土工合成材料应用范文

导语：如何才能写好一篇土工合成材料应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

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。新晨

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：

篇2

关键词：土工合成材料 防汛抢险 新的应用

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

Keywords: geosynthetic materials flood control and rescue the new application

中图分类号：O434.19文献标识码：A 文章编号：

1引言

我国是一个洪涝灾害频发的国家，每年水灾造成的经济损失巨大，面对无情的洪涝灾害，国家每年都在不断提高防汛抢险技术与设备，其中，土工合成材料等新型材料的应用，得到了国家的大力支持，到目前为止，由于土工合成材料在大小水灾险情中的出色表现，国家防汛抗旱总指挥部已将土工合成材料作为防汛主要物料，各水灾频发流域都大量储备了土工合成材料。长期以来，我国由于科研资金投入不够和现实技术落后等多方面原因，采用的防汛抢险方法较为原始和低效，通常采用填装沙石，土料的麻袋等，这种方法成本低廉，效果优良，目前任然是大家乐于采用的方法。但是由于这些材料体积大，重量重的特性，造成了沙袋质量不一，人工劳动强度大，运输十分不便等种种困难。而土工合成材料密度小，极强的透水性，良好的耐腐蚀性等特点，很好地完成了传统材料无法完成的任务。另外，土木合成材料的使用 ，大大减少了沙石，土料等自然资源的消耗，符合循环发展的自然规律，对环境保护作用明显，因此，在我国的发展前景十分宽广。

2 土木合成材料在防汛抢险中的实际应用

2.1堤坝坍塌闲情的抢护

堤坝坍塌是堤坝临水面在水流长期冲刷下，岸堤段形成顶冲，顶冲冲刷岸脚，在高水位时，岸底的土壤长期浸泡，吸水饱和，抵抗剪力强度大大降低，当堤坝内水流在人工引流等操作下，水位突然下降，堤岸底部突然失去水的压力的支持，松软的土壤脱落，使水流从堤坝的迎水面大量流出，威胁整个坝体安全，这时如果不及时排除险情，将造成整个坝体溃崩。这时可以采用在坝体临水面垫大块石料、高强度的土工材料网笼、编织袋土枕等措施进行抢险。如堤岸发生的险情严重，可以在堤岸的临水面填土还坡，使临水面的外邦顶面与坡面齐平。

实例：安徽淮河花家湖段500米堤坝全线坍塌。2007年7月，淮河花家湖段堤坝连续发生4次大规模坍塌，花家湖段堤坝最大坍塌距离200米，最短的一段也有35米。此段堤坝保护着一万亩良田、一个大型煤矿和一个大型发电厂。目前塌陷的老坝已经基本失去抵挡作用，一旦抢护不力，可能导致整个工程坝体自上而下逐个坍塌，由于失去了大坝的阻挡，淮河水已经将大堤内侧斜坡冲垮，河水正在吞噬大堤。在这种危急形势下，抢险指挥部按照“先急后缓，抢修大坝”的原则，采用4层木桩所代替原来的旧坝体，各层木桩和每一根木桩之间都用铁丝紧密连接，各层木桩之间再用沙袋填实，形成新的堤坝对大坝进行抢护，其中采用填充土工反滤布长管袋对坡体和岸根进行了加固，效果很好，使险情较快得到了控制。

2.2 堤坝管涌和流土险情的抢护

由于水流的渗流作用，在汛期，堤坝的堤岸和坝底的根基的薄弱处的土壤颗粒被水流带走，这是往往是管涌和流土险情的高发期。如果不及时处理，会造成地面沉降，坝体坍塌等危害。对于管涌，流土抢险，主要措施是在灾情发生地点构筑围井和反滤层，传统的抢护技术大致可分为围井反滤法，反滤铺盖法和透水渗压法等。近年来，随着土工合成材料的出现，一些新的管涌，流土抢护方法在淮河，长江流域防汛抢险救灾中得到应用。

实例：江苏省徐州市铜山区张集镇杨洼水库溃堤决口南堤坝塌。2011年10月下旬，铜山区张集镇境内杨洼小型平原水库南堤坝放水发生管涌坍塌险情，左右涵洞的堤坝被水冲开，造成部分库水下泄，该堤段由于使用时间较长，造成坝体面失修，整个坝体抗水压强度大大降低，如果管涌扩大，很有可能发生决堤，抢险开始时，采用传统的技术，险情并没有得到很好的控制，后采用装备式围井，才起到了很好的效果。与传统方法相比，装配式围井安装便捷，效果好，省时间，能大大提高抢险速度，节约抢险时间，并降低抢险强度。装配式围井法抢险主要过程为：1，确定装配式围井的安装位置，以管涌处为中心，设定围井大小。2，开设沟槽，使用开槽机开一条深20~30cm的沟槽。3，将预算设定的单元围板置于沟槽中。4，将单元围板上的止水复合土工膜依次固定。5，用土将单元围板内外的沟槽进行回填。6，检查验收。采用由土工合成材料为基础的新型管涌土流处理办法，使得此次险情得到了很好的处理。

2.3 裂缝险情的抢护

堤坝裂缝较为常见，按照其裂缝走向，可以分为龟装裂缝，横向裂缝，纵向裂缝，内部裂缝等四种，坝体裂缝的出现，是堤坝由于沉降，水体冲刷，坝体材料变形等原因造成的坝体开裂现象，如不及时处理，在汛期，坝体很可能会坍塌，裂缝隐患的排除，是汛期险情抢护的基础保障工作。对于轻微的裂纹，可以采用从裂缝口灌干沙土的方式，之后用土工薄膜覆盖裂缝口，再用高粘度的土质覆盖在土工薄膜表面封口，防止水体进入。对于较为严重的裂缝，要在坝体的迎水面覆盖土工薄膜，在坝体上隔3~5米与裂缝方向垂直挖槽，填上与坝体相同的材料，并用粘土封口。

实例：江苏石港抽水站出水池北堤一公里内现9处堤顶裂缝险情。2003年8月，在石港抽水站出水池巡视时发现大坝上开了许多裂缝，如果不及时处理会造成滑坡甚至垮堤，进而可能造成入江水道淮水倒灌，导致引江洞破裂.最宽的裂缝至少有4mm宽，长约50米。该水出水站下游还有10多户村民，一旦裂缝坍塌，将带来巨大财产损失。对于4mm的裂缝，采取了在堤坝的另一侧打桩进行封堵，4米高的树桩间隔一米，缠上铁丝网一字排开，然后填补土袋封死等方式抢修。采用这种方式，很好地排除了裂缝险情，保障了大坝安全。

