量控制

为了保证公路工程在完工以后的使用质量，在施工中，就必须要对公路的质量进行控制，采取必要的措施，强化路基、路堤、路面的质量。加筋技术的应用提高了公路的刚度和韧度，使公路的质量大幅度提高，因此有必要对该技术在施工中的一些应用进行分析和介绍。

1、路面加筋

目前，公路建设中路面结构主要采用土工合成材料进行加筋，并得到了广泛的实践和应用。为了延缓或减少路面反射裂缝的数量，降低沥青路面的车辙，路面工程主要是用土工合成材料加筋技术。半刚性基层沥青路面中采用加筋技术能提高基层的使用寿命。路面加筋技术防治裂缝的方法主要有：①路面面层的上部用土工合成材料加筋，降低温度导致的裂缝，强化路面表层，减少车辙，路面的使用寿命就能提高。②在沥青路面新路施工中，基层出现裂缝时，为了降低反射裂缝的影响，则在公路基层和面层采用土工合成材料进行加筋处理。③如果是老路补强、旧水泥混凝土路面加铺沥青或混凝土路面、桥头和桥面路面铺装中采用土工合成材料进行加筋处理，就可以有效的防止反射裂缝。

2、路堤加筋

对路堤进行加筋处理，主要是为了减小和控制路基的不均匀下沉，提高路基的稳定性。路堤加筋是利用加筋材料能承受拉力的特点和加筋材料与土层之间存在的摩擦力形成一定的抗滑力，从而使公路路堤的稳定性提高，加筋材料的使用也大大的分散了路堤承受的负荷，使道路的路堤整体性增强，降低不均匀的下沉的现象，土工合成材料可以选用土工织物、土工格栅、土工网等材料进行路堤加筋，选用的土工合成材料必须具有足够的抗拉强度和比较高的具有较高的顶破强度、刺破强度和握持强度。

2.1设计计算

加筋材料的铺设范围、铺设层数都要通过对加筋路堤土工合成材料锚固长度计算和平面稳定验算等稳定计算来确定。一般对加筋路堤堤身稳定性和整体稳定性验算都采用圆弧条分法来计算，以求出相应的临界滑动面和安全系数的最小值，如果路堤下方地基是较浅层的软土层时，则需要验算加筋路堤的平面滑动的稳定性，这些计算方法在我国公路设计建设过程中已经通过规范形成了一套相对较成熟的计算方式。

2.2提高路基稳定性

路堤的稳定性出现故障时，可以采用土工合成材料进行加筋处理，这样就可以提高路堤的稳定性。提高路基稳定性需要一个合理的加筋结构形式，结构形式的选择应该根据道路工程的实际情况，遵循经济合理、技术可行、施工便捷的原则，进行综合的评定后确定其结构形式。

2.3降低路基不均匀下沉

加筋技术对路堤的下沉尤其是不均匀下沉有一定的调节和降低作用，这一点在诸多的道路工程都得到了验证，但是目前还对基本理论的研究还不成熟，尚未建立起一整套完整的计算方法。其中应用反应效果比较好的结果形式主要包含以下几种：

2.3.1软土地基处理

在路堤沉降计算和稳定验算没有达到设计要求时，就需要对软土地基进行必要的加固。常用加固方法主要以表1中所列举：

2.3.2轻质材料路堤

为了降低路堤对地基的承载力，可以采用轻质材料填筑路堤。现在我国已有成功的用粉煤灰填筑路堤的经验，可以减轻路堤自重的25%左右。重型击实试验法测定最大干容重为9~12Kn/m3。硅钻型粉煤灰塑性差、粘性小，但是液限在64%上下，含水量高达37%~41%，具有较好的压实性能。路堤边坡表层要用l~2m的粘质土进行包覆，稳定边坡，也利于长草，顶面用粗粒进行封闭，厚度约0.3~0.5m。

