土工合成材料范文

土工合成材料篇1

【关键词】土工合成材料；工艺；操作要点；分析

1. 前言

（1）土工合成材料地基系在土工合成材料上填以土（砂土料）构成建筑物的地基，土工合成材料可以是单层，也可以是多层。一般为浅层地基。土工合成材料为岩土工程和土木工程中所应用的高分子聚合物材料的总称。

（2）土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，土工合成材料具有过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护等六大功能及作用。目前国内已经广泛应用于建筑或土木工程的各个领域。

（3）土工合成材料适用于加固软弱地基，使之形成复合地基，可提高土体强度，显著地减少沉降，提高地基的稳定性、用于作档土墙后的加固；用于公路、铁路路基作加强层，防止路基翻浆、下沉；用于堤岸边坡，可使结构坡角加大，又能充分压实，可代替砂井。此外.还可用于河道和海港岸坡的防冲；水库、渠道的防渗以及土石坝、灰坝、尾矿坝与闭基的反滤层，可取代砂石级配良好的反油层，达到节约投资、缩短工期、保证安全使用的目的。

2. 土工织物的作用

在土工合成材料中土工织物的优点是质地柔软而重量轻，整体连续性好，施工方便，抗拉强度高，耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好。无纺型的当量直径小，反滤性好，它能与土很好地结合。

3. 施工工艺流程

土工合成材料地基的施工工艺流程如下：

土工合成材料验收土工合成材料加工基层处理检查土工合成材料铺放检查压载稳定表面保护回填验收。

4. 施工操作要点

4.1基层处理。

（1）铺放土工合成材料的基层应平整，局部高差不大50mm。清除树根、草根及硬物，避免损伤破坏土工合成材料：

（2）对于不宜直接铺放土工合成材料的基层应先设置砂垫层，砂垫层厚度不宜小于300 mm，宜用中粗砂，含泥量不大于5%。

4.2土工合成材料铺放。

（1）首先应检查材料有无损伤破坏。

（2）土工合成材料须按其主要受力方向铺放。

（3）铺放时应用人工拉紧，没有皱折，且紧贴下承层。应随铺随及时压固，以免披风掀起。

（4）土工合成树料铺放时，两端须有富余量。富余量每端不少于1000mm，且应按设计要求加以固定。

（5）相邻土工合成材料的连接，对土工格栅可采用密贴排放或重叠搭接，用聚合材料绳或棒或特种连接件连接。对土工织物及土工膜可采用搭接或绕接。

（6）当加筋垫层采用多层土工材料时，上下层土工材料的接缝应交替错开.错开距离不小于500mm。

（7）土工织物、土工膜的连接可采用搭接法、缝合法和胶结法。连接处强度不得低于设计要求的强度。

A.搭接法：搭接长度3001～000 mm，视建筑荷载、铺设地形、基层特性和铺放条件而定。一般情况下采用300～500mm。荷载大、地形倾斜、基层极软，不小于500 mm，水下铺放不小于1000mm。当土工织物、土工膜上铺有砂垫层何不宜采用搭接法。

B.缝合法：采用尼龙或涤纶线将土工织物或土工膜双道缝合，两道缝线间距10～25mm。

C.胶结法：采用热粘接或胶粘接。粘接时搭接宽度不宜小于100mm。

（8）在土工合成材料铺放时，不得有大面积的损伤破坏。对小的裂缝或孔洞，应在其上缝补新材料。新材料面积不小于破坏面积的4倍，边长不小于1000mm。

4.3回填。

（1）土工合成材料垫层地基，无论是使用单层还是多层土工合成加筋材料，作为加筋垫层结构的回填料，材料种类、层间高度、泥压密实度等都应由设计确定。

（2）回填料为中、粗、砾砂或细粒碎石类时，在距土工合成材料（主要指土工织物或土工膜）80mm范围内，最大粒径应小于60mm，当采用粘性土时.填料应能满足设计要求的压实度并不含有对土工合成材料有腐蚀作用的成分。

（3）当使用块石做土工合成材料保护层时.块石抛放高度应小于300mm，且土工合成材料上应铺放厚度不小于500mm的砂层。

（4）对于粘性土，含水量应控制在最佳含水量的±2%以内，密实度不小于最大密实度的95%。

（5）回填土应分层进行，每层填土的厚度应随填土的深度及所选压实机械性能确定。一般为100～300mm，但筋上第一层填土厚度不小于150mm。

（6）填土顺序对不同的地基有不同要求：

A.极软地基采用后卸式运土车，先从土工合成材料两侧卸土，形成戗台，然后对称往两戗台间填土。施工平面应始终呈“凹”形（凹口朝前进方向）。

B.一般地基采用从中心向外侧对称进行。平面上呈“凸”，（突口朝前进方向）。

（7）回填时应根据设计要求及地基沉降情况控制回填速度。 质量验收规定

5.1检验数量。 每单位工程不应少于3点，1000mm2至少应有1点，3000m2以上工程每1000m2至少应有1点，每独立基础下至少应有1点，基槽每20延米应有1点。

5.2基本要求。

（1）施工前应对土工合成材料的物理性能（单位面积的质量、厚度、比重）、强度、延伸率以及土、砂石料等做检验。土工合成材料以100m2为一批，每批应抽查5%。

所用土工合成材料的品种与性能和填料土类.应根据工程特性和地基土条件，通过现场试验确定。垫层材料宜用粘件土、中砂、粗砂、砾砂、碎石等内摩阻力高的材料。如工程要求垫层排水，垫层材料应具有良好的透水性。

（2）施工过程中应检查清基、回填料铺设厚度及平整度、土工合成材料的铺设方向、接缠搭接长度或缝接状况、土工合成材料与结构的连接状况等。

土工合成材料如用缝接法或胶接法连接，应保证主要受力方向的连接强度不低于所采用材料的抗拉强度。

（3）施工结束后，应进行承载力检验。

（4）土工合成材料地基质量检验标准应符合表3规定。

参考文献

[1]王靖涛，丁美英，李国成，桩基础设计与检测，[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.