2.4：较大面积散浸险情的抢护

散浸是当堤坝质量差，或者年久失修时，水从坝体的被水坡面渗出呈现窖潮现象，容易出现混水，坝体被水坡面土质松软，坝体坍塌等险情。散浸险情处理方式一般分两种：1用土工合成材料贴坡排水。2堤坡开挖导渗。

实例：监利县长江干堤卢家月严重散浸。1998年8月，在监利县长江干堤卢家月桩号563十085～563十105长20m范围内，堤内肩向下垂0.7m以下堤内坡严重散浸。险情发生后，对严重散浸采取堤内坡开沟砂石导滤处理，沟宽0.3m，内填黄砂、碎石；在浑水洞上用袋土筑直径lm的围井，高0.5m，内填黄砂、碎石各0.2m；堤外用防汛袋土外帮长30m截渗，面宽5m，高出水面0.5m。经8个多小时抢护，严重散浸渗水减轻，浑水洞变成死水，并用土工材料在坡面实施了贴坡排水作业，有效的处理了险情。

3、结语

与传统的防汛抢险材料相比，土工合成材料拥有使用简单，消耗资源较少，节省操作时间，降低工作强度，提高经济和社会效益等优点，虽然在我国起步较晚，但是，发展较快，已经在我国长江，黄河，淮河等洪灾频发流域显现出了较大的优势，同时，也得到了国家的大力支持，国家每年为土工合成材料的研究与推广设立了专门的经费，相信土工合成材料在我国的前景是十分广阔的。

参考文献：

[1]孙亚林．堤防工程土工合成材料应用技术．北京：中国建筑出版社，2000

[2]《现代钢管混凝土结构》(2003年4月第1版)人民交通出版社蔡绍怀著．

篇3

【关键词】土工合成材料；公路工程；作用

近几年来，随着我国公路里程的持续增加和改扩建工程的增多，越来越多的土工合成材料用于新旧路基填筑。土工合成材料（Geosynthetics）开始大量用于岩土工程是近三十年发展起来的一项新技术。土工合成材料是一种以塑料、化学纤维、合成橡胶等原材人工合成的聚合物，具有强度高、成本低、质量轻和实用性强的优点，主要有加筋、排水、防渗、过滤等功能。目前，具有代表性的土工合成材料有土工格栅（Geogrid）、土工网（Geonets）、土工膜（Geomembrane）和及其组合产品。土工合成材料在岩土工程的应用极大地推动了路基填筑技术的发展。

1 土工合成材料的种类

土工合成材料根据功能和工艺的不同，总体上可以分为4类，即土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。土工织物可分为四种类型：有纺土工织物、无纺土工织物、针织土工织物和复合土工织物。土工膜主要由透水性低的材料制成，具有较强的防水性、耐久性和抗变形性，厚度一般在0.25～4mm之间。土工复合材料是将两种或两种以上的材料相互结合起来的一种材料，将不同性质的材料组合起来，可以更好的满足工程的实际需要。土工特种材料主要包括土工格栅、土工网、土工膜袋、土工垫、土工格室等。

2 土工合成材料的作用

土工合成材料一般具有多种功能，在实际应用中根据工程的具体情况往往只有一种功能起主导作用，其他作用则在一定程度上发挥作用。土工合成材料在工程中有多种作用，总体上可以分为以下六种。

2.1 排水作用

土工合成材料（如土工织物）具有多孔隙的性质，可以将土体中的水分汇集并排出。有的针织型无纺织物或复合型土工材料可以沿平面方向和垂直其平面方向排水。这种土工织物本身具有的排水通道可以把土体中的水分缓慢排出。在填筑路基时，可以铺设厚的无纺织物垫层，可起到固结排水的作用，防止翻浆。同时，在挡土墙、隧道灯构造物中，多采用土工织物作为排水设施。

2.2 过滤作用

由土工织物做成的过滤层可以起到代替砂石、砂砾的作用，具有造价低、施工简单，质量容易得到保证的优点。有纺织物和无纺织物都可以起到过滤的作用，防止土颗粒的流失，但在过滤要求不高时通常采用无纺织物作为过滤层。

2.3 隔离作用

在岩土工程中，为防止不同层之间的颗粒发生相互混杂，造成污染，通常将土工合成材料铺设在不用粒料层之间，起到隔离作用。如在软基路段，在铺设碎石层之前，在路基上铺设一层土工织物，可以有效的防止层间相互倾入和控制不均匀沉降。

2.4 加筋作用

土工合成材料（如有纺织物、土工格栅和土工网等）一般具有较强的抗拉强度，埋在土中形成土―土工合成材料复合体，可承受一部分拉应力，限制土体侧向位移，从而增强土体的稳定性。其中，土工格栅具有较强的抗拉强度和张拉模量，同时因土颗粒可以嵌入格栅的孔洞之中，产生较大的摩阻力，是一种比较理想的加筋材料。

2.5 防护作用

土工合成材料不仅可以扩散集中应力，还可以将应力由一种物体传递到另一物体，使应力分解，防止土体破坏，起到防护作用。如较厚的无纺织物和复合材料可以减缓和防止路面反射裂缝的发展。

2.6 防渗作用

土工材料中如土工膜，因具有良好的防渗功能，可以与无纺土工布形成复合材料，其中，土工膜可以起到防水，防渗的作用，而土工布可以起到导流的作用。

目前公路工程中使用较多的土工复合材料有以下几种，各类土工材料主要作用如表1所示。

表1 不同土工材料的主要功能

3 土工合成材料在公路中的应用范围

土工合成材料和以土工合成材料为基材制成的材料，因其优良的力学性能、耐腐蚀性、耐久性能和良好的抗变形性能，从而广泛的用于路基路面加固工程，软基处理和边坡防护工程。

（1）在道路改扩建工程中的应用；为了保持新老路基衔接处出现不均匀沉降，从而导致纵向裂缝的产生，采用土工格栅等作为加筋材料的应用可以有效的防止不均匀沉降的发生。

（2）在路面工程中的应用；在柔性路面中，采用土工合成材料，可以增强基层或底基层的整体强度。同时，在旧路路面进行罩面处理时，可以有效防止和减缓路面反射裂缝的发展。

（3）在软件处理中的应用；软基因其承载力低，如果在其上面直接修筑构造物或路基，容易导致沉降的发生。但如果在软基处理时，采用土工合成材料加固，则可以迅速提高地基承载力，减少沉降量，缩短工期。

4 结语

目前，土工合成材料在公路工程中的应用越来越广泛，具有广阔的应用前景。但土工合成材料还有很多性质和功能并没有完全得到应用，我们需要从实际工程中进行进一步的探讨。

【参考文献】

[1]叶飞.公路隧道工程建设质量管理研究[D].长安大学，2004.