2.3.3灰土挤密桩

如果软土地层的含水量过小或过大时，则需要采取灰土挤密桩。含水量过大的话可以往孔内填塞石灰粉或干土粉进行水分的吸收，方法是边成孔边下套管或快速成孔浇灌或成孔以后下套管；如果含水率过小，就应该提前浸湿加固范围内的土层。成孔的顺序应该是先从外圈入手，然后转圈并间隔进行成孔；对已经成的孔要防止受到水的浸湿，最好是当天就进行回填夯实；为了避免在夯打的过程中造成缩颈的堵塞，就应该打一个孔填一个孔；如果桩孔打的比较密，而且土质比较松软时，则应该采取间隔跳打进行夯实。在施工中，要严格按照质量评定标准规定进行抽样检验。

2.3.4桥头台背路基填土加筋

桥头台背路基填上用土工合成材料进行加筋处理，主要是利用构造物之间的铺固力、路基填料之间以及土工合成材料间的嵌锁力和接口摩阻力把路基填充材料和结构物联结在一起，增强路基的整体性，降低两者之间在外力下的不均匀下沉现象。加筋材料一般采用土工格栅或者土工网，台背路基填料一般选用压实性能和水稳性良好的材料，主要包括碎石土、砾石土或天然砂砾进行填充。近些年来，公路建设飞速发展，在公路建设中的沉降观测控制、防止路堤不稳定、软土地基处理技术等方面也取得了理想的成果。对软土地基处理中用沉降速率作为铺筑路面时间的下沉控制方法进行控制，使得在软土地基上一次就可以完成高级路面建设的技术核心问题得到最终的解决。

2.3.5土工合成材料加固

一般小于3m厚的软土层就浅层的软土层，浅层软土地基可以先在地表铺设土工布，再进行路堤的填筑，土工布所起的作用主要是分隔、排水、过滤、和加速凝固等作用，也就取代了常规的置换方法。软土层的厚度在3~5m之间时，就采用土工布和砂垫层联合进行处理，排水砂垫层厚度可以由50cm降低到30cm。也可以在路堤的下面和地表间铺设多层的土工织物，利用材料较高的抗拉韧度去克服地基变形、滑动，从而保持路基的稳定，通过控制填土速率，加上超载预压，使路基快速固结。

3、加筋土挡土墙结构

3.1加筋土挡土墙结构原理

加筋土挡土墙是由填料、面板、筋带结合而成。加筋土结构中，填料的自重与外力所产生的侧压力作用和面板，然后面板上的筋带连续元件把侧压力传输给筋带，筋带在作用力下会从填料中被拉出，但是筋带材料又被压在子填料下，所以筋带和填料间的摩擦力就阻止了筋带被拉出。摩擦力把筋带和填料联结在一起，形成一个整体，加上墙面板，就形成了重力式挡土墙。

3.2加筋土挡土墙结构特点

加筋土挡土墙结构在公路施工中迅速的发展，并得到广泛的采用，其主要具有几下几个特点：首先，组成加筋土挡土墙的筋带和面板可以提前制作，施工现场可以用机械进行分层填筑，这种施工方法快速、便捷‘而且比较节省劳动力，工期也比较短，节约了时间。其次，加筋土挡土墙是柔性结构物，可以很好的适应地基物力性的变形。同时，因为其具有一定的柔性，它的抗震性就比较强，是一种较好的抗震结构物。第三，加筋土挡土墙造型美观、节约用地。加筋土挡土墙的建造费用比较低廉，与钢筋混凝土土挡土墙的造价相比较，节约了造价的一半；和石砌重力式挡土墙相比较，节约了至少20％的工程造价，所以它具有经济效益的优势。最后，加筋土挡土墙的工程安全性较高。

4、结束语

加筋技术的应用是完善和发展新的技术，该技术采用的材料较广泛。一方面新材料随着高新技术的发展不断出现，另一方面该技术应用的范围在不断扩大，应用的形式随着实际情况也在不断的更新发展。

参考文献

[1]郝智明.加筋土挡土墙边坡的稳定性研究[J].安徽职业技术学院学报.2007(2).

