土工合成材料范文1
关键词：土工合成材料；反滤 排水；隔离；防渗； 防护；加筋
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。
土工合成材料在土工程中的应用，主要有反滤、排水、隔离、防渗、防护和加筋等多种作用。但必须指出，在工程实际应用中是几种应用的组合，有的是主要的，有的是次要的。例如，对松砂或软土地基上的铁路路基，其隔离作用是主要的，而反滤和加筋作用是次要的；而软土地及上的公路路基，则加筋作用是主要的，而隔离和反滤作用是次要的。以下分别阐述各种作用。
一、反滤作用
在渗流出口区铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的砂砾石滤层一样，均可提高被保护土的抗渗强度。对这方面国内外都进行过不少研究。
多数土工材料在单向渗流的情况下，在紧贴土工合成材料的土体中，发生细颗粒逐渐向滤层移动，同时还有部分细颗粒通过土工合成材料被带走，遗留下较粗的颗粒，从而与滤层相邻一定厚度的土层逐渐自然形成一个反滤带，阻止土粒的继续流失，最后趋于稳定平衡。亦即土工合成材料与其相邻接触部分土层共同形成了一个完整的反滤系统。将土工合成材料铺放在上游面快事护坡下面，起反滤和隔离作用；同样也可铺放在下游排水体（如电排水或棱体排水）周围起反滤作用，以防止管涌；也可铺放在均匀土坝的坝体内，起竖向排水作用，这样可有效的降低均质坝的坝体浸润线，提高下游坝体的稳定性，渗流水沿土工合成材料进入水平排水体，最后排至坝体外。具有这种排水作用的土工合成材料，要求在纵向（即土工合成材料本身的水平方向）有较大的渗透系数。
具有相同孔径尺寸的无纺土工合成材料和砂的渗透性大致相同。但土工合成材料的孔隙率比砂高的多，土工合成材料的密度约为砂的1／10，因而当土工合成材料和砂具有相同的反滤特征时，则所需土工合成材料质量要比砂少90%。此外，土工合成材料滤层的厚度为砂反滤层1／100至1／1000，其所以能如此，是因为土工合成材料的结构保证了它的连续性。为此，在具有相同反滤特征条件下，土工合成材料的质量仅为砂层的1／1000至1／10000。
二、排水作用
具有一定厚度的土工合成材料有良好的三维透水特征，它除了可作透水作用外，还可使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，构成水平排水层。
三、隔离作用
在修筑道路时，一般路基和路床顺次施工，运营时由于荷载压力和雨水的通过，使路基材料、路床材料和一般材料都混合在一起，使原设计的强度、排水和过滤的功能减弱，为了防止这种现象的发生，可将土工合成材料设置在二种不同特性的材料间，不使其混杂，但又能保持统一的作用，起渗透膜的作用，防止软弱土层侵入路基的碎石，不然会引起翻浆冒泥，最后使路基和路床的设计厚度减小，导致道路的破坏。
在铁路工程中，铺设土工合成材料后籍以保持轨道的稳定性，并减少养护费用。土工合成材料也可用于材料的储存和堆放，避免材料的损失和劣化，对废料还可有助于防止污染。
用作隔离的土工合成材料，其渗透性应大于所隔离土的渗透性，在承受动载作用时，土工合成材料还应有足够的耐磨性，当被隔离材料或土层间无水流作用时，也可用不透水的土工膜。
四、防渗作用
土工膜和复合土工合成材料可以防止液体德尔渗漏，气体的挥发和保护环境。可用于土石坝和库区的防渗；渠道、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；可用于修筑施工围堰等。
五、防护作用
土工合成材料对土体或水面可起防护作用，如防止河岸或海岸被冲刷；防止土体的冻害，防止水面蒸发或空气中的灰尘污染水面。
六、加筋作用
当土工织物或土工隔栅埋设在土体内适当位置，依靠它们与土界面的相互作用（摩阻与咬合），限制了土体的侧向位移，提高了土体的强度和稳定性，其应用范围有：加固土坡和堤坝、地基及挡土墙。
土工合成材料在路堤工程中的作用有：1、可使边坡变陡，节省占地面积；2、防止滑动路堤通过路堤和地基土；3、防止路堤下因承载力不足而破坏；4、跨越可能的沉陷区。
由于土工合成材料有较高的强度，又具有较好的柔性，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中，铺设的土工合成材料将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。在软土地基上家和后可能会产生蠕变，对铺设土周围的地基土会引起侧面隆起。如将土工合成材料铺设在软土地基的表面，由于土工材料承受拉力和土的磨擦作用，组织了地基土的侧向挤出，从而减小了变形增大了地基稳定性。在沼泽地、泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工合成材料最为重要的用处之一。