[2]王永东.公路隧道运营安全技术研究[D].长安大学，2007.

篇4

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

篇5

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6

【关键词】FRP复合材料；土木工程；工程技术

[ Abstract ] this article mainly according to their years of related working experience, discuss the application of composite materials in the civil engineering. This article main research object is the FRP composite material, firstly analyzes the current FRP application in civil engineering condition, and then introduced the FRP in civil engineering application in several special fields and some key technology, introduced in detail the FRP composite material of some excellent characteristics, so that the FRP can be applied more widely.

[ Key words ] FRP composite materials; civil engineering; engineering technology

中图分类号：S969.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

前言

在过去，高级复合材料具有较好的工程性质，比如具有高比强度系数、高比刚度系数、高耐疲劳度、高阻尼、低密度、抗腐蚀、沿着纤维方向具有低热膨胀率等特征。正是由于该材料的这些优良特征，使得这种材料在航空、汽车工业、海洋造船业等领域得到了广泛的应用。最近，土木工程师和建筑工业研究者在研究基础设施退化问题时，认识到复合材料在这方面有很大的发展潜力。近几十年，FRP符合材料在建筑领域的应用越来越广泛，并且，由于它的成本也在不断地降低，FRP被认为是钢筋混凝土中钢材料的取代品。

FRP在土木工程中的应用技术现状

FRP复合材料在土木工程中的应用比其在其他领域中的应用晚，造成这种现象的主要原因有两个：首先是建筑物造价方面受到一定的限制，造价不能够过高；另一个就是在这方面缺少经验。工程师会经常遇到一些实践性问题，就是关于FRP在加强结构方面的预期效果的设计。他们在混凝土结构或钢结构方面具有一系列的规程和标准以及很丰富的设计经理论，然而在FRP加固结构方面却缺乏相关的规程和设计经验和理论。不过，自上个世纪九十年代起，FRP在土木工程的一些特殊领域得到了十足的发展。另外，自上世纪九十年代起，国际上已经开始使用FRP，用纤维增强复合材料代替钢材，将其使用于土建结构的修补和加固。碳纤维材料具有优越的物理力学性能，还具有高弹模、重量轻、耐腐蚀、易施工、高强度等优点，整体性能高于钢筋材料。

因此，到1998年为止，在国际上至少已经有2000多个大型土木工程中使用到了FRP材料作为修补加固材料，仅仅是在日本，每年就要生产好几百万平方米的CFRP片做结构加固之用。据统计，我国现有的桥梁和一些大型土木建筑多是在上世纪80年代以前所建，由于当今承载要求的不断提高，裂缝的不断产生，因此，加固修补工作显得越来越重要。

FRP在土木工程中应用的几个特殊领域

3.1FRP―混凝土组合结构

现如今，钢和混凝土成功组合，形成了一种新型的结构，正是受到它们组合成功的启发，在考虑到经济因素的前提下，一个混凝土和FRP组合的新概念变成了一个具有很大潜力的可行性解决方案。当前，在这个领域的研究主要集中在将FRP外包混凝土上，这样的形式类似于钢管混凝土。有学者研究了这个体系，使用GFRP的外壳填充混凝土替换桥的主梁，支撑由FRP组合而成的桥面板。这种FRP―混凝土组合结构使得FRP和混凝土的性能得到了最佳的发挥。这种结构具有强度高、重量轻、刚度高、成本低等优良特性。正是它的这些特性将使得这种结构在建筑行业得到广泛推广。

3.2纯FRP复合材料的大型结构

FRP复合材料具有多功能和可制造的特点，正是该材料的这些特性，在一些功能要求抗腐蚀或者磁电屏蔽的特殊建筑中给工程师们提供了一个去开发使用这种材料的机会。例如一些电磁试验操作的建筑结构，或者是一些感光电路金属板房间。现在已完成的纯GFRP建筑是美国苹果计算机公司的电磁干涉试验室。

3.3FRP在负载环境下部结构中的应用

近些年来，环境的变化给我们带来了很多的影响，比如水边码头的地下基础部分的结构性能开始出现提前劣化及抵抗力下降的现象，这些现象得到了各界人士的广泛关注。仔细的研究这种现象发现，造成这种情况产生的原因是比较复杂的，因此，土木工程师们越来越意识到FRP复合材料作为一种解决复杂环境下部结构存在一些问题可行性的优势。比如，增加FRP复合材料的层数可以加强现有结构的强度，或者使用GFRP材料代替原有的钢筋，这些措施都可以大大提高原始结构的结构性能。

3.4FRP桥面板的优势

桥梁的结构的性能会劣化，它的抵抗力也会衰减，造成这种现象的一个重要原因就是侵蚀作用。在原来的设计中，冬季使用防冻剂会使结构中的钢筋劣化。FRP具有良好的抗腐蚀能力，因此它便成为了解决这个问题的一个可行的办法。很多结构性能已经劣化，抵抗能力已经衰减的桥梁都处在重要的交通路线中，因此，迅速地替换那些桥梁，减少交通中断的时间是很重要的。由于FRP桥面板可以在工厂中批量化生产，并且它的现场安装时间也很短，所以用它去代替那些结构性能劣化以及抗力衰减的桥面是一个很适用的办法。另外，适用FRP桥面板将会大大减少地震的损坏，因为，这种桥面板的重量比较轻，在地震过程中会减少惯性力的作用，从而减弱了地震对桥面板的破坏程度。正是由于FRP桥面板相比传统桥面板有太多的优势，所以近些年，人们都致力于研究和开发这种有FRP制成的高性能、轻质、经济的桥面板系统。