[2]黄爱民.加筋土挡墙在堤防工程中的应用及推广[J].硅谷.2009(3).

[3]马玉静.加筋土挡墙的应用与发展[J].山西建筑.2009(1).

篇9

近年来，我国的经济呈现逐步增长的趋势，在社会主义现代化建设过程中，国家加大了基础设施的建设力度，进而提升我国综合实力。公路工程与人民的生活息息相关，所以国家对公路工程建设予以高度重视。在公路工程实际建设期间，为了提高工程质量，使得工程企业在竞争激烈的市场环境下占有一席之地，必须采用科学的实施方法，进而促进公路工程质量有所保证。对公路工程而言，土体的应力与工程质量有密切联系，所以将加筋土应用在公路工程施工中，能够打破土体应力的局限性，使得土体发生侧向移动，对公路工程建设发挥了巨大作用。因此，本文针对加筋土的作用机理进行了分析，并将加筋土应用在公路工程建设中，从而为公路工程建设提供有利保障。

关键词:

加筋土；作用机理；公路工程；应用

我国在现代化建设过程中，对基础设施建设予以高度重视，自改革开放以来公路工程建设发生了突飞猛进的变化，从上个世纪的京津塘高速公路到迄今为止，公路工程的规模和质量不断提升，在一定程度上为国家经济增长起到了重要作用。同时，为人们的出行提供了便利。在公路工程建设期间，常利用土合成材料进行施工，尤其是被广泛应用于加筋土工程中，在土合成材料产品和种类逐渐增多的情况下，加筋土在各项工程中有广泛的应用，近年来，在公路工程中的应用，对提高工程质量奠定了良好的基础。为了使得加筋土在公路工程中有更好的应用，必须对加筋土的作用机理进行详细分析，为其实际应用提供有利保障。

1加筋土的内涵

所谓加筋土，指的是土工合成材料，将土工合成材料铺设在土中，继而形成复合体的机构。在工程建设过程中，将加筋土科学的应用在实际工程中，为工程结构力学性能的提升提供了有利保障。由于土体拥有抗剪强度和抗压强度，但抗拉强度相对较低，如果将恰当的筋材铺设或者是掺入土中，能够在一定程度上，使得土体的受力得到扩散，并传递拉应力，对于土体向侧向移动的状况予以有效控制，那么，土体及其周围的建筑物结构的稳定性有了明显增强，对工程的建设发挥了巨大作用。

2加筋土的作用机理

在运用加筋土进行工程建设过程中，需要从应变方向出发，对筋材进行铺设，然后使得土体的抗拉强度有了显著的提升。对于加筋土的作用机理而言，主要是在混凝土中加入筋筋，确保土体和筋材能够有机的整合成复合体，二者起到对外力承担的作用。促使土体和筋材能够相互作用主要原因是抗拉强度增加，在实际工程建设期间，在土体中加入筋材，松砂始终保持在一定直立状态和高度，进而不容易导致出现坍塌的现象。形成这样现象的原因是加筋土具有良好的力学性能，使得建筑物的结构稳定性有明显增强，所以与加筋前，加筋土的稳定性和力学性能得到了有效改善［1］。综合起来看，加筋土的作用机理包含两大类，分别是摩擦加筋原理和准粘聚力原理，加筋土包络线是双直线，具有较强的抗剪强度，在转折点处，所对应的压力是临界周围压力，而且临界周围压力与加筋土的摩擦抗剪强度有直接关系，并和筋材的抗拉强度息息相关，当土体和筋材的摩擦抗剪强度逐渐增大时，其临界周围的压力就越小，如果临界压力大于周围压力时，加筋土将遭到破坏，筋土的移动会面临问题，导致这种现象出现的原因是筋材的摩擦角发生变化，处于增加的状态，那么，加筋土的抗剪强度也随之增加。此外，临界周围压小于周围压力时，加筋土也被破坏，主要形式是筋材被拉断，造成出现状况的原因是在粘聚力增加时，此时，加筋土的抗剪强度也有了明显的的提升，这就是加筋土的作用机理。