[2]GB 50007～2002建筑地基基础设计规范。北京：中国建筑工业出版社，2002.

土工合成材料篇2

关键词 土工合成材料；试验；土工； 施工；问题；措施

中图分类号 TV871 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0143-01

土工合成材料是20世纪出现的一种新型的岩土工程材料，使用初期品种较少，主要为土工织物和土工膜两大类。早在20世纪50年代土工织物被成功地作为滤层材料替代砂石粒料反滤层，而土工膜应用得更早，在30年代末40年代初即用于水池、水渠的防渗。我国于60年代中期将土工膜用于渠道防渗、裂缝堵漏，70年代应用土工织物作防冲材料及加固地基等取得良好效果。土工合成材料的大规模应用始于20世纪80年代。这种新型材料以其良好的工程性能，及其具有重量轻、强度高、生产工厂化、质量稳定、施工方便，价格低等优点深受岩土工程师们的欢迎。

1 土工合成材料种类及工程应用

土工合成材料是以高分子聚合物为原材料，用人工合成的方法制成的合成材料。高分子聚合物的种类很多，最常用的聚合物有聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯5种，在实际工程中通常根据这5种原材料的纤维强度、相对密度、软化点、耐酸碱及耐久性等特性供工程选材时参考。土工合成材料制品近年发展很快，远远超出早期土工织物和土工膜两大类，众多产品如何分类至今没有统一准则。在《土工合成材料应用手册》将土工合成材料分为4大类：①土工织物，包括机织土工织物和非织造（无纺）土工织物；②土工膜；③特种土工合成材料，如土工格栅、土工网、土工垫、土工格室、土工膜袋，土工泡沫塑料等；④复合型土工合成材料，如复合土工膜、塑料排水带等。这种分类的好处是概括性强，不断出现的新产品可方便地归人，例如近年用得较多的高强加筋带、玻璃纤维土工格栅可归入特种土工合成材料一类中，而软式排水管、塑料盲沟可归人复合型土工合成材料一类。土工合成材料的功能是多方面的，通常把它概括为6种基本功能：①反滤功能；②排水功能；③隔离功能；④加筋功能；⑤防渗功能；⑥防护功能。这6种功能有的可以明确分清楚，有的不易分清。实际应用中土工合成材料往往同时兼备几种功能。任何应用土工合成材料的工程几乎都存在隔离作用，用于过滤作用的土工织物往往同时伴随排水作用。在进行土工合成材料设计时，需明确主要的、次要的和附带的功能。

2 土工合成材料常规试验

常规试验为最常用的、操作较简单的基本试验，包括物理、力学和水力学性能试验。目前用土工直剪仪进行小尺寸的土与土工合成材料界面摩擦试验用得也比较多。

1）物理和力学性能：物理指标为土工织物的重量和厚度。力学指标内容较多，单向受力有条带拉伸、握持拉伸和撕裂3种试验；周向受力试验有圆球顶破、胀破、CBR顶破、刺破及落锥等5种试验。这10项指标测定均可遵循纺织系统颁布的国家标准进行试验。土工合成材料的早期产品土工织物是应用于工程的纺织物。土工织物应用纺织技术制造，因而用纺织品试验标准进行检测，土工织物沿用了纺织品大多数试验方法直到今天。

2）水力学性能：土工织物的水力特性在岩土工程应用中十分重要，在20世纪80年代由岩土工程师们研究和制定了测定土工织物渗透系数和孔径两项试验。不久ISO国际标准通过了渗透系数和孔径试验标准。

3）土一土工合成材料相互作用的界面摩擦特性：工程设计中常需要提供土一土工合成材料之间摩擦系数。在20世纪80年代开展了这方面的研究。其试验设备大多采用土工试验直剪仪和土工试验箱。利用直剪仪作界面直剪摩擦试验，将土工织物固定在上盒底部或下盒顶部，盒内填土进行直剪试验。利用土工试验箱进行拉拔摩擦试验，箱内填土，土工合成材料埋在土中，进行拉拔。这种试验制样较困难，一般常规试验仅用小尺寸直剪仪进行砂土一土工织物的直剪摩擦试验。

3 土工合成材料耐久性试验

1）老化问题：土工合成材料在大气环境中光、水、氧、热作用下，聚合物的分子结构发生变化，力学性能逐渐缓降，产生老化。目前常用老化试验有自然老化法和人工老化法两种。自然老化试验是对铺设在某特定地点及在当地自然条件作用下的土工合成材料，按时定期取样进行物理力学性能测试，可得到强度随时间的衰减情况。这种试验资料能可靠地反映实际情况，得到较可靠的长期强度，然而非常花时间。另一种人工老化试验利用人工气候箱对土工合成材料进行加速老化试验，气候箱可调控光源种类，光照温度和强度等因素。利用光源强度和光照时间，人工老化速度大大高于自然老化，但它与实际有差距，可靠性较差。