FRP在土木工程中关键技术的应用

4.1高性能FRP复合材料设备与关键配套材料的研究开发

在土木工程中使用FRP复合材料的形式是多种多样的，所以它的应用环境和应用方法也是多种多样的。所以，我们如果仅仅是解决复合材料的的改进技术、生产出适用于土木工程特点的材料是远远不够的，还必须要解决其配套设备技术和配套的生产问题。在这方面的开发研究主要包括两个方面的内容：第一个是高性能FRP复合材料筋/索锚具及预应力张拉设备研制，第二个是特种粘贴树脂基体结构设计及材料合成技术。

4.2在新结构中关键技术的应用

高性能FRP复合材料应用于新结构之中是当前现代土木工程中应用最为广阔的一个领域。基于该复合材料的优良特性，它将为现代土木工程的建设带来革命性的变化。使用FRP材料代替原先的混凝土钢材的话，设计理论与设计方法也要随之改变。因此，针对FRP复合材料的混凝土设计和理论成为了当前该材料得到推广的技术关键。在该材料在土木工程的应用中，关键点是该材料的连接锚固性能与构造要求。

4.3结构加固补强的关键技术

FRP复合材料，尤其是CFRP复合材料，是当前土木工程中应用最为广泛的。它在基础设施的结构加固补强方面最为突出。尽管该项工作已经取得了不错的进展，并且得到了广泛的应用，但是仍然有很多课题有待解决，这些课题也是制约其更为广泛地发展的“绊脚石”。具体主要包括两个方面：一是在预应力加固补强技术研究；另一个是界面受力性能研究。

结语

复合材料在土木工程中的应用于材料的研究开发已经成为材料界和土木界一个研究热点。该项研究的成果将会极大的推动现代土木工程技术的发展，它还会给现代复合材料产业创造一个更大的市场。

【参考文献】

[1]琚宏昌,张凤.FRP复合材料在土木工程中应用的研究进展[J].混凝土,2012(2).

[2]钟春强.土工复合材料在土木工程中的应用研究[J]. 科技资讯,2009(11).

篇7

【关键词】　纤维复合材料 基础结构 应用发展

纤维复合材料从20世纪60年代就开始应用于建筑业之中，那时只用做建筑物的预制组件、屋顶材料等，如火车站站台一类建筑。一般站台顶长50m，宽8～9m，纤维复合材料非常适合制作轻质高强的要求。1999年在瑞士Basel的一座5层建筑是使用纤维复合材料构件建筑精品。这座建筑的框架、门窗及部分室内设施完全由纤维复合材料组成。它的成功应用实践了纤维复合材料在中型建筑的应用。

在近些年来，纤维复合材料由于它特有的功能，被引入土木建筑的基础结构中，主要应用在高速公路、隧道、港口、桥梁、沟槽、护堤壁、机场、水坝、水处理设施及下水道工程。据统计现已占纤维复合材料市场的30%左右。这主要源于纤维复合材料的特殊性质，它自身结实而有刚性，提供了优良的比强度及高抗蠕变性，优越的抗候性与温度变化的承受力，抗紫外线、潮湿及大气污染，高抗冲击强度，同时，选择合适的树脂还可具有阻燃性，良好的尺寸稳定性及耐热性。用户可以从很广的范围中选择颜色与外型，具有很大的设计多变性。目前土木建筑结构中纤维复合材料新产品的使用开发主要有两大类，其一是用做混凝土钢筋，尤其是在那些防腐维修费用高的工程中；其二是修理或加固目前使用的混凝土结构，如受损的桥面或者提高基础的强度等，都可以应用纤维复合材料增强。

1　纤维复合材料与桥梁设计

在桥梁设计中，纤维复合材料已逐渐被土木工程师应用到设计中。步行桥是桥梁使用纤维复合材料的一个起点，尤其是由于地理环境复杂，大型起重设备无法进入的地区或，在这时纤维复合材料的使用价值就明显体现出来。利用它轻质高强的特点，桥的主体结构可以在制造厂中预装成构件，在现场只需进行安装。许多纤维复合材料步行桥在世界各地建造起来。例如，1992年苏格兰建成的一座113m长的斜拉桥，它是当时世界上第一座完全用挤拉复合材料建成的最长步行桥。1998年美国肯塔基州建成130m长的Sandy　River桥打破了这一纪录。而目前世界上最大、最长的车行纤维复合材料桥于2000年11月在美国西弗吉尼亚建成，桥面长58m，宽17m，使用增强纤维复合材料制成的梯形/六边形型材及美国亚什兰化学公司生产的聚氨酯粘合剂胶接制成。美国圣地亚哥加州大学为军队设计的一座浮桥充分揭示了增强纤维复合材料在基础结构中的潜在用途。这座桥跨距15·3m，以软木做芯材的碳纤维/环氧树脂结构仅重5500kg，比铝质的还轻，两片这样的桥面可以通过105t的军用履带运输车，而相应的铝桥载重仅70t。该桥桥面及侧壁使用的是JOHNSTON增强复合材料公司的12K碳纤维束及BALTEK公司生产的软木夹心芯材。采用SCRIMP工艺，环氧树脂以多注口低压注入到预成型的纤维布中，辅以真空袋成型，并在170℃固化。通过测试，承载了70t重的坦克及100t重的运输车进行了5000次的测试。纤维复合材料以自身的性能优势证明了它的应用前景。

2　纤维复合材料的补强作用

建筑界出于环保及经济的考虑，很希望在基础结构中使用简便而有效的结构补强技术。对于城市基础设施中最常见的钢混结构，使用外部粘接钢板补强的方法已经很多年。其不便之处在于钢板的运输与安装不便及钢板的易腐蚀。使用复合材料就克服了这方面的问题。在欧美一些国家，很多桥梁已使用了50年左右，桥梁结构已有破损。据统计，美国大约有100，000座桥梁需要彻底检修或更新；欧洲科学家们重点对早期在铁路沿线上建成的铸铁桥及钢铆钉桥进行了大量研究后认为，这些桥在全欧洲有100，000座，其中三分之一以上需要进行升级或补强以承载新发展起来的高速列车。因此，复合材料将大有用武之地，也为复合材料进一步推广提供了一个非常好的机会。