在挡土结构的土体中，每隔一定垂直距离铺设加筋作用的土工合成材料时，对临时性的挡墙，可只用土工合成材料包裹着砂来填筑。另外，由于这种类型的墙面往往是不平整的，所以通常用表土覆盖的墙面同时也可防止日光紫外线的照射对土工合成材料的强度损伤。对于长期使用的挡墙，往往都采用混凝土墙板。■
参考资料
土工合成材料范文2
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
土工合成材料范文3
关键词：土工织物 防汛 抢护
1、前言
正值汛期，各地堤坝工程险情迭出。在汛期中如何针对不同的险情应用土工合成材料进行抢险防护是一个急需解决的问题。
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它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、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。土工合成材料不仅具有较高的强度。而且具有抗冲、耐磨、耐腐蚀和重量轻等特点。
我国在利用天然纤维材料和织物进行防汛护堤、抢险、堵口方面已有很久的历史，但利用土工合成材料来防汛抢险还是一项新技术。随着我国经济建设的发展和对土工合成材料功能和特点的逐渐认识、研究、土工合成材料将越来越广泛地应用于水利水电工程的抢险等工程中。
2、防汛、抢险的传统材料和土工合成材料的特点
堤防、涵闸等各类建筑物的安全渡汛主要采取两个层次的措施：第一是防护，就是避免险情发生；第二是抢险，即一旦险情出现，要迅速采取有效措施消除险情。防汛、抢险最常用的传统材料主要为土料、砂料、石料以及草袋、麻包等，它们作为防汛用材已历史悠久，效果良好，仍然是当前防洪、抢险的主要材料。这些材料虽然有来源广、数量多能就地取材等许多优点，但也存在重量重、体积大、运输困难、施工劳动强度大、施工速度慢、工程质量不易保证等不足。
土工合成材料中的土工织物一般都具有较高的强度，单位质量轻、透水性强、防腐及耐磨性好的特点，同量它还具有以下几方面的功能和作用：
（1）排水功能：土工织物能截断与汇集土体中的渗水，并能将渗水沿垂直织物平面或平行织物平面排出土体；
（2）反滤功能：由于土工织物构造上的水力学特性，在它排出渗水的同时，能拦阻土体颗粒不被带出；
（3）隔离作用：土工织物可能把不同性质或不同级配的土石料隔开，以免互相掺杂，从而可以保证施工质量；
（4）对土体的加筋作用：土工织物有较高的抗拉强度，在土体中可以约束土体的应变，提高土体的综合变形模量，减小土体变形，改善土体的受力状况。
土工织物这些功能和特性，可以克服或改善传统材料的缺点或不足。此外 ，土工织物施工工艺简单，易保证工程质量，施工速度快，工程造价低（与传统反滤材料相比，可节约投资三分之一到二分之一）。因此对于防汛抢险这种时间性非常紧迫的工程，土工织物将成为一种十分理想的新材料，特别对一些缺土缺砂石料的地区更具有特殊的价值。
3、土工织物在防汛抢险中的应用
汛期江河水位高涨，常居高不下，有时还受到大风大浪侵袭，对于堤防薄弱环节，常容易酿成险情。堤坝工程的主要险情有：迎水坡发生大面积塌落，堤坝内出现贯通水流通道和裂缝，下游出现管涌、流土及成片泡泉，下游坡出现大面积散浸，洪水漫顶等。现针对最常见的险情提出抢护方案。
3．1 堤坝坍塌险工的抢护
当堤坝上游有大面积塌落险情时，可采用覆盖软体排防护，如图1和图2，这种险情大多要分秒必争地进行抢护。
图1 抢险用软件体排结构
1-φ5mm纵向拉筋绳；2-φ10mm缆绳；
3-纺织布条；4-抢险排体；5-φ60cm纵向土枕；
图2 风浪险工抢护软体排示意图
6-φ5mm定位引绳；7-横枕；8-φ20mm
1-木桩；2-堤顶；3-排体；4-压载纵枕；
间距20mm；9-水流方向
5-碎石横枕；6-2倍波高
沉排抢险施工方法如下：
（1）展排体。将排体运到险工段，放在对应的堤顶上，并展开。
（2）横枕装载。指抢险队要把装满土的编织袋放在横枕中心线上，折转枕布将对于尼龙绳头捆在一起，就成装土横枕。
（3）滚排成捆。抢险队站在横枕一侧，滚排成捆，后将捆搭到迎水坡堤肩处。
（4）打桩挂排。在纵枕对应的堤顶上打桩4-6根，将纵向拉筋绳拴在桩上，松紧要适度，使排体沉好后，上端超出水面为准。
（5）沉排护险。抢险队面向迎水坡，往下推滚排体，使排体沉到预定位置，并在上游侧拉紧横向拉筋绳，固定排体位置，避免移位和翻转。
（6）纵向压载。抢险队分成四组，同时向指定竖袋内投入装土的编织袋，直到装出水面为止。