2）蠕变问题：土工合成材料具有明显的蠕变特性。材料在某一恒定荷载作用下发生徐变，变形随时间不断增大，达到某一应变后，应变速率逐渐减小，应变缓缓趋向稳定。蠕变研究试验表明，影响蠕变特性的主要因素有：原材料种类，材料承受的荷载水平，材料约束条件，温度等。

3）淤堵问题：淤堵主要发生在用于过滤和排水工程的针刺无纺土工织物中，在过滤过程中织物的孔隙被堵塞。产生淤堵原因可以是物理的、化学的、生物的或其他冻融、干湿等。最常见的是物理淤堵，通过织物的水中所夹带的细粒土滞留在孔隙中或封住孔口；化学淤堵是过滤的水中含有化学溶液，合成化合物滞留孔中；生物淤堵是有的微生物对某种材料有亲和力，滞留土工织物进行繁殖堵塞孔隙。这些淤堵现象可交叉同时发生。

4 讨论与总结

常规试验主要对象是片状土工织物、土工膜。由于这些产品具有良好工程性能，用量逐年增多，其试验方法日趋统一和规范化。此外，为进一步探索材料基本性能的蠕变试验得到广泛重视。土工合成材料问世至今短短几十年，期间产品的种类、用量和使用领域飞速发展，发生了翻天覆地的变化。然而对比土工合

成材料测试情况，似乎有些不相称，有关物理、力学性能指标测试方法基本还是沿用当年纺织品的标准。这些标准的特点是能简单、方便且可靠地反映织物自身的力学性能；可以评价土合成材料的质量、均匀度、强度和延性；可对同类产品进行比较和选择。施工现场土工合成材料是埋在土中的，是在土的约束下工作的，显然纺织品标准不能满足此要求，大多试验仍仅对织物自身参数进行比较，主要是试样尺寸和形状的变化，边界条件变了，就方法而言无本质上的突破。其中主要变化是，土工织物拉伸强度试验中，以宽条（宽200 mm）试样代替纺织品窄条（宽50 mm）试样，其他无甚变化。大部分物理、力学性能纺织品测试项目继续沿用。

参考文献

[1]交通部公路科学研究院.公路工程土工合成材料试验规程[M].人民交通出版社,2006,9,1.

[2]公路工程土工合成材料[M].敦煌文艺出版社,2007.

土工合成材料篇3

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．

[3]GB50290― 98，土工合成材料应用技术规范[S]．

土工合成材料篇4

关键词：土工合成材料；加固；软土地基；应用

中图分类号： TU441 文献标识码： A

土工合成材料是应用于岩土工程的、以合成材料为原材料制成的各种产品的统称。土工合成材料的原材料是高分子聚合物，他们是由煤、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。制成土工合成材料的聚合物主要由聚乙烯（PE）、聚酯（PER）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。目前被广泛应用与软土地基处理中。

1 土工合成材料的种类

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。

1.1土工织物

是一种透水性材料。根据制造工艺不同，可分为有纺型土工织物、编织型土工织物、无纺型土工织物。

1.2土工膜

是一种基本不透水的材料。根据原材料不同，可分为聚合物和沥青两大类。为满足不同强度和变形需要，又有不加筋和加筋的区分。

1.3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想相结合，以满足工程的特定需要。常见的种类有复合土工膜、塑料排水带、软式排水管等。

1.4土工特种材料

是为工程特定需要而生产的产品，品种多，常见的种类有土工格栅、土工网、土工格室等。

2 土工合成材料的性能

表征土工合成材料的性能指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性指标。

2.1 物理性能指标

物理性能的主要指标有单位面积质量、厚度、孔隙率。单位面积质量通常是指土工织物每平方米的质量。厚度是指土工织物在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离。孔隙率定义为非织造土工织物所含孔隙体积与总体积之比。

2.2 力学性能指标

力学性能的主要指标有抗压强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强苏、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。其中抗拉强度是主要指标。

2.3 水力性能指标

水力性能指标主要为等效孔径和渗透系数，是土工织物两个很重要的特性指标，是反滤和排水功能中的重要指标。

2.4 土工合成材料与土相互作用性能指标

土工合成材料与土相互作用性能指标包括土―织物界面摩擦系数、土―织物渗透特性。

2.5 耐久性能指标

耐久性能指标主要有耐磨、抗紫外线、抗生物、抗化学、抗大气环境等多种指标。

3 作用机理

土工织物在加固软土地基中具有反滤、排水、防护、加筋、隔离等功能。

3.1反滤。土工织物具有细小的孔隙通道，将其置于土体表面或相邻土层之间，水可通过织物，而土粒被阻挡住，从而避免土粒过量流失而造成的土体破坏及由于孔隙水压力升高而造成的土体失稳。

3.2排水。有些土工织物可在土体中形成排水通道，把土体的水分汇集起来，沿着材料的平面排出土体外。较厚的针刺无纺土工布和一些具有较多孔隙的复合土工布都可以起排水作用。目前在港口工程中已广泛使用。