3　复合材料防护层的作用

另外一种对建筑物及桥梁的支柱、铁梁、钢梁加固的措施是对其外加保护层。建筑物支柱的外部增强使用纤维复合材料意义重大。加固的防护层能提高柱体的抗剪切及抗压缩应力，提高抗冲击性。这项应用在地震频发区如日本、台湾及美国的许多州已经逐步推广。美国旧金山、洛杉矶地震及日本阪神地震后，大批的建筑、高架桥、高速公路毁坏，因此这项技术最早是在美国及日本发展起来。约有150项补强新技术在日本、加拿大、美国用于实际施工中。超过3000座以上的桥已经用包括玻纤、芳纶纤维及碳纤维增强环氧或聚酯复合材料防护层进行了加固，我国近年地震灾害较大，也可以利用新兴的纤维复合材料进行加固维修。国外在对钢结构建筑的钢梁进行加固时，采用碳纤维/环氧树脂预浸工艺。这种方法可以在狭窄的环境下使用最简单的施工步骤。首先对钢梁表面进行处理，去除表面腐蚀层，清洗表面，去除油脂并涂硅胶衣以保持干燥；然后用环氧粘接剂喷涂在清洁而干燥的表面。将碳纤维预浸料沿着钢梁的形状放置好后，对其加热升温，促使树脂向纤维中渗透并充分固化；在预浸料固化期间，还要将其置于真空状态下强化复合材料层面，尽可能多地将空气去除。复合材料上施加的压力通过缠绕在钢梁上的真空袋获得，确保材料与钢梁在外形上保持一致。

4　结语

纤维复合材料的使用量在不断增长，尤其是在复古维修的建筑中，许多土木工程师都可以利用纤维复合材料不仅可以使建筑物的外貌焕然一新，而且可以极大的增强其强度。因此，虽然新型的纤维复合材料结构初期投入比较昂贵，但它的作用是其它原料不能比拟的。

参考文献：

篇8

关键词:公路工程;土工合成材料;施工技术

1土工合成材料介绍

土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格栅等都属于土工合成材料。在制造土工合成材料时，首先需要加工聚合物原料，使其形成丝、短纤维、纱或条带，然后将其连接制作形成平面结构。有纺土工织物和无纺土工织物是按照制作方法分成的两大类土工织物材料，两者排列形式存在一定不同之处。有纺土工织物交织的方式为正交或斜交的经线和纬线，而无纺土工织物是定向随意排列然后加工形成的。土工织物的联结方式主要包括三类，分别为化学联结、热力联结和机械联结。重量轻、连续性好、施工方便、抗拉强度高、耐腐蚀、抗微生物等都是土工织物突出的特点。由于土工合成材料的抗拉力学性能较好，尤其是土工布和土工格栅，可以在工厂批量生产，质量便于控制，当前在土木工程各个领域中已经得到了较为广泛的应用。土工布在公路工程中主要用以路面罩面的形式应用，可以将路面发射裂缝发生的概率降低，有助于反射裂缝发生和发展的控制。在公路工程软土路基中，利用土工格栅还能够达到快速固结地基、地基承载力优化的效果。

2土工合成材料的基本功能

隔离、加强、排水、过滤是土工合成材料的最为基本的四个功能。在公路工程中，土工材料广泛地应用于路基排水、防护、裂缝防治等工作中。不同的材料的性能存在一定差别，但是其基本功能相差不大。

2．1隔离功能

在不同材料的交界面铺设土工合成材料能够达到隔离的作用，避免这些材料相互掺杂。通过设置土工合成材料，能够实现扩散应力的作用，从而均匀控制地基土沉降量，为地基排水固结创造有利条件。

2．2加强功能

在地下铺设土工合成材料能够实现材料和土层摩擦力的增强，进而将拉伸强度提高。通过铺设土工合成材料，能够约束材料变形，增加土工合成材料复合体在外表上层的强度，达到下沉效果抑制的作用。

2．3排水功能

多孔隙透水是土工材料的特点之一，在土体内部埋设土工合成材料能够借助材料的平面渗透性将土体中的水分排出，让内部水沿着垂直于平面的方向流动。

2．4过滤功能

相比于过去天然骨料过滤层，土工合成材料的过滤排水作用、功能形态都有着很大的改善。土工合成材料可以利用被过滤土层中形成的滤饼层打到过滤的效果而不是利用自身的透水性进行过滤。换言之，土工合成材料并不需要自身具备较强的透水性，通常只要是相邻土透水系数的十倍就可以满足工程过滤功能的要求。

3土工合成材料在公路工程中的应用

3．1路堤加筋及软弱地基的处理

如果公路所在地区为软土地基，那么在高填土路堤施工中会导致表面受到侧向土压力的影响出现水平剪应力，进而可能发生路堤位移、失稳等不良现象。通过在路堤中使用土工合成材料可以利用加筋作用将路堤的稳定性有效提高，从而将路堤不均匀沉降问题大大减小。通常可以在堤身底部铺设土工合成材料完成加筋工程施工。其中土工格栅嵌入到土体中能够紧密贴合土体，利用自身较高的强度以及材料和土体的膜材料实现路堤或者软弱地基强度优化的效果。热熔挤压方法也是制作土工格栅的一种常用方法，和冷拉格栅相比，热熔挤压方法制作的格栅各项性能有所降低，所以在质量要求较低的公路工程中可以应用热熔挤压土工格栅。近些年土工格栅材料也在不断改进创新，当前有一种纤维土工格栅主要是由涤纶或者玻璃纤维制作而成，有着较强的强度和较低的延伸率，在公路工程中可以发挥良好的效果。

3．2台背路基处理

桥涵、隧道等是公路工程建设中常见的构造物，在此类建筑物修建时如果没有合理处理台背路基填土很容易导致刚度出现较大的差异，进而导致台背出现不均匀沉降的问题，久而久之，路桥结构稳定向降低，桥头跳车问题严重。在台背路基处理中合理地应用土工合成材料能够将回填材料和构造物形成一个整体，将不均匀沉降问题发生的概率大大降低，从而将公路工程的施工质量提升。当前土工泡沫聚苯乙烯块是公路工程台背路基施工处理中常用的材料，它能够填筑或者换填台背路基材料，可以将路基的自重大大减小，有助于路基稳定性的改善，降低发生桥头跳车的现象。