3．2 管涌险情的抢护
由于渗流的作用，汛期堤坝及地基基础薄弱处往往发生渗透变形，产生管涌、流土、滑坡等险情，如不及时处理，就将危及堤坝安全。采用土工织物作为滤层，应对可能出现渗透破坏的堤段取土，进行试验计算，确定土工织物型号，然后选购所需土工织物。但在防汛抢险时，有时来不及试验，只能凭经验处理。
使用土工织物对管涌险情的抢护，其施工方法是：
（1）将泉眼周围或严重散浸的地面整理平整，清除草皮杂物以及尖角石块。
（2）如泉眼较小，可以用整块的土工织物盖住泉眼，如泉眼较大或连片泉眼，则应将土工织物互相搭接并用线缝起来，或采用化学粘合。搭接宽度一般为15-20cm。在松软的土基或水下施工时，搭接宽度应取40-60cm。
（3）将土工织物盖在泉眼上面，即以重物将其固定，再由周围向中央压易透水的2-4cm粒径的小卵石或小石子，厚度30-50cm。石子上面再压块石或混凝土块，最后形成中心高，四周低的压重体。
（4）铺放土工织物的面积取决于泉眼的大小和严重渗水段的范围，其面积应大于需要保护的渗水范围0.5m以上，土工织物施工如图3所示。
图3 管涌险情的抢护示意图
施工时应注意以下两点：
第一，当管涌处水压较大，土工织物覆盖其上后，往往被水柱顶起来，一般说，这是压重不够，应当继续填压石子，也可以用草袋装石子压上去，直至压平为止。
第二，当有些冒砂孔比较大时，将土工织物盖在上面，加压重后就会凹下去，甚至会将土工织物撕破。遇于这种情况，应当在孔内先用大石子，小石子瓜子片将孔洞填平（可略高于附近地面3-5cm）以分散集中的渗流。在瓜子片，石屑上面铺放土工织物并按前述办法加压重。
土工织物铺放以后，开始由于土体中微粒子被渗水夹带出来，水色变浑浊，历经一段时间后，若水质变清，说明此时土体内部颗粒不再流失，土工织物已起导渗作用。
3.3 大面积散浸险情的抢护
有些土堤、坝构筑土料杂乱或施工质量差，挡水以后，随洪水位升高，水压增大，浸润线相应抬高，其渗漏也随之出现，最后水流从背水坡渗出。若渗流量过大，出现浑水，背水坡松软，有滑坡，塌陷等险情时，宜用土工织物反滤排水，以稳定坝身。土工织物用于土坝散浸排水方法有两种，一是用土工织物作贴坡排水，二是堤坡开挖导渗沟，沟内放土工织物，上面填塞小石子。
3.3.1 贴坡排水法
使用土工织物作贴坡排水，一般应考虑以下因素：
（a）土工织物的物理特性（开孔大小和分布、厚度、压缩性）；
（b）被保护土的物理力学特性（颗粒大小分布、孔隙率、渗透系数）；
（c）水力条件（渗透方向是单向或往复渗透）
（d）作用于土工织物上的力及土工织物应具备的抗拉抗压、撕裂强度等。
用土工织物贴坡排水的施工方法是，先整平堤坡，或用砂填平，然后平铺土工织物。土工织物一般铺设在比逸出点高0.5-1m以上。然后在土工织物上铺放石子，石子上面可以放块石。施工时，不穿带钉子的鞋子作业，以免将织物扎破。织物之间搭接用线缝或用化学粘合剂粘合，搭接宽度一般为15cm左右，如图4。
图4 贴坡排水法示意图
当渗透水通过土工织物排出以后，可以在堤脚开挖一条导渗沟，将集流引出，同时沟内也铺放土工织物。排水沟要开挖平整，土工织物要紧贴排水沟底和两侧，并与堤坡，坝坡的土工织物搭接粘牢，最后在沟内填放石子和片石压重。
3.3.2 开挖导渗法
其施工方法是：从浸润线逸出点沿坡面至堤脚开挖若干横向沟（即垂直于堤身纵向轴线）沟的间距一般5m左右，沟深0.3-0.5m，宽0.3-0.8m，沟内必须开挖平整，然后铺放土工织物，在织物上面放小石子。土工织物放入沟内要预留一定宽度的织物在沟外，而且留在沟外的织物需盖上草席，以减少日光照射。如图5。
图5 开挖导渗法示意图
4、结论与建议
（1）塌岸险工抢护、管涌、下游坡散浸、开沟导渗等险情抢护，排体透水编织布效果较好。
（2）用土工织物防汛抢险，汛前必须缝制好各种抢险排体。根据可能出现的各种险情，相应备好抢险排体，一旦遇险就可立即抢护。否则会贻误时机，造成不必要的损失。
（3）防汛备用土工织物材料，应按险情种类的需要去准备。
（4）土工织物用于防汛抢险新技术，在确保堤坝安全渡汛方面有着重要意义。在堤岸多有树木的情况下，必须常规抢险技术与土工织物抢险技术结合使用。汛前要组织快速抢险队，做好培训和实践演习。人员要少而精，一般30-50人即可。
土工合成材料范文4
关键词：土工合成材料；路基处理；施工特点；计算
深圳位于大陆架最南端，北面靠山南面环海，西部为滨海平原，软土层广泛分布。改革开放三十多年来，经济发展迅猛，土工合成材料早已被应用到路基处理中，相较其他路基处理方法，土工合成材料加筋法在路基的抗撕裂、耐久性等性能方面具有较高优势,同时并具有具有施工简单、工期短、效果显著的特点。
一、加筋法及其应用条件
加筋法处治是在路堤底部铺设土工合成材料,以加强路堤抵抗地基不均匀