3.3防护。用土工织物填充袋筑堤、用土工网石笼护坡棱体、用土工织物软体排护坡、固滩等可起到防护作用。

3.4加筋。所谓加筋，即讲土工织物按照一定的方式埋入土中，使土工织物与土之间良好地结合，可扩散土体应力，传递拉应力，增强土体与筋材之间的摩擦力并限制土体侧向位移，增加土体的抗剪强度，从而提高土体及有关建筑物的稳定性。

4 土工合成材料在加固软土地基中的应用

土工合成材料加固软土地基，有两种作用：一是起加筋补偿作用，提高软土地基的承载力。二是起排水固结作用，加速软土地基排水固结。地基加筋补强宜选用强度较高、延伸率较小的机织土工织物或土工栅格；加速地基排水固结宜选用塑料排水带或袋装砂井。

4.1 加筋补强作用

机织土工织物或土工栅格对软土的加筋补强作用主要体现在水平加筋上。复合地基中，机织土工织物或土工栅格主要处于受拉状态下，在产生拉伸应力的同时，对土体产生了一个类似于侧向约束压力的作用，使得复合土体具有较高的抗剪强度和变形模量。也就是说由于机织土工织物或土工栅格有较高的强度和韧性等力学特性，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。当地基可能产生剪切破坏时，铺设的机织土工织物或栅格将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。当受到集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高弹性模量的土工织物受力后将产生一部分垂直分力，抵消部分荷载。

4.2 排水固结作用

塑料排水带或袋装砂井内部具有排水通道间，具有良好的三维透水性，能使水沿内部的排水通道迅速流出，还可使水经过它们的平面迅速沿水平方向排走。构成水平排水层土工织物与其它排水材料（塑料排水板）共同构成的排水系统，可加速软土地基的排水固结，提高地基承载力等。

5 设计检算

5.1 稳定性验算

根据软土层分布情况不同，稳定性验算分为：深层圆弧滑动破坏、浅层平面滑动破坏和路堤整体滑动破坏。

5.1.1 深层圆弧滑动破坏

深层圆弧滑动破坏：当软土层较厚，土坡失稳可能是沿某一圆弧面滑动的，深层抗滑稳定一般采用传统的圆弧条分法检算。

注意：在采用一层以上加筋材料时，每二层间应铺一定厚度的透水材料。

5.1.2 浅层平面滑动破坏

当软土层较薄，其下为硬层，则上述滑动圆弧不易切入下卧硬层，因而可能产生浅层的平面滑动。浅层滑动可能有三种形式：一是土坡的一部分沿加筋材的顶面滑动；二是土坡的一部分连同部分软土沿下卧硬层的顶面滑动；三是加筋材底面与下卧顶面间的部分软土被挤出。三种形式中给出最小安全系数的一种是最可能发生滑动的情况。平面滑动验算采用一般的极限平衡法求取安全系数，这里不再赘述。

5.1.3 路堤整体滑动破坏

路堤整体滑动破坏的情况就是滑动圆弧在土工织物铺设范围以外产生滑动。此时就是在稳定性验算中没有土工织物的拉力P产生的稳定力矩。

注意：计算中应保证加筋材料不被拉断，才能发挥加筋的作用。并且根据经验，要求加筋材顶面的摩阻力的大小不能超过加筋材料在下列应变时的抗拉力。

5.2 复合地基承载力计算

在软土地基路基底与填土之间铺设土工织物，是目前道路工程中常用的浅层处治方法，特别是土工织物加砂垫层更为常用。将具有一定刚度和抗拉力的土工织物铺设在软土地基表面，再在其上填筑一定厚度的砂垫层，这样在路堤荷载的作用下产生沉降，同时在其周边地基产生侧向形变和部分隆起时，使路基底部的土工织物产生拉应力；而作用于土工织物与地基土间抗剪阻力就能相对地约束地基的位移；并且作用在土工织物上的垃圾，也能起到支承荷载的作用。由上述可知，软土地基在铺设土工织物后地基极限承载力为以下三项之和，即为没有铺设土工织物时，原天然地基的极限承载力；在荷载作用下，地基的沉降使土工织物发生变形而承受拉力所产生的垂直分力；土工织物阻止隆起而产生的平衡镇压作用的效应。

土工合成材料篇5

关键词：加筋土；动力特性；试验研究；数值研究

土工合成材料加筋土技术已广泛地应用于工程建设中。早期人们是将天然植物如稻壳、茅草等掺入土体中来改善土体的整体稳定性，但并无理论基础。后来法国工程师Vidal提出了加筋土概念及其设计理论，从而为加筋土技术研究奠定了基础。土工合成材料加筋土技术的应用提高了加筋结构的力学性能。研究在动荷载作用下加筋结构的动力特性已至关重要，这是因为加筋土的动力特性指标在加筋土工程结构设计中至关重要，直接影响了加筋土结构的安全稳定性。

1 加筋土动力特性概述

加筋土结构的应用已引起国内外岩土工程界人士的极大关注，随着加筋土技术应用领域的拓宽，对加筋土技术进行动力方面的研究已成为一个不可回避的重要课题。加筋土的动力特性研究思路大多是以试验为基础，研究土的动应变、阻尼比、动强度与振动孔压等特性。目前还出现了用数值模拟来研究加筋土动力特性的方法，这种方法的可使用性已得到研究人员的证实。大量的研究数据表明土工合成材料加筋土的动力特性与动荷载、频率、振动周次及筋材物理性质密切相关。