3．3路基防护

公路工程中路基是非常重要的一部分内容，路基防护主要包括两方面内容，一是冲刷防护，二是坡面防护。对于土质坡面的防护措施常用的包括拉伸网草皮、固定草种布以及网格固定撒种等;在防护岩石边坡时常常采用的防护方式包括土工网或土工格栅;在防护沿河路基时常常采用的防护方式为土工织物软体沉排、土工模袋。通过冲刷防护能够将路基稳定性提升，通常可以采用直接加固的方式急性坡岸的冲刷防护。另一种间接防护主要是将水流的方向、速度等进行干预。当前土工网垫、土工格室、土工格栅等都是常见的路基防护措施。土工网比土工格栅强度低，但是有着更小变形量，所以此类交叉黏结的复合土工材料在坡面防护中得到广泛应用。在路基冲刷防护工程中应用土工网需要配合填充土石、混凝土材料等，将其刚度和侧限提升，保证结构整体的稳定性。

3．4排水

排水是公路工程中非常关键的一项工作，其直接影响着公路结构整体稳定性。在公路防排水施工中，土工合成材料能够将结构的排水能力改善和提升。将土工合成材料应用于公路工程中能够充当排水体和过滤体，当前土工复合材料、土工模袋等常常在暗沟、渗沟中应用，是公路稳定性提升、路基排水性能优化的常用方法。在应用土工模袋时，需要在模袋中灌入混凝土或砂，使其形成具有一定透水性和强度的结构，在地基或者护坡中可以应用此结构。和设置泄水孔相比，土工模袋的施工更加便捷，并且反滤和排水效果更好。可以用薄形的土工织物包裹土工复合排水材料，实现土工织物排水性能优化、降低排水结构内部渗透入小颗粒的概率，避免阻塞排水通道。在路基路面纵横向排水系统中或者支挡结构墙后的反滤排水系统中可以应用复合土工排水材料。

3．5对新、旧路基衔接应用

公路工程改扩建施工各种常常需要进行新旧路基路面的衔接，在结合位置非常容易出现的一种现象就是不均匀沉降。可以说，不均匀沉降已经成为困扰公路改扩建施工的一大难点。如果施工人员没有合理处理新旧路基接合位置，一旦在后期运行中发生错台现象就会进而造成开裂，对公路质量安全产生严重不良影响，甚至引发交通事故。为了将不均匀沉降问题尽量减少，需要合理处理新旧路基交接部位。首先需要处理新路基部分，然后按照台阶形状挖掘原路基，开挖按照0．5～0．8m台阶高度、1．0～2．0m台阶宽度逐级完成，到最后一级台阶宽度应当≥2m。然后将土工合成材料顺着路线铺设，将其铺平扯直，避免重叠、扭曲、褶皱。新路基铺设的土工合成材料长度大于2m从而实现土工合成分别落在原路基和新路基尚，尽量保持新就路基填料一致。采用分层填筑的方式填筑台阶，逐层压实。

3．6对隧道内的路面应用

隧道内岩层局部会存在较高的水位和较大的水压力，容易出现地下水反渗的情况，如果没有采取有效的排水设施，那么长此以往会导致路面遭受地下水的浸泡腐蚀，影响路面结构。隧道路面的结构层大多为混凝土材料，基层防水性不佳，将土工合成材料铺设在混凝土路面和基层之间，同时做好排水管的设置可以有效避免地下水对路基产生侵蚀，降低地下水对路基路面的影响。土工合成材料能够将反渗的水绕到两侧排水沟中将路面干燥性提高，保证通车安全。

4结语

在公路工程中，土工合成材料能够解决很多施工中的难题，能够达到排水、加固、隔离等诸多效果，有助于工程成本的控制，有助于施工效率和工程质量的优化。当前土工合成材料已经在很多公路项目中应用，取得了良好的效果。在未来发展中，应当进一步改进创新，提升土工材料的各项性能。

参考文献:

［1］马凌，蒋朝旭．农村公路水泥板块“白改黑”界面材料性能研究［J］．中国公路，2020(20):106-107．

［2］李晓朔，黄敬云．高速公路路基施工中土工格栅技术的应用［J］．交通建设与管理，2020(05):92-93．

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

［4］孙守宝．加宽土工格栅加筋施工技术在公路路基中的应用［J］．四川水泥，2020(03):36．

篇9

关键词：路堤；软基；加筋土；施工工艺；质量控制

1、路堤加筋土施工工艺与质量标准

路堤加筋可依据边坡坡度及设计目的等情况，采用堤身全断面加筋及边坡长短筋间隔加筋的方式。加筋材料主要是常用的土工合成材料，即土工格栅、土工织物、土工格室及土工网等。路堤加筋一般以土工格栅的使用最为普遍，尤其用于加筋用途时，宜选用强度高、蠕变小及粗糙度大的土工格栅。

1.1 施工工序与要求

1.1.1 施工放线

按照设计要求准确地放出路堤边线的标志线，用石灰或其他方式进行标志并保护。为保证路堤土充分压实，施工时路堤实际填筑边线要宽于设计边线，每边不少于30cm。根据相关规范和设计文件的要求，在铺设土工格栅前，首先应清除表土，然后进行路堤填筑，按照文献的要求对每层填土进行压实。为保证土工格栅不被填土表层坚硬凸出物刺破，填土表面严禁有碎石、块石等坚硬凸出物。

1.1.2 铺设土工格栅工序

（1）按照要求剪裁相应的加筋层的土工格栅长度，对于包裹式土工格栅加筋路堤，其土工格栅的长度应包括筋带稳定长度、筋带包裹长度和筋带外露长度三者之和。

（2）铺设包裹式土工格栅时，土工格栅的长度要满足锚固要求，尤其在坡面外侧必须预留出包裹所需的格栅长度；土工格栅的下承层路堤表面填土要平整、密实，且不能有坚硬的凸出物；土工格栅铺设要平顺，在路堤横向倾斜度不宜大于5%，保证土工格栅拉紧、拉直和不褶皱。顺路线方向，相邻土工格栅应合理搭接，并用U 形钢筋钉固定。土工格栅之间的摩擦力要小于土工格栅与填土之间的摩擦力，故要求相邻土工格栅之间的搭接宽度尽量小，搭接长度一般不小于10c，。

（3）为使土工格栅在碾压过程中少出现褶皱，除在相邻两幅格栅搭接处使用U 形钢筋钉固定外，还需要在一副格栅中用U形钢筋钉固定。U形钢筋钉按照梅花形布设，布设间距以90cm左右为宜。

