土工合成材料应用与施工技术浅析

摘要：土工合成材料时岩土工程中以高分子聚合物如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚酯（PER）、聚酰胺（PA）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚氯乙烯（PVC）等为原料制成的各种人工塑料板、土工网、土工格栅、土工垫、土工绳索之魄以及由两种以上的土工合成材料或与其他有关材料复合而成的复合型土工材料。本文现就土工合成材料的应用与施工技术做浅要分析。

关键词：土工 合成 复合 聚合物

前 言

在我国，土工合成材料在岩土工程等领域的应用历史较短。近年来，国内外开始采用土

工合成材料结合植草进行边坡防护和绿化。目前，土木合成材料已广泛地运用到道路工程、建筑工程、海港工程、矿山工程、军事工程以及水利工程领域。

一、土工合成材料的分类

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它是以人工合成的高分子聚合物（如苏联、化纤、合成橡胶等）为原料制成的各种类型的产品。《土工合成材料应用技术规范》（GB5020-98）将土工合成材料分为四大类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。

二、土工合成材料的功能

土工合成材料的功能是多方面的，综合起来主要有一下几个方面：

1、过滤作用。

把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，可以有效地组织土颗粒通过，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穿过织物自由排出，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。这方面的产品有无纺土工布、有纺土工布。适用于排水盲沟外包过滤层、挡土墙回填土中排水系统的滤层和道路基层与地基之间的隔离层等。

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，沿着材料的平面排至体外。这方面的产品有沥青土工膜、聚合物土工膜、复合土工膜、排水板、排水管等。适用于高填路堤内部的垂直排水或水平排水、软基处理中的垂直排水等。

3、隔离作用。

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，或把土、砂、石料与地基或其他建筑物隔离开来，以免互相混杂，失去各种材料和结构的完整性，或发生土粒流失现象。这方面的产品有无纺、有纺土工布、土工网、土工格栅等。适用于路基与软弱地基之间的隔离、路基与碎石基层之间的隔离等。

4、加筋作用。

土工合成材料埋在土体中，可以扩散土体的应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体侧向位移；还可增加土体和其他材料之间的摩阻力，提高土体及有关建筑物的稳定性。这方面的产品有土工网、单（双）向土工格栅等。适用于加固软弱地基、加强高陡边坡的稳定性、加筋土挡土墙、包裹式挡墙等。

5、防渗作用。

土工合成材料可以防止液体渗漏、气体挥发，保护环境或建筑物的安全。用于防渗的土工合成材料可选用土工膜、符合土工膜、土工织物膨润土垫及复合防水材料。适用于沿河路堤边坡防止水进入路基土、渠道防渗等。

6、防护作用。

很多种土工合成材料对土体坡面可以起防护作用，可将土工布、混凝土膜袋、织物软体排等材料用于路基的边坡防护，防止路面反射裂缝等防护工程中。做防护用的土工合成材料很多，如土工布、土工格栅、土工网、土工三维网垫、土工格室、土工织物、土工膜、土工膜袋、聚苯乙烯板块等。

7、减荷功能。

例如，利用泡沫塑料质量轻、变形特大的特点，用以代替工程结构中某些部位的填土，可大幅度减小其荷载强度和填土产生的压力，这就是所谓的减荷功能。

8、隔热、保温功能。

有的土工合成材料具有很好的隔热、保温性能，在严寒地区修建的大型渠道和道路工程中，使用这种土工合成材料作为渠道保温衬砌和道路隔离层时，主要是利用其隔热、保温功能。

在实际应用中，土工合成材料通常同时发挥着数种功能，例如，排水和过滤、隔离和防冲经常是联系在一起的。

三、土工合成材料材料

1、过滤及排水。

可根据工程过滤、排水需求，合理选用土工符合材料和土工管等。采用土工合成材料作过滤、排水设施的主要工程有：

（1）铁路、公路过滤、排水设施。（2）挡墙后排水系统。（3）岸墙后排水系统。（4）隧洞、隧道衬砌后排水系统。（5）土石坝过渡层，灰坝、尾矿坝过滤层。（6）防渗铺盖下排水、排气系统。（7）农田水利工程、减压井、农用井等外包体。（8）地基处理塑料排水带预压工程。

2、隔离。

（1）铁路道碴与路基之间的隔离层，或路基与软弱地基之间的隔离层。

（2）公路基层碎石与路基或地基之间，飞机场、停车场、运动场面层与地基之间的隔离层。

（3）在土石混凝土河坝中，隔离不同的筑坝材料。

（4）在裂隙发育的岩基，或者卵石、砂卵石地基上修建土石坝，用做坝体与地基之间的隔离层，有时还可起加筋作用。

（5）石笼、砂袋或土袋与软弱地基之间的隔离层。

（6）人工填土、堆石或材料堆场同与地基之间的隔离层。

（7）其他如在水中（江、河、湖、海）抛填土石方，将土工织物铺放在水下，其隔离作用。也可起过滤加固作用；在人行道混凝土板下，有时也铺放土工织物作为隔离层等。

四、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，在阳光照射下易老化，使其强度降低。尽管在制造时采取了一些防止老化的措施，在地下或水下能正常使用几十年，但和其他物质一样老化是不可避免的，对永久性建筑物而言，当然寿命越长越好，因此在各个环节都应注意保护，使其老化速度尽可能地减慢。

对于防汛用土工合成材料，应提前备料，需要加工的，如各种型号尺寸的软体排、滤水软体排等，要在汛前加工完毕，存放在专门的仓库中备用，并要避免阳光的直接照射。因土工织物质地柔软，存放在仓库时，易被老鼠咬，要注意防鼠；苇根等植物会穿破土工织物，因此仓库地坪要平整，注意清除杂草。

产品在工地存放时，一般应搭设临时存放遮棚，如果工期较长，或由于某种原因，土工合成材料较长时间受阳光照射，应用前要进行必要的物理性能指标测试，合格后才能使用。当土工合成材料的种类较多、用途不一时也应分别存放，并标明性能指标和用途等。存放时还要注意防火等。

五、土工合成材料的施工要求

1、施工前检查。

2、备料。

3、土工合成材料接面的处理。

4、铺设松紧度控制。

5、拼接与连接。

6、铺设时施工人员应穿软底鞋，不得抽烟，以免损伤土工合成材料。

7、铺设后要严格检查，发现有破损，应立即修补或更换。同时要注意施工时防止阳光的暴晒，铺设后应及时铺设保护层。

8、回填不得有损于土工合成材料，尽管铺设面清除杂物后土工织物不宜损坏，但也要避免大块石等硬物的抛砸。土工膜保护土层厚度一般为300～400mm，寒冷地区应适当加厚。

9、观测仪器的安装等要根据施工情况及时进行，施工中要注意保护。

六、结束语

关于土工合成材料，随着科技的进步，越来越多的土工合成材料出现在各类土方工程施工中。结合工程施工条件，合理运用土工合成材料，对建筑施工有着事半功倍、一举多得的效果。