2 加筋土动力特性研究现状

2.1 加筋土动力特性试验研究

纵观各大文献，加筋土的动力特性试验有动三轴试验、共振柱试验、动扭剪试验、动直剪试验以及动单剪试验等。其中，动三轴试验和共振柱试验是目前研究土工合成材料加筋土动力特性最常见的方式。

2.1.1 动三轴试验研究。动三轴试验能较好的模拟加筋土的实际受力状态，至今已有许多学者采用动三轴试验研究了加筋土的动力特性，为工程结构设计提供了依据。谢婉丽等通过对不同加筋层数的黄土试样进行了不同动应力和不同围压作用下的动三轴试验，发现在动荷载作用下对土体加筋可以约束其侧向变形，使土体的抗震性能得到增强，并且随着动应力和围压的增大，加筋土体的轴向累积动应变越大。杨燕等用普通窗纱模拟土工合成材料，对加筋土体进行了大量的动三轴试验，研究得出了动模量随围压的增大而增大，但阻尼比随着围压增大而稍有减小。杨帅东等通过对加筋土样进行固结不排水动三轴剪切试验。研究了在不同筋材、不同加筋层数、不同围压和固结应力比条件下加筋土的动弹性模量变化规律。李文旭等等通过对加筋粘土进行动三轴试验，发现在粘性土中布置格栅筋材，在一定程度上提高了加筋土体的动强度特性，随着加筋层数的增多，加筋土体的动强度也越大。

由于用来做动三轴试验的加筋土样多为重塑土样，且它的尺寸效应比较明显，所以用动三轴试验测得的数据与实际相差甚大，但是我们也能从数据中总结规律并加以总结用于实际工程设计中，使设计结果更加安全，这也为工程计算提供了极大的方便。

2.1.2 共振柱试验研究。最早是日本工程师Iida在1938年把共振柱技术引入土工试验的，共振柱试验是利用波动理论在土试样上施加振动力，然后改变驱动频率，测其共振频率。最后根据土试样尺寸，测得的共振频率，和端部的约束条件就能算出加筋土的动力参数。

在国外，Mohamam H.Maher等在动力特性方面对加筋砂进行共振柱试验，测出了加筋砂的动剪切模量G与阻尼比D。比较分析了纤维含量对加筋砂的剪应变值、侧向应力，、动剪切模量与阻尼比的影响，得出了加筋土结构的抗震性能比较好的结论。在国内，大多数人都利用共振柱试验研究了非加筋土的动力特性，很少人针对加筋土作动力特性研究分析，这为研究人员又提供了一个新的研究领域。

2.1.3 其它试验研究。张小江等采用他们实验室设计的单轴静、动力拉压试验仪，研究了纤维加筋粘性土在静动荷载作用下的相关动力特性。试验研究结果表明，纤维加筋土和素土相比，其极限拉应力、极限拉应变、动强度、动模量、临界断裂韧度等都有相当程度的提高。并且得到土体进行纤维加筋后，即使在动载作用下发生破坏，还能继续承受一定程度的静荷载，其整体性仍能得到保持。

2.2 加筋土动力特性数值分析方法研究

随着研究方式的创新，对土工合成材料加筋土动力特性进行计算机数值分析势在必行，目前已有研究人员运用此方法做了较多研究。兰州铁道学院梁波等从加筋机理考虑，建立了加筋强度的等效约束力有限元模型，研究分析了粉煤灰在粘着破坏和拉力破坏两种情况下的动强度指标。为今后在数值模拟方面对加筋土动力特性的研究分析打下了基础。匡希龙等利用有限元软件ANSYS10.0建立了加筋土的黏弹塑性力学响应模型，该模型更能真实的反映加筋土复合体在循环荷载作用下的变形特征。为以后对加筋土动力特性的有限元模型建立提供了依据。数值分析结果的准确性取决于加筋土本构模型及其参数取值的合理性，但这仍需要通过室内试验确定和验证。

3 结论与展望

本文较为详细的介绍了土工合成材料加筋土动力特性的研究现状。对加筋土动力特性的研究已经成为岩土工程界的热点之一，目前已有大多数人作了相关研究，但由于对加筋土动力特性的研究方法不同，实验人员所用的试验设备，试验手段、加筋材料也有区别，所以各个研究人员整理的加筋土动力特性规律差异也很大。另外在加筋土动力特性的数值分析方面，对加筋土有限元模型的建立及其参数取值仍需进一步探讨研究。

关于针对土工合成材料加筋土动力特性的试验研究方面，加筋材料的物理参数及性质没有统一的标准，试验中采用的加筋土样多为重塑土样，尺寸效应明显，怎样能更真实的反应加筋土体的动力特性，还需人们多做研究。同样，在计算机数值分析方面，建立更贴近实际的加筋土动本构模型，筋土界面相互作用参数的确定，仍是需要解决的难题。

参考文献

[1] 谢婉丽，薛建功，常波.加筋土动力特性的三轴试验研究[J].灾害学， 2008（9）.

[2] 杨燕，柏署，张军.加筋土的动三轴试验研究[J].路基工程，2009（5）.

[3] 杨帅东，余湘娟，李玉起，王志强.加筋土动弹性模量的动三轴试验研究[J].世界地震工程，2010（26）.

[4] 李文旭，王宁，韩志型，姚勇.土工格栅加筋黏性土动力性能的试验研究[J]工业建筑，2011，41（7）.

[5] 张小江，周克骥，周景星.纤维加筋土的动力特性试验研究[J].岩土工程学报，1998，20（3）.