沉降的能力,主要适用于软土厚度较小、分布范围较广(＞100m)的路段。软土
厚度d＜3m,其下为稍密，中密状卵砾石层或基岩,分布于开阔的冲积阶地或
剥蚀残积准平原中,连续分布长度l＞150m,可用此法处治。加筋法可避免大
面积的换填,处理效果较好,且利于环保。
由受力计算可知,筋带越靠下部对稳定性的贡献越大,这就是《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第336条规定“土工合成材料应尽量设置于路堤底部”的原因；同时为了路堤排水条件良好和避免材料受不良化学物质侵蚀,第333条又规定了“材料不宜直接设置在原地面上”,因此加筋处理软基最好采用土工布+砂砾垫层+土工格栅(室)的形式。
二、土工合成材料加筋处理软基的机理
当路堤受到竖向荷载时会作竖向位移,土工合成材料就会产生一个轴向拉力,同时通过土工合成材料与软土地基的界面摩擦,对软地基施加了一个与轴向拉力同向的侧向约束力,限制土体的侧向变形,均化了地基应力的分布,限制了软土基的不均匀沉降,从而提高了软土基的承载力。
三、土工合成材料在路堤加筋处理中起到的作用
1.加筋
土工合成材料置于土体中,可以扩散土体的应力,传递拉应力,增加土体与筋材之间的摩阻力,限制土体的侧向位移,提高土体的稳定性。
2.隔离
土工布有效防止地基土与垫层粒料混杂,以免粒料挤入软地基中而加大沉降；同时其过滤了渗透上来的地下水中携带的泥浆成分,避免其污染砂粒垫层,削减砂粒间的咬合作用。
四、土工合成材料加筋路堤的稳定性简易计算
土工合成材料加筋路堤的稳定性包括地基与堤身的整体稳定性、堤身稳定性、平面滑动稳定性。各项稳定性的安全系数须符合相关规范要求,如地基为软基时,稳定安全系数应满足《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)的有关规定。在各项稳定性验算时,均应考虑车辆荷载,车辆荷载应根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)规定的方法计算。
1.路堤整体稳定性计算
加筋路堤整体稳定性,采用下式所示的圆弧条分法进行计算,且在计算时应假设若干个穿越地基土的滑弧,以求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。
式中: Wi：第i土条重(kN/m)；
Cqi、φqi：土条i 条底土体粘聚力(kPa)和内摩擦角(φ),由直剪快剪试验确定；
TGCJ：第j土条所受地震水平力(kN/m),按《公路工程抗震设计规范(JTJ004)计算。
其余符号意义如下图所示:
2.路堤堤身稳定性计算
加筋路堤的堤身稳定性,亦采用上式计算, 此时不考虑地震力；在计算时应在堤身范围内假定不同的滑弧,求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。
3.路堤的平面滑动稳定性计算
当堤下地基是浅层软弱土层或相对于路堤荷载浅层地基土强度较低时, 应验算加筋路堤的平面滑动稳定性。加筋路堤平面滑动表现为路堤与地基沿下卧硬土层顶面滑动和地基侧向挤出滑动。
3.1沿下卧硬土层顶面滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-1)式。
3.2地基土侧向挤出滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-2)式。
4．路堤锚固长度计算
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)5.5.4条和《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)3.4.7条都指出路堤加筋应进行锚固长度的计算,要材料深入稳定土层中的锚固长度,不得小于按规范算出来的最小锚固长度Lm,土工合成材料的铺设长度L为滑动面内的长度Ls与锚固长度Lm之和。但在实际软基处理中应为全断面铺设,而不必考虑锚固长度的问题,因为软基稳定性计算时,特别应注意到滑动圆弧的对称性,通常计算成果中都只考虑滑动圆心在边坡左侧的情况,但边坡右侧应会发生相同情况,要兼顾考虑。路基全断面加筋, 路基的整体稳定才会有足够安全的保障,由此《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)的6.4.3.1条对此作了补充,要求按照路堤底宽全断面铺设, 具体设计、施工时应按此条执行。
5.加筋路堤的设计
土工合成材料加筋路堤的设计步骤如下:
5.1根据现场情况,《公路土工合成材料应用技术规范》( JTJ/T 019-98)的3.3.1条和图3.3.1-1~3.3.1-3拟定加筋材料铺设方式。
5.2根据加筋目的、位置初步确定加筋材料, 此材料应经过握持强度、刺破强度、梯形撕裂强度、CBR顶破强度等试验, 满足《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中3.3.1~3.3.5条的要求。
5.3根据规范中规定的原则:多层土工合成材料加筋路堤,各层土工合成材料之间的间距不宜小于一层填土最小压实厚度, 且宜≯≯60cm,初步确定加筋层间距和层数。
5.4根据《公路土工合成材料应用技术规范》式(3.4.4)计算整体稳定性,求得稳定系数最小值。如满足要求则进行第5步,否则调整铺设方式、加筋层间距、层数,重新选定加筋材料,再验算,至稳定系数最小值达到规范要求为止。
5.5在锚固长度方面最好选择全断面铺设,否则按规范的3.4.7条确定锚固长度。
5.6视地基情况按3.4.6条验算平面滑动稳定性,如满足要求则进行下一步,否则调整处治方案。
5.7完善边坡防护、排水等有关措施。
五、软基路堤加筋施工要点
1.铺垫砂砾垫层前需按规范清理表面并平整场地,不允许地表存在突出的硬物。
2.土工布在铺设时,应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。曾有设计单位根据土工合成材料铺设试验结果分析认为:土工布在地基中的变形不超过1%,平铺而不张拉仅发挥材料强度的5%左右,这对材料功能发挥是一种巨大的浪费,说明了土工布的铺设应采取预应力张铺。预应力土工布张铺法是在土工布铺设时预先张拉,施工时用人工将其两端对拉绷紧,再将2m的回折部分用铆钉锚固在边坡上,在其上填筑时配合使用“U”型填筑法。这种做法符合土工布在地基中受力变形的规律,是一种值得提倡的做法, 实践的效果也比较好。
3.砂砾垫层为排水通道, 为了防止垫层石头刺破其上的土工布, 垫层不宜使用粒径过大的石头,宜用级配良好的粒径1~3cm砂砾,要求其含泥量＜3%,渗透系数为6×10-2~6×10-3cm/s,结合地基地面实际情况,砂砾垫层底面要求略向路基边缘倾斜,以利于排水,并以震动压路机碾压使之密实。
4.土工合成材料之间的联接应牢固。土工布的搭接方式比较简单,一般分平接缝、蝶型缝和丁型接缝等3种(见图2)。平接缝施工简便, 工程中采用较多；钉型接缝和蝶型缝施工相对复杂些,但由于用双道缝合线, 有较高的强度,且由于它们的折叠部位厚度较大,会更深入填料中,受拉力同时也受到填料对它的阻力, 从而能提供更大的抗拉力,而丁型接缝由于两块布缠叠在一起,应是最结实的接缝。土工格栅的搭接通常是用撕裂膜绑扎或U型柱钉锚固,撕裂膜的施工相对简便,但是搭接部位强度不高,所以重要工程应用U型柱钉锚固。土工合成材料在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度,且其叠合长度应≮15cm。
5.铺设土工合成材料的土层表面应平整,表面严禁有碎、块石等坚硬突出物；在距土工合成材料层8cm以内的路堤填料,其最大粒径≯6 cm。
6.土工合成材料铺设后应及时填筑填料,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下, 间隔时间不应超过48 h。
7.土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。
8.对软土地基, 应采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料,以形成运土的交通道,并将土工合成材料两端压实。填料不允许直接卸在土工合成材料上面,必须卸在已摊铺完毕的土面上,再由推土机将土往前铺；卸土高度以≯1m为宜。卸土后应立即摊铺。填成施工便道后,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。第一层填料宜采用推土机或其他轻型压实机具进行压实；只有当已填筑压实的层厚＞60cm后,才能采用重型压实机械压实。软基上加筋路堤的填筑速率应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(TJ017)的有关规定。
9.加筋路堤的边坡防护应和路堤的填筑同步进行。在夏季施工防护工作,应及时对坡面的土工合成材料采取临时保护措施,以免土工合成材料被阳光长时间暴晒。
结语
土工合成材料加筋的软土路基处理方法具有工期短、施工方便、效果显著、耐久性较好、环保等特点, 具有很高的推广应用价值。
参考文献：
[1]JTJ/T019-98,公路土工合成材料应用技术规范[S].