3加筋土在公路工程中的应用

(1)软土地基处理。

在公路工程建设过程中，一定要考虑到土体的因素，由于软土中含有大量的水分，所以软土的可压缩性很强，那么，从软土的特点看，软土的承载能力较差，在公路工程建设时，如果在软土上进行工程施工，必须对其展开加固处理，从而提升软土的承载能力。因此，需要加强加筋土的应用力度，通过运用土工合成材料，对路堤和垫层等加以处理，这样不仅可以提升路堤结构的稳定性，而且对改善结构的力学性能具有重要作用，所以加筋土在软土地基处理上有广泛的应用。在将加筋土铺设在路堤底部时，不但达到了加筋的效果，并且增强软土地基的排水、过滤和隔离等功能，对公路工程的顺利建设奠定了良好基础，最终提高公路工程质量。在将加筋土应用在软土地基处理过程中，必须保证筋材都能够在路基的全宽范围内铺满，在排水垫层上还要铺设加筋土，并保证在路基底部也铺设加筋土。

(2)在路堤中的应用。

在公路工程建设时，公路工程的使用年限是人们比较关注的，为了提高公路的使用年限，必须增强路堤的稳定性，通过将加筋土运用在路堤中，对路不均匀沉降进行严格控制，在路堤中加入筋材料，进而最大程度的促进公路工程质量得到提高。由于加筋土对增强路堤的稳定性具有重要作用，所以加筋土被广泛应用于公路工程路堤施工中。在应用加筋土进行路堤施工过程中，主要的工作原理是因为加筋土具有较强的抗拉能力，土与加筋相互整合在一起，二者产生摩擦力，从而限制土体的在侧向上移动，进而增强公路路堤的结构的稳定性，当路堤结构的性能得到了有效改善，路堤的性能有显著提升，在路堤中有均匀的载荷，因而对路堤出现的不均匀沉降实现了有效控制。当前，在公路工程建设过程中，经常采用土工网和土工格栅等合成材料，这些都是公路工程路堤施工时所采用的筋材料，通过应用这些土工合成材料，进而最大程度的使得公路工程结构的顶破强度和刺破强度有所提升。在对公路的路堤进行加筋时，必须保证填方的压实度符合标准，使得土体和筋材间的摩擦力充足，从而确保加筋收到良好的效果。在公路工程实际建设期间，一定要做好路堤的压实工作，尤其是使得填方具有较强的压实度，进而在公路工程建设时，加筋土能够发挥其巨大的作用。