[6] 梁波，杨有海，孙遇棋.加筋粉煤灰的静动强度指标试验与研究[J].实验力学，1998，13（1）.

土工合成材料篇6

关键词：土工合成材料，堤防，防渗，反滤，防冲，加筋

Abstract: in water conservancy engineering geosynthetic materials in more and more wide application, the construction and the city's levees cut of construction, geosynthetic materials play a more and more important role. This paper mainly aimed at the levee construction of the scientific research research, design work, the paper briefly describes and experience.

Keywords: geosynthetic materials, levee, seepage control, the filter, the blunt, reinforcement

中图分类号：TV871 文献标识码：A 文章编号：

1 概述

土工合成材料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、表面或各层土体之间，起到加强和保护土体的作用。土工合成材料常见的有土工膜、土工织物、复合型土工合成材料等等。目前土工合成材料已广泛运用于水利、电力、交通、城建等各个领域。近年来随着我省水利事业的蓬勃发展和人们环保意识的加强，土工合成材料在水利工程中应用已十分广泛，特别是在千里海塘和城市防洪堤的建设过程中发挥了很大的作用[1,2]。土工合成材料在堤防工程中，主要起到防渗、反滤、防冲保护、加筋、护坡保护等作用。根据近年来应用土工合成材料的工程实践，现分别作简要的阐述。

2 应用介绍分析

2.1 防渗作用

土工膜的渗透系数为1×10-11~1×10-12m/s，基本不透水，在堤防工程中利用其良好的不透水性，施工方便的特点进行堤防的防渗堵漏，可以节省粘土回填量，保护耕地、防止水土流失、有利于环境保护。堤防工程防渗心墙或斜墙，可以利用土工膜做成垂直或斜面止水结构。在土堤结构中，常在(上游侧)迎水侧的坡面上铺设土工膜防渗;老堤加高加固工程中，有时由于迎水侧乱石较多，铺设土工膜有难度;而背水侧填闭气土方，适合铺设土工膜，施工方便且容易保证质量。土工膜产品由工厂机械化生产，其本身质量易于保证，但有时由于现场施工条件的限制，不易控制施工质量，因此土工膜宜与闭气土方结合使用较好，以达到双保险的作用,设计中应注意土工膜的滑动验算以及膜下排水、排气设置，沉降过大时，还需注意是否会引起土工膜拉裂问题。由于复合土工膜的表层土工织物可保护土工膜，兼作排水层，又能提高接触面的稳定性，故在堤防防渗工程中常作为首选防渗材料。对于低水头的堤防工程，常采用土工膜的厚度不小于0.25mm。

2.2 反滤作用

传统的反滤层采用不同粒径的砂砾组合，共同构成反滤体系，而土工布结合碎石或粗砂反滤体系，具有施工简单、质量容易保证，工期短且经济等优点，因此大量运用于堤防工程的反滤结构中，防止土方流失。在土石堤中透水体和闭气土体之间的隔离反滤层中，以及堤防的内外护坡下的垫层常采用无纺针刺土工织物隔离反滤，它可以保护土体，不被渗流水携带流失。选用的土工布要求具有良好的保土性、透水性和防堵性，渗透系数和等效孔径是表征反滤特性的主要参数，选用的土工布指标要与被保护土体颗粒级配相匹配，才能达到预期的反滤效果。如某围涂工程标准堤全长2538.62 米，防潮标准为100年一遇高潮位，工程等级II级。该工程的地基表面存在一层厚度约6m的细砂层，其下为厚约5m含砾粉细砂层。由于吹填土多数为粉砂土，为防止吹填土通过干砌石棱体流失，在吹填土和干砌石棱体之间的隔离反滤层中设置了300g/m2无纺土工布，有效阻止了吹填土的流失。同样由于堤基表层为细砂土，为防止反复的波浪作用对涂面淘刷.在涂面上铺设一层6T/m复合网基土工布，复合网基土工布上铺500mm石渣垫层，这样保证了堤基不被波浪淘空，起到反滤的作用(当然复合网基土工布还起到隔离和加筋的作用)。又如某围涂工程，堤线总长4485m，围涂面积6000余亩，防潮标准20年一遇高潮位，该工程位于乐清湾内，地基为厚度35m以上的淤泥或淤泥质粘土，堤身闭气土方直接取自涂泥。同样为防止堤后的闭气土体的流失，在闭气土方(涂泥)和透水体之间的隔离层都铺设了400g/m2无纺土工布。

2.3 防冲保护

传统的石笼采用铅丝、钢筋或植物枝藤制成各种笼状体，内装块石。用土工网、土工格栅等土工合成材料制成的石笼，强度高、抗腐蚀性好、柔韧性好，取材丰富，明显优于传统的石笼。网石笼能适应地基形状变化，紧贴于土面，整体性较好，沉放于堤脚可以防止堤脚被急流淘刷。设计时主要应验算石笼单体的重量能够满足防冲稳定的要求。如在某围涂工程中，由于该堤段的水流较急，波浪较大，堤脚抛石容易失稳破坏，设计考虑采用土工格栅制成的矩形网石笼，石笼宽4m，厚1.2m ，石笼沉放于堤脚，这样即使有局部的刷深，网石笼会及时沉底保护，防止进一步恶化，保护堤身安全，堤脚经过沉放石笼处理，基本上达到了预期的防冲目的。