[2]JTJ017,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
[3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].人民交通出版社,2004.
土工合成材料范文5
主要用于：堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙、透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙、混凝土坝和土坝的防渗体、渠道的衬砌防渗和施工围堰的防渗等诸多方面。复合土工膜是土工合成材料的一种，一布一膜、二布一膜、三布一膜等到不同产品。现在把防渗土工合成材料的铺设技术和防渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题等方面进行分析和研究。
1、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。
2、渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题
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。
3、防渗
防渗结构设置上、下垫层的目的是保护土工膜不受破坏；下垫层尚有排水、排气作用。
铺设土工膜后，膜下仍可能因缺陷引起渗漏而积水，也可能有土中排出的气体或产生的沼气等，水、气可能顶托土工膜，危及膜的安全，尤其是在大面积的膜下，必须考虑排水、排气措施。
4、工程防渗设计与施工
对含毒矿场的尾矿坝等，有毒物质混入水体将造成环境污染，危及人、畜生命安全，必须严格防止。条文中所述措施是为了确保安全。建议渠道防渗土工膜厚度不小于0.25mm是根据多年的实践经验。土工膜太薄可能产生气孔，也易于在施工中受损，使防渗效果减小。一般生活垃圾和工业垃圾不含毒质或毒质较小，故可采用单层防渗结构。如果这类垃圾也含有毒物质，则应选用双层防渗结构。如含剧毒，甚至要求多层结构。隧道、洞室防渗应采用复合土工膜或合适的防排水材料，是因为围岩（土）中皆有渗水，必须将其通过土工织物或防排水材料流入下方纵（横）向排水沟排走，以确保防渗衬砌安全工作。
5、加筋土挡墙设计
加筋土挡墙采用的筋材有两种。因筋材的抗拉模量不同，墙内填土中的潜在破坏面相异。
目前加筋土挡墙设计有极限平衡法和有限元法两大类。由于筋材、填土以及两者相互作用的本构关系难以准确和协调建立，加之缺乏破坏准则，工程中几乎均采用极限平衡法，后者可作为一种辅助和对比方法。排水设备对保证加筋土挡墙的稳定十分重要。
6、加筋土垫层设计与施工
实践可知，加筋垫层抗深层滑动计算采用圆弧法，得到的稳定安全系数往往提高较少，表明加筋效果很不显著，实际效果却很明显。这说明现有的稳定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析认为，加筋所以发挥明显作用可能与下列因素有关，例如加筋后潜在滑动面可能往深处发展，地基土的侧向位移受到部分限制以及地基中应力分布发生了变化等，而这些有利因素在计算中却未能计入，可见现有分析方法有待改进。我国铁路、公路系统目前在作圆弧滑动分析时，认为首先所加底筋应该是稳定的，即滑动圆弧不应该切断底筋，应将筋材及其上填土视为一整体，为此，潜在圆弧必然下移，稳定安全系数自然有所提高。此项考虑是否符合实际，应通过实践和积累资料来加以验证。由于筋材承受拉力才能发挥其加筋作用。所以建议回填顺序，目的是使筋材始终处于受拉状态。
7、软土地基处理中排水带设计与施工
利用排水带加固地基的目的，即是要求在预定工期内消除地基的规定预期沉降和提高地基土强度。排水带地基设计方法与传统的砂井地基设计相同。利用砂井计算方法时应将排水带断面转化为当量砂井直径。砂垫层所用应为洁净砂料，以保证排水通畅。存放排水带需加封盖，是为保护其不变坏。
土工合成材料范文6
关键词：土工合成材料；公路工程；软基；技术措施；质量