(3)在挡土墙中的应用。

对于公路工程而言，挡土墙是主要的结构，为了提升挡土墙的整体性能，需要将加筋土应用在其中。通常情况下，加筋土挡土墙结构具有如下特点:第一，在工程施工时，能够提前制作筋材和面板，那么，挡土墙的施工流程就变得简单，而且施工过程比较快速，在某种程度上，不仅缩短了工期，而且节省了劳动力。第二，对于所构建加筋土挡土墙，其具有良好的抗震能力，对增强公路工程结构的稳定性有直接联系［2］。同时，加筋土挡土墙结构物有柔性的特点，所以其能够发生轻微的变形，因而能够适应不同的施工环境。第三，加筋土挡土墙的造价较低，而且具有良好的安全性能，所以被公路工程企业所采用，因而加筋土在公路工程建设中有广泛的应用。从公路工程中可以看出，加筋土挡土墙的包含多种形式，主要有加筋土桥和路基挡土墙等，所以筋材、墙面板和填料等共同组成了加筋土挡土墙，在构建加筋土挡土墙时，所遵循的作用机理是填料本身有外力和自重，因而产生侧压力，那么，墙面板在压力侧压力的作用下，使得面板上的连接件产生侧压力，向筋材传递，在侧压力下，通过拉力将该筋材从填料中拉出［3］。另外，筋材和填料之间产生摩擦力，筋材被摩擦力所阻止。因此，在公路工程建设过程中，将加筋土应用在挡土墙中，因为筋材和填料间有摩擦力，使得二者能够有机的联结在一起，形成具有重力式的挡土墙，对增强公路工程质量具有重要意义。此外，在将加筋土应用在公路工程挡土墙建设时，一定要对挡土墙选型工作予以高度重视，通常情况下，如果墙高超过4米，要选择加筋土挡土墙，而不是浆砌片石挡土墙和钢筋混凝土挡土墙;如果墙高低于4米，加筋土挡土墙和浆砌片石挡土墙造价不相上下，所以二者均在选择范围内，由此可以看出，当墙高在4米以下时，选择浆砌片石挡土墙，墙高在4～7.5米时，选择加筋挡土墙［5］。总之，将加筋土应用在挡土墙中，通过合理的墙型，并发挥摩擦力的作用，从而为提升公路工程质量提供有利保障。

(4)在路面施工中的应用。

在公路工程路面施工过程中，由于受到诸多因素的影响，导致公路路面承载能力偏低，在车辆较多的情况下，公路路面容易出现裂缝现象，因而降低了公路的寿命。在当前公路工程建设期间，采用沥青材料，但用沥青材料进行施工使得公路路面结构具有半刚性，所以沥青路面具有弊端。因此，为了提升公路工程路面结构稳定性，应当加大加筋土的应用力度，通过在加筋土的作用下，使得公路路面的裂缝数量和沥青路面上车辙数量明显的减少，所以沥青路面的基层抗疲劳寿命有所提升，为增强公路工程路面质量奠定了良好基础。在将加筋土应用在公路沥青路面施工时，主要是发挥加筋土的拉模量和抗拉强度的作用，能够在一定程度上避免路面中的裂缝向周围延伸［6］。当前，在将加筋土应用在路面施工期间，常选用玻纤网和土工格栅等合成材料，由于这些合成材料具有较强的强度和耐高温性能，并且延伸率很小，所以符合公路工程路面施工的基本要求。因此，加筋土在公路工程建设中有广泛的应用。

4结束语

经济水平的不断提升为公路工程的建设奠定了良好基础。同时，公路工程为国家现代化建设发挥了巨大作用，为了提高公路工程质量，必须采取有效的方法进行施工，进而提高公路工程质量，延长公路的使用寿命。在公路工程施工时，会运用合成材料，使得土体结构的稳定性更强，所以加筋土在工程施工中有广泛应用。为了使得加筋土在公路工程中有更好的应用，必须对加筋土的作用机理进行分析，从而为其应用提供参考。

作者：高昂 单位：嘉兴南洋职业技术学院

参考文献

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［2］潘越．循环荷载作用下土工合成材料加筋土动力特性研究［D］．青岛理工大学，2013．