2.4 加筋作用

在淤泥质软土地基或海徐上建堤，往往存在筑堤高度有限，施工缓慢、筑堤材料沉损过多等问题。为解决这一问题，可以在软土基面上铺一层或几层土工织物，利用土工材料的抗拉能力和对地基土层的侧限作用，分散均布地基应力，增加堤身的稳定性，调整不均匀沉降。加筋材料常采用织造土工织物或土工格栅.通过稳定计算确定需要的筋材强度，并处理好筋材的端部锚固问题。如为配合大桥建设，湾南口段近180m范围的标准堤需裁弯取直，新建堤塘最大外移距离约80m。由于新建堤塘下有一厚约30m(26~33m)的淤泥层。该淤泥层的存在，严重影响了新建堤塘的安全性和稳定性。经过分析比较，地基处理考虑采用水平加筋+堆载预压的方案。首先在涂面铺设一层6t/m 复合网基土工布，其上铺设一层石渣垫层，再在碎石上铺设一层8t/m经编土工格栅，该层格栅可起到分散应力、提高地基承载力、约束水平位移、提高堤身稳定性的作用。经编格栅铺设时，沿堤横断面方向一般不允许搭接，若需搭接时，搭接宽度不小于50cm；沿堤纵向，搭接宽度不小于50c m。经编格栅搭接处采用高强度尼龙绳绑扎。格栅两端应根据设计回折一定长度以加强锚固。这样经过加筋处理后，预计堤塘可顺利填筑到设计高程。

2.5 护坡保护

由于砌石护坡的造价较高，为节省投资，更为美化环境，堤防工程中经常有选择地采用草皮绿化护坡。在一些情况下，由于受风雨的侵蚀和水流的冲刷，草皮抗冲流速偏低，导致人工绿化失败采用三维土工网可以提高草皮的抗冲性能和改善生长条件，土工网能够有效地把有机土和草籽固定在坡面上，等草长出来后，根系扎入坡面后，既可保护坡面，又促进了草发育成长，同时也保护了土工网。因此采用植草三维土工网具有削减水流能量、降低流速、美化环境的作用，同时也是一种经济的护坡措施。堤防工程的迎水侧采用植草三维网必须慎重，设计时应结合考虑河道的走势、水流流速、堤身的坡度、地质条件、草皮的种类、气候条件等多种因素的影响，从而选择合适的植草范围和型式。如在某城市防洪堤部分堤段采用了三维土工网绿化保护。该城防工程建设标准为50年一遇，其中下埠头江滨北段3.1km防洪堤迎水坡面上，都不同程度采用了三维土工网草皮护坡，草皮护坡的底部高程不低于1~10年一遇洪水位，这样经过绿化的堤身，美化了环境，给人以一种清新、愉悦的感觉，改变了堤防工程给人一贯的单调、呆板的形象，同时也保证了堤身在行洪时防冲安全，工程经过洪水的初步考验，实践证明三维土工网绿化护坡是成功的。

2.6 其他

土工合成材料在堤防工程中还可以起到排水、隔离等方面的作用。如塑料排水板排水固结法处理软土堤基就比单纯的置换法处理节省大量的土石方，从而减少了土石方的开采量;排水固结法处理堤基时，为了使水平排水通道和堤基不相互混合，影响处理效果，常常在其界面处铺设一层起隔离作用的土工合成材料。这种地基处理方法也间接地保护了自然环境，减少了人们对大自然的破坏。

3 结语

(1) 在堤防工程中利用土工膜良好的不透水性，做成防渗心墙或斜墙，减少了粘土回填量，保护耕地、防止水土流失、有利于环境保护。

(2) 无纺土工布加碎石的滤层构造，比传统的滤层做法简单、容易施工，很好地解决了堤防工程中土石隔离层的反滤问题，避免了可能产生的闭气土方流失，保证堤身渗透稳定。

(3) 土工合成材料的作用发挥与否不仅与材料本身特性有关，同时与温度、湿度、光等因素的影响有关，为充分发挥土工合成材料的作用，除了提高材料性能的措施外，如何正确使用土工合成材料也是一个值得探讨的问题。比如杨府山围涂工程中的土工网石笼在冬季施工，由于气温较低，使得土工格栅脆性易折，导致部分格栅在施工过程中断裂，发现情况后，迅速采取草袋和碎石垫层保护措施，确保了土工合成材料的作用。

(4) 采用加筋法在软土地基上筑堤，可以提高堤身的稳定性，增加填筑高度，减小不均匀沉降，但不能解决长期的固结沉降和次固结沉降，因此在考虑采用加筋法处理堤基时，应充分预留沉降，或采取分年度逐步加高筑堤的办法解决沉降问题。

(5) 由于三维土工网绿化具有美观、环保、经济等优点，在城市防洪堤工程中得到了一些运用，但由于各地环境气候地质条件都不一样，同时不同的草种在不同的坡度上的最大抗冲流速不同，因此这个问题有待进一步探讨。

参考文献：

[1] 王鸿, 朱艳君, 余志峰, 等. 土工格室在长输管道水力侵蚀防护中的应用[J]. 油气储运, 2002,21(11).

[2] 唐安军, 方丽丽. 土工合成材料在白土坑水库大坝防渗与导渗中的应用[J]. 大坝与安全, 2009,(2).