中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）06-0190-01
1 工程概况
某公路线路穿过鱼塘、稻田、芦苇湿地、虾池，地下水位高，地基为软弱土，地基承载力低无法满足设计及施工要求。经研究采用土工合成材料处理公路工程软基。
2 材料方法及原理
（1）合成材料法：在合成材料没有问世之前，最初在处理浅层软土地基时，在软土地基上铺设一层砂，称之为砂垫层，然后在其上铺筑路堤，或挖出部分软土，进行换填材料。在路堤填土和软土之间的砂砾垫层，可起到排水作用，其厚度一般为50cm。或者在软土层上，也可挖去一部分软土，再换填上砂垫层，以起到持力层作用。砂砾垫层横断面，一般为梯形，为减少砂砾垫层用量，亦可做三角形、梯形，甚至做成砂窗格式砂砾垫层以节省材料。用于砂垫层材料，宜采用无杂物的中、粗砂，含泥量应小于3％；也可采用天然级配砂砾料，其最大粒径应小于50mm，砾石强度不低于四级（即洛杉矶法磨耗率小于60％）。砂垫层应比路基边脚宽出500-1000mm，两侧宜用片石护砌，或采用其他方式防护。铺筑时应分层铺筑分层碾压，避免粒料离析，以达到规定的压实度。然而，随着土工材料问世，砂砾垫层和土工格栅、土工布联合应用，在处理浅层地基上，收到良好的效果，得到了广泛的应用。土工材料作为一种新材料问世，使软土地层处理技术迈上一个新台阶。土工材料不是一种单独承重材料，它必须与传统的处理方法相结合，才能收到事半功倍的效果。特别是土工格栅、加筋带、土工布等产品，它们与砂垫层、路基填筑联合作用，才能在提高路堤强度和稳定性方面发挥重要作用。
（2）格栅材料法：在公路上，无论处理浅层软土地基，还是深层软土地基时，都广泛使用土工格栅材料。这种材料是在挤压制成的塑料板材上，成排的冲上孔洞，然后，采取单向或双向拉伸。单向拉伸制成椭圆形孔和单向肋条，则为单向拉伸格栅。双向拉伸成为正方圆角形孔和双向肋条，称为双向拉伸格栅。经过冲孔的塑料板，经过拉拔作用使聚合物分子重新排列，加强了分子之间的联结力，提高了材料抗拉强度5―10倍。为此，用聚烯烃套把芯材纤维套上，组成筋带并拉紧产生预应力，又提高了其抗拉强度，把两组这样的筋带用在交叉处熔接上，组成筋带格栅，或称经编粘焊土工格栅。土工格栅根据制作材料不同，有单向塑料土工格栅、单向钢塑土工格栅、玻璃纤维和涤纶土工格栅。无论哪种土工格栅埋在土和砂中，作为路堤加筋带，土和砂嵌入土工格栅的孔眼中，比土工织物与土砂之间摩擦系数增大80％―90％，能显著地提高路堤整体强度和稳定性。
（3）钢塑复合土工格栅：钢塑复合土工格栅，以钢丝（或其他纤维），经特殊处理，与聚乙烯（PE），并添加其他助剂，通过挤出使之成为复合型抗拉条带，且表面有粗糙压纹。由此单带纵、横按一定间距编织或夹合排列，采用特殊强化粘接的熔焊技术焊接其交接点而成为加筋土工格栅。由钢塑复合拉筋带，按平面经纬成直角，经超声波焊接成型的土工合成材料。由于其抗拉强度大、延伸率低（小于3％）、蠕变小，对土体有较强的嵌锁、咬合作用，它能有效地对软土地基和陡坡路堤进行处理，约束土体的侧向位移，克服土体的不均匀沉降，极大程度地增强地基的承载能力，提高基础的整体性能。适用于各种情况下的地基加固增强措施。
（4）土工合成材料作用机理：在砂垫层中间，铺设一层具有一定强度的土工合成材料，进而使土工合成材料与砂垫层组成的复合体能承受较大拉力，增加了地基土的抗剪强度，提高了路堤的稳定性，同时复合体具有一定的刚度，使上部荷载得到有效地调整，减少土体各部位的沉降差异、提高路堤受力均匀度。由于土工格栅和砂砾垫层组成的复合整体，能承受较大拉力，地基受力变小而均匀，不仅减少了路堤不均匀沉降，而且还可减少地基的总沉降，适应路堤的快速填筑，而荷载的迅速增加，加快了软土的固结作用，从而使沉降加快，减少后期沉降，形成一种良性循环。
3 公路软土地基处理模式