1.1.3路堤填土压实

填土的铺筑、压实按照公路路基设计、施工规范要求进行，填土厚度一般不超过30cm，填土含水量应控制在最佳含水量范围内，填土压实度要满足设计要求。除以上正常的路基施工要求外，还应注意以下事项：

（1）土工格栅铺设好以后，要及时填土覆盖及碾压，防止土工格栅受阳光等紫外线照射老化。

（2）接触土工格栅面10cm以内的路基填料，不可有大的坚硬粒料，其最大粒径不大于6cm，以防止填料在碾压过程中损伤土工格栅，从而使单位宽度的土工格栅强度降低。

（3）路堤填筑过程中，首先填筑路堤边坡处，然后依次填筑到路堤内，这样可防止格栅隆起，以免影响土工格栅的铺筑质量。

（4）施工车辆不可在刚铺筑好的土工格栅上行驶，严禁车辆在土工格栅上掉头。

（5）土工格栅加筋路堤，其土体填筑质量不应因加筋而降低质量标准。碾压前先检查填土的厚度和平整度，确定其符合要求后，方可进行碾压。选择碾压机具时，严禁使用羊足碾，以免损伤土工格栅。碾压顺序是先边坡后堤身，碾压轮迹重叠不小于30cm，严禁出现漏碾压的现象。

1.1.4 土工格栅反包裹

将土工格栅折过来包裹住土袋，同时铺设在路堤填土上，并张紧格栅。剪裁下一层土工格栅，重复步骤2～步骤4，铺筑下一层土工格栅。

1.2 施工质量控制与检查标准

由于土工格栅加筋路堤施工过程中，有些步骤难于量化，因此，施工全过程需要安排旁站人员进行外观检查。外观检查项目主要有：土工格栅的张紧程度；土工格栅的破损情况；土工格栅的固定情况，包括U形钢筋钉的固定；填土的粒径控制。

2、加筋土处理软基的工艺与质量标准

土工合成材料应用于处理软土地基时，主要目的是约束地基的侧向变形；均匀化地基基底应力分布；提高地基的承载力；增强路堤的抗滑稳定性。处理软基所用的土工合成材料，应选用强度较高、蠕变较小的机织土工织物或土工格栅，处理方法一般是在路堤的底部铺设单层或多层土工合成材料。

2.1 加筋土处理软基的施工工序与要求

2.1.1 施工放样

按设计要求放出路堤的坡脚线，并做好标志保护工作。进行填筑前的清除表土、回填土的压实及整平工作，同时检验基底土及其承载力是否与设计相符。

2.1.2铺设土工合成材料

（1）铺设土工合成材料之前，首先要检查土工合成材料的破损情况，如织物破裂、格栅断肋等。如有破损应进行修复，破损严重的严禁使用。

（2）尽量采用幅度较宽的土工合成材料，铺设时使其强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向，有利于发挥土工材料纵向强度高的优势。

（3）铺设的土工合成材料不允许有褶皱，要尽量张紧，必要时也可用U形钢筋钉固定。

（4）土工合成材料与其下层表面尽量紧贴，不得因其上填土碾压而移动。

（5）当铺设2层或多层土工合成材料时，相邻的上、下层土工材料接缝要交替错开，错开距离不小于50cm。

2.1.3 铺设砂（砾石）垫层

严格按照设计要求的厚度铺筑砂（砾石）垫层并整平压实，表面严禁有碎石、块石等坚硬凸出物。砂垫层用砂尽量采用中砂，其含泥量不大于5%；垫层所用砾石最大粒径不超过8cm，含泥量不超过10%。与土工合成材料接触的垫层材料，10cm以内最好用砂，否则，在碾压过程中容易损伤土工合成材料。

2.1.4 路堤填筑

加筋砂垫层施工完成后，可在其上进行正常的路堤土填筑。与土工合成材料接触的10cm以内的填土材料，其最大粒径不超过6cm。另外，根据不同软基的具体情况，采取不同的填筑方式。

2.1.5 施工观测

软土地基在填筑过程中，应设置沉降板进行沉降量观测；同时，根据不同的观测目标，布设相应的观测仪器，按时进行测量、记录。通常情况需要测量地基中的孔隙水压力及软基在填筑过程中的侧向变形等。在观测中，一旦发现异常情况，应及时调整填筑进度或修改施工方案。

2.2 加筋土处理软基的施工质量控制

处理软基的加筋垫层的施工质量控制内容主要有加筋材料的物理力学性能、砂（砾石）垫层铺设宽度、厚度和平整度、加筋材料铺设长度、宽度及其搭接宽度等。经检查，物理力学性能指标符号设计要求。同样，应安排旁站人员进行外观检查，即土工合成材料铺设的张紧程度、土工合成材料本身的破损情况、填土粒径的控制及填土摊铺、碾压的施工顺序控制。

3、结束语

本文在现行市政道路加筋土设计、施工规范及成果基础上，结合加筋土工程的施工实际过程，通过仔细分析梳理，提出了加筋土路基在施工过程中所需检查的项目及标准。一般情况下，基本上能满足加筋土路基施工的质量控制要求。根据不同的工程情况，可适当增加特殊检查项目，如加筋材料铺设偏离路基轴线、软基处理时加筋材料的包裹长度偏差范围等。

参考文献

篇10

关键词: 土工合成材料 加筋土挡土墙 设计 破坏

中图分类号：TU476+.4文献标识码： A 文章编号：

1 挡墙的破坏形式

土工合成材料加筋土挡墙的破坏形式主要有三类: ①外部稳定性破坏; ②内部稳定性破坏; ③加筋土挡墙的变形破坏。目前国内外加筋土挡墙的设计主要是基于①、②进行稳定性验算的。

外部破坏一般表现为结构的整体失稳、倾覆等, 其力学行为与重力式挡墙相似, 破坏的主要表现形式有平面滑动、倾覆破坏、地基破坏和深层滑移。内部破坏发生在加筋土体的内部, 主要表现为拉筋材料的拉断破坏、拔出破坏以及由于拉筋和面板连接处的局部应力超过构件的构造强度发生的连接件破坏。变形破坏是指加筋土结构虽未发生整体失稳, 但由于其变形过大而丧失正常的使用功能, 主要包括加筋土挡墙墙面的过大变形和地基的沉降破坏两种形式。在实际工程中, 加筋土支挡结构的破坏往往表现为综合性的破坏,各种破坏形式互相交叉、互相转化。