［3］文华，邹娇丽，雷挺等．乡村公路竹筋加筋土路基施工工艺研究［J］．施工技术，2015(15):114－117．

［4］耿敏，窦远明，赵川等．基于正交试验的加筋土界面摩擦影响因素分析［J］．施工技术，2013，42(11):114－117．

［5］夏凯．加筋土施工技术在公路工程施工中的应用要点［J］．技术与市场，2014(08):236－236．

［6］刘利民，白金杰，张建等．土工格栅加筋土结构在高填方路基支护处理中的应用［C］．第三届全国土工合成材料加筋土学术研讨会论文集．2011∶47－48

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【关键词】土工布；土工格栅；公路工程；应用

1 前言

半刚性基层是目前公路路面工程的主要结构形式，它具有强度高、水稳定性好、刚度大、变形小等优点，但同时带来一个在施工过程中非常难以克服的难题----裂缝。基层开裂后，会使沥青路面底部出生较大的应力集中，该房屋的沥青路面最可能发生反射裂缝，它在诸如雨水、氧化、粉尘等环境因素的作用下，会使裂缝迅速向四周扩散、延伸，是路面早期破坏的主要原因之一。为了既能防止基层裂缝反射到面层上来，又能防止地表水下渗的双重作用，许多工程改建、维修中采用土工布进行裂缝治理，采用土工格栅进行软土路基的治理。

2 土工合成材料介绍

土工合成材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格栅等。它的制造过程是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。土工织物按制造方法可以分为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。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。按照联接纤维的方法不同，可分为化学联接、热力联接和机械联接三种联接方式。

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联结方式。

土工织物最突出的优点是重量轻、整体连续性好，施工方便，抗拉强度高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。

鉴于土工合成材料（土工布和土工格栅）具有优良的抗拉力学特性，工厂化批量生产、稳定的质量和下沉简易的施工特点，已被广泛应用于土木工程各个领域。

在道路路面工程中，土工布主要应用于路面罩面，防止路面反射裂缝，延缓反射裂缝发生和发展。在路基工程中，主要选用土工格栅来处理软土地基，加速地基的固结，提高地基承载力。

3 土工布应用于路面裂缝的防治

3.1 方案选定

在山西，有很多的公路承担着晋煤外运的重任，随着交通量的不断增加和运煤车辆的单车载重的大幅度增加，许多道理现已出现大面积的裂缝、沉陷等病害，虽经多次大面积挖补，仍不能阻止病害的发展。在这些道路的修建过程中，为了保证在工程建设期间不出现路面早期破坏，同时也为了缩短工期，较大规模地采用土工布用于路面裂缝的防治与治理，收到了较好的效果。

3.2 土工布防止反射裂缝的作用机理

为保证工程质量，对土工布的规格加以严格控制，选用了压缩性小、规模大、化学作用稳定、浸透沥青性能良好的聚酯长丝无纺土工布。具有良好的延伸性和抗刺破、胀破能力，可将应力扩展至更广范围，缓解裂缝处的应力集中，起到了吸收部分拉伸能量的作用。

首先，由于土工布的存在，减少了罩面层与基层的结合力，虽然界面强度下降，但足以防止界面的上下相对位移而保持连续。

其次，土工布具有耐高温的优良性能，沥青混合料热铺时温度高达150℃以上。而土工布在该温度下不出现熔化和软化，否则，将起不到应有的作用。T010/140土工布以聚酯为原料，熔点高达230℃，摊铺时性能稳定不会发生任何变化。该土工布与沥青混合料、沥青胶油有较好的结合性，正常的施工步骤是先在基层顶面上均匀喷洒沥青胶油，再铺放土工布，然后再其上摊铺沥青混合料，最后碾压成型。土工布下的沥青胶油在碾压过程中透过土工布与热铺面层结合，因此，要求土工布具有良好的渗透性及与沥青的结合性。同时对沥青的选用和沥青用量也有严格的要求，一般选用热沥青，尽可能不用乳化沥青。

3.3 材料的性能与要求

聚酯长丝针刺无纺烧毛土工布，其技术参数为：单位面积质量150±15g/，厚度1.6mm，断裂强度≥8.0KN/m，断裂伸长率≥50%，垂直渗透系数0.3/s。

3.4 施工工艺

3.4.1 施工准备：选择高温天气，铺设土工布前，对水泥稳定碎石基层顶面进行清扫，并保持其干净。

3.4.2 洒布沥青：沥青材料选用普通热沥青作为粘层油，沥青洒布量根据试验确定，一般应控制在0.9kg-1.1kg/。沥青的洒布用专用沥青洒布车进行，洒布量要提前检测符合要求，洒布宽度控制在超过土工布宽度20cm，洒布速度根据实际土工布铺设速度与碾压速度而定。对于局部洒布过量的沥青，及时予以清除。