土工合成材料在公路、铁路、水利工程上都得到了广泛应用。公路路基和港口工程规范中规定了其应用方法和技术要求。目前，是用于加固路堤的常见土工材料。土工合成材料属于高分子聚合物，也就是说是有机化合物，用其制成的土工材料，已广泛用作强化路基和路面强度，提高路堤和边坡稳定材料，用作过滤层、排水、防渗、隔离、加筋、防护等方面，收到了显著的经济和社会效益。在处理浅层软土地基时，时常在砂砾垫层上可铺一层土工布，砂砾垫层厚度可减薄到30cm，当地表层为软土时，则先铺土工布后，再铺砂垫层、土工格栅、再铺筑上砂垫层，土工格栅加强了砂垫层整体作用。当表层为非软土时，则先铺砂垫层，后铺土工布，其应用非常灵活。土工布起到过滤作用，土工格栅起到整体作用。公路在处理软土地基时，当软土地层位于地表层，且厚度不大时，按以下一般模式进行处理。
（1）第一种处理模式：砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层。
（砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层）+堆载和超载预压
上述处理模式，适宜一般的、而且比较薄的软土地层处理。当软土地层比较厚，且不超过3m，再辅以堆载和超载预压，加快软土地基固结，加快路堤沉降速度，减少工后沉降量。（2）盐池、鱼塘、泥沼处理方式。
盐池、鱼塘、泥沼甚至稻田地段，虽然地基软弱，但是软土地层位于地表，且厚度小于3m，一般采用采取以下处理模式：
抛填片石+（砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层）+堆载和超载预压
即先抛填片石，辅以重型甚至强夯方式，将片石强行挤入到硬土层上，然后，铺筑砂砾垫层+土工格栅+砂砾垫层，通过预压加速路堤沉降，以达到工后路基稳定的目的。预压法适用处理淤泥、淤泥黏性土和冲填土等饱和黏性土地基。
4 不良地基公路施工技术措施
（1）施工放样:施工前放出线路中心桩、原地面高程、路基边线路基坡脚加宽0.5m，并撒出白灰线，控制铺筑土工格栅的宽度。
（2）土工格栅铺设:第一层砂垫层碾压完毕后，经监理工程师检验合格后铺设土工格栅。施工用的土工格栅为双向钢塑土工格栅，土工格栅的屈服力、伸长率及外形尺寸，符合设计要求，其存放、运输满足规范规定。铺设土工格栅前，应将场地平整好，清除碎块石等坚硬凸出物。铺设时，应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向，网与网之间搭接20cm，横向搭接30cm，并在接头上每隔2m钉一枚钉，使一幅格栅网形成一个整体。土工格栅上第一层填料摊铺压实时，采用轻型推土机或装载机碾压。当填料填筑厚度大于60cm后，才能采用重型压路机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤轴线方向行驶。填筑时沿土工格栅两侧边缘轻卸填料，形成施工便道，再由两侧向中心平行于路堤中心对称填筑。
（3）施工主要技术控制措施：距离土工格栅8cm以内的路堤填料，其最大粒径不得超过6cm。用人工配合平地机和压路机整平铺设土工格栅的路基表面，确保路基表面平整度小于10mm，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物，以免对土工格栅造成损害。土工格栅铺设过程中，在有褶皱的地方用人工拉紧，必要时采用插钉等措施固定土工格栅于填土层表面。土工格栅摊铺以后，立即进行路基填筑，避免在阳光下长时间直接曝晒。一般情况下间隔时间不应超过48h；路基填筑过程中，严禁将石料直接抛落于土工格栅上，严禁机械设备直接在土工格栅上进行作业。路基填料应分层摊铺、分层碾压，所选填料及压实标准，应达到设计和规范要求。砂垫层的材料为中砂及粗砂，含泥量不大于3％，砂垫层的宽度要适当大于路堤底宽，一般两侧各宽出0.5m左右，以防止在施工过程中由于施工机械的破坏影响垫层的有效作用。砂垫层施工时，要将砂加密到设计要求的密实度（95％），加密的方法有平振、夯实、插振、碾压法等。砂垫层要无明显粗、细粒料分离，最大粒径不宜大于5cm。
5 结语
公路工程中软基有极大的危害性，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，对道路成不同程度的危害，具体施工还要根据工地的实际情况来选用，有时几种方法可以交替或一起使用。