2 设计方法概述

土工合成材料加筋土挡墙的设计方法很多, 但可归纳为极限平衡法、极限状态法和有限单元法三种。极限平衡法和极限状态法是用于分析加筋土挡墙极限破坏时的稳定安全系数, 有限元法则用于分析加筋土挡墙在工作应力状态和极限破坏状态时拉筋材料的拉力分布与土体变形情况。一个完整的加筋土挡墙的设计分析应包含极限平衡分析、工作应力状态分析及墙体变形量的估算等内容。

2．1极限平衡法

目前, 土工合成材料加筋土挡墙的设计方法普遍采用极限平衡分析方法。该方法是对加筋土挡墙进行稳定性验算, 即分析计算墙体整体结构内、外部稳定破坏所需的拉筋材料强度及应力分配。外部稳定性设计分析是将加筋土体视为具较高强度的复合土体, 再依据传统重力式挡土墙外部稳定性设计分析方法进行计算。内部稳定性设计分析是以锚固楔体法为基础的设计方法, 先假设侧向土压力分布状况, 再计算不同深度处平衡该侧向土压力所需的拉筋材料的强度及应力分配。

德国建筑研究所的DIBt ( Deutches Institutefur Bautechnik) 设计方法已在欧洲广泛使用, 并流行到其它地方。该方法基于锚固楔体法, 但其又有自身的特点。加筋土体墙背侧向土压力设计采用库仑土压力理论, 土体强度采用有效内摩擦角, 基础承载力则采用Meyerhof 分布形式。计算时考虑了改进的太沙基承载力公式, 且考虑由主动土压力产生的合力偏斜作用。内部稳定型分析采用双楔体法, 先估计拉筋的布置, 只着重考虑拉筋的拔出破坏, 采用的破裂面是折线型的,假设滑动面上部沿加筋体边缘且在墙面的不同高度

处, 每隔3°即有一个计算面。此外还有两种特殊的面,在两层拉筋之间而不与拉筋相交的面以及滑动面为拉筋面, 见图1、图2。按照以上各个不同的计算面来验算拉筋的拔出稳定性, 从而确定拉筋的布置。

极限平衡法简单、易行, 所以设计单位多采用该方法。但是由于极限平衡法需要对拉筋、土体、滑动面做出许多假定, 加上人为隔离强度与变形, 与实际情况差异较大, 导致极限平衡法计算结果精度较差, 只能将极限平衡法看作半经验半理论的方法。因此, 通过积累工程经验和进行试验研究、理论分析, 对极限平衡法进行合理的修正, 使其更接近工程实际。

2．2 极限状态法

在极限平衡设计方法中, 直接以土的峰值强度( 或残余强度) 为指标, 给定一个保证结构不发生破坏的总体安全系数, 没有或很少考虑结构的变形。而对于广泛应用的土工合成材料加筋土挡墙来说, 如果在设计中不考虑其变形, 显然是不合理的。

极限状态法自20 世纪80 年代在结构工程中开始使用, 90 年代在岩土工程得到应用。在极限状态法中, 一个特点是同时考虑强度和变形, 即临界极限状态ULS( ultimate limit state) 承受静载荷与活载和功能极限状态SLS( serviceability limit state) 。另一个特点是引入风险系数( 即分项安全系数) 来代替整体安全系数。对基于极限状态设计方法的土工合成材料加筋土挡墙来说, 一是可以考虑不同极限状态下的各种材料之间的应变兼容性, 同时还可以考虑内外部环境对材料耐久性的影响。

随着土工合成材料在加筋土结构中的应用和发展, 其特殊张拉应变特性要求设计上将加筋土结构的边界变形及内部应变协调性直接( 而不再是间接) 作为设计准则来控制和评价结构设计。极限状态设计法的设计思想因此应运而生, 其核心是引入了临界极限状

态分析、功能极限状态分析以及分项修正系数PF( Partial Factors) 的概念。规范BS8006(1995)/FHWA(1997)/AASHTO(1997)/NCMA(1997)等部分采用了极限状态法的思想或在不同程度上已初步解释了极限状态设计法以及分项修正系数的概念。按照BS8006, 对平面状或条带状拉筋材料的加筋土挡墙来说, 其设计方法分为锚固楔体法与粘结重力式法( Coherent Gravity) , 采用的方法与拉筋材料的延伸性有关。BS8006 规定在所有设计情况下, 分项安全系数在考虑完全破坏的极限状态下其值应> 1.0, 若改为功能极限状态, 则其值为1.0; 设计荷载则由土体及拉筋材料的复合性质来提供阻抗能力, 土体强度乘以分项安全系数则为设计强度。拉筋材料若为金属时, 其设计强度

仅需将材料极限抗拉强度除以分项安全系数即得; 至于土工合成材料拉筋, 则需将拉伸蠕变断裂强度与拉伸蠕变应变控制强度分别除以分项安全系数后, 取最小者为设计强度。

2.3 有限元分析方法

土工合成材料加筋土挡墙的有限元分析是一个十分复杂的问题, 涉及到填料、拉筋、地基以及拉筋与填料和拉筋与地基的相互作用等因素。土工合成材料加筋土挡墙的数值计算方法主要分为三类: ①将拉筋单元与土单元分开考虑, 拉筋单元与土体单元之间设接触面单元; ②拉筋与土体合成为一体, 作为复合材料考虑;③将拉筋作为外荷载考虑, 直接作用在土体单元上(仅土体单元)。与极限平衡法相比, 有限元分析的优越性是将加筋土挡墙的变形协调和应力平衡结合在一起, 克服了传统的极限平衡法将两者完全分开的局限。该方法不仅能计算出土体中各点的位移、应力、应变和应力水平, 提供受荷后土体与拉筋的应力场和位移场,还能在计算中考虑土体的非均质和非线性、土体与拉筋随时间的变化、施工程序和荷载变化情况, 而且还可以模拟某些复杂性质和过程。这些都弥补了极限平衡法的不足, 但是由于有限元法的参数需要进行复杂的试验来确定, 加上难以对破坏进行定量的判断, 限制了有限元法在实际工程中的应用。