3.4.3 铺设土工布：土工布铺设选在沥青冷却失去黏聚性之前进行；土工布铺设要求平整、无折叠与皱褶；铺设完成后，用轮胎压路机进行碾压，使之结合紧密。土工布与土工布的搭接长度为15cm；土工布破损和粘贴不好的地方，要除去重新铺设；土工布皱褶的地方，要人工展平或涂刷沥青，把折起的地方重新粘贴，使得在碾压后，上、下两层土工布粘结在一起。

3.4.4 沥青混合料摊铺：在铺设土工布后，应立即摊铺沥青混合料，其温度控制在160℃以内。为了便于其它施工车辆行驶，在土工布上洒一些砂或加热后的石屑。沥青混合料摊铺完成后立即进行碾压，直至达到施工技术规范的要求。用土工布防止反射裂缝，目前还是一门新技术，但通过实践证明，效果是非常好的。

4 道路路基中的土工格栅

4.1 方案的选定

有的高速公路要经过河塘、沼泽地，地下水丰富，软土分部广泛，厚度高达1.5m以上。最初，人们采取抛石挤淤的方案和换填的办法，往往因片石需要远距离调运，数量较大，而且耗时较长；若进行清淤换填，又经常会遇到征地困难，弃方无处可弃。采用砂砾土工格栅加垫层进行软基处理，并同时布设纵横向排水盲沟，可以说是一个比较好的方案。

4.2 土工格栅加垫层处理软土地基的原理

4.2.1 土工格栅具有一定的刚度，从而使上面的负荷得到扩散，可以提高地基的承载力。

4.2.2 由于土工格栅的抗拉强度大，它的存在可增加路堤的稳定性。

4.2.3 由于土工格栅能够适应地基变形，砂砾又能与土工格栅的网孔互相锁合在一起，形成比较稳固的平面，防止砂砾的下陷，增加地基的抗剪切强度，从而可防止软弱地基产生过大或不均匀沉降以及侧向变形。

4.2.4 砂砾垫层及盲沟的作用。砂砾垫层可保证路堤排水良好，有软土地基时，砂砾垫层及盲沟形成一个综合排水通道，通过上部的路堤荷载作用，可加速软土地基的排水固结，并在施工阶段完成大部分沉降。

4.3 材料的性能与要求

砂砾垫层要求使用含泥量＜5%的砂砾，粒径为3-6cm，以利于形成排水通道。

土工格栅采用CE131型土工网，该材料系高密度聚乙烯配以抗老化剂经挤压旋转模型成型。具有强度高、耐腐蚀和使用寿命长等特点。且其质量较轻，方便施工。CE131土工格栅其纵横向抗拉强度≥5.8KN/m，网孔尺寸为27mm×27 mm；幅长30mn，幅宽2.5m，材料单位重量660g/。

4.4 施工工艺

4.4.1 先平整场地，清除表土，并排干地表水。

4.4.2 在地基上铺设第一层格栅，铺设从处理地段的一端开始，垂直于路线沿线路走向一幅接一幅向前铺设。横向铺网与路堤两边纵向边沟相接，相邻两幅的搭接长度为40cm，搭接边用U型钉固定。格栅靠路堤处应回折2-3m，以利于格栅的稳固。然后在格栅上铺设粒径为3-6、厚度为40的砂砾，整平后，用轻型压路机振压3-5遍，接着在砂砾层上再铺设土工格栅，最后开始分层填土碾压。

4.4.3 填筑土应分层填筑并满足相应的规范要求。运输车辆不得在已经铺设并张紧定位的土工格栅上直接碾压。

4.4.4 施工中应控制路堤的填土速率，并加强沉降和侧向位移的观察，防止路堤失稳。