土工合成材料篇7

关键词：桥头跳车;台背回填;高填台背

中图分类号：U445.7 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0166-02

1 概 述

随着我国公路建设的飞速发展以及人们生活质量的提高，在车辆高速行驶的过程中，所要求的舒适度也在逐渐提高。

但在桥涵台背回填施工过程中，由于地基或路基本身的沉降、路基（柔性）与桥涵构造物（刚性）的承载力和沉降量不同，公路通行后，随着使用时间的推移，桥台与相邻路堤之间产生不均匀沉降，桥与路堤形成台阶，当车通过时，会产生跳跃现象。

2 桥头跳车的危害及成因分析

2.1 桥头跳车的危害

桥头跳车对行车安全和舒适度均产生影响。

①由于桥头跳车车辆不得不降低车速，使公路的使用功能和通行能力受到很大影响;

②另外桥头跳车使驾驶员和乘车者感到不适，心情不快易疲劳，所载货物易损坏;

③严重的桥头跳车会造成翻车、追尾等交通事故，威胁人、车和财物的安全，造成生命、财产的损失。

2.2 桥头跳车的成因分析

①桥头跳车台阶的产生和行成是多方面的，包括地基地面条件、填料、施工材料以及设计、施工方面的诸多因素。

②桥涵、通道与路基大都是同年进行施工的，桥面是刚性体，其地基强度有较高的要求，沉降较小或不沉降，而路基填土虽经压实仍会产生较大的工后沉降，最后形成错台;

对于软土地基部分，桥涵地基一般进行加固处理，但路基部分与桥涵部分的工后沉降仍不相同。

③在台背和路基的连接部分，因施工场地狭小以致压实不足，经长时间的车辆碾压及自身重量的作用，沉陷不一，造成错台。

④施工工期、工序安排不当，对桥头施工及台背回填不能有充足的时间安排，为赶工期不得不违章作业。

⑤对台背基坑的回填材料使用不当，对桥头和锥坡的压实控制不严。

⑥压实机具与压实厚度不能配套。

从桥头跳车成因分析上可看出：台背回填质量是防止桥头跳车的关键步骤，台背回填的好坏直接影响到道路施工质量，在实施过程中，施工单位应设质检、试验人员现场监督检查填筑质量。

3 施工准备

3.1 技术准备

①施工前做好安全技术交底。

②确认构筑物的强度满足回填要求，隐蔽工程验收合格。

③完成施工场地的清理、挖掘，以及必要的场地平整等。

④用红油漆在构筑物背墙上每隔15 cm由下至上水平标出层厚和层数，以利控制填筑厚度。

3.2 材料准备

①台背填筑材料一般均设计采用石灰土进行分层填筑。填筑前，灰土拌合按设计配合比要求采用集中机械拌和后，由运输车覆盖运输至施工现场。拌制灰土时，严格控制配合比、含水量和拌合的均匀性，避免出现含水量大形成大团粒和含水量小形成扬尘，污染环境。试验室在灰土拌合站配备试验人员检测含水量和灰土含量，达到设计要求后方可运输至施工现场，如灰土拌合站与施工现场较远，含水量可适当提高1%～2%。

②对选定的石灰和土进行原材料、土工等各项试验，保证原材料的质量必须符合要求。经过试验主要确认填料的重型击实、CBR、含水量、颗粒分析等技术参数，配制时确保充分拌合及颜色均匀一致，确保灰土的含水量达到最佳含水量。

4 施工工艺流程

施工准备测量放样桥台隐蔽工程检查（包括沉降缝防水等）填前碾压第0层验收（包括压实度等）第一层填料碾压压实度检测整平第一层交验拍摄工程照片第二层填料直至填筑设计标高交验台背回填完成。

5 施工方法

①承台台身（涵洞盖板）强度达到设计强度的75%以上时，台后方可进行石灰土填筑，填土时两个台背同时对称分层夯填。每层压实厚度不大于15 cm，分层填筑厚度不大于20 cm，测量工程师测出基底顶面处及构筑物顶面高程，根据回填料的分层厚度，测算出每处构筑物的回填层数，用红油漆在构筑物背墙上每隔15 cm由下至上水平标出层厚和层数，以利控制填筑厚度，每填筑一层需要对应留下施工照片，做好台账。划红色标线前保证台背表面已做完沉降缝的防水层。

②将涵洞基坑完全开挖至设计要求，并进行基坑清理。底部距基础外缘宽度不小于2 m，按1：1的比例放坡至涵洞盖板顶平齐（拱涵放坡至拱圈底上口平齐）。

③分层压实时设置2%～4%的横坡度以利排水，每层应于两侧各超填宽出设计宽度30 cm以利最终路堤边缘的压实。推土机进行粗平，人工控制厚度。粗平完成后，使用平地机进行细平。

④涵洞基础顶面以上回填要等盖板安装完成方可进行。采用振动压路机碾压时，第一遍应无振动静压，然后先慢后快，由弱振至强振，振动压路机一般重叠0.4～0.5 m。碾压由两边向中间进行碾压。距台背20 cm处改用平板振动夯（或其他满足施工要求的小型振动夯）人工夯实，应达到无漏压，无死角，确保碾压均匀。

施工中做到层层压实度检测，每50 m2检测一点，不足50 m2时应至少检验1点，台背回填压实度均按≥96%控制，合格率保证100%。碾压完毕后，由施工单位实验员先自检，合格后报驻地试验监理抽检，监理抽检率100%，抽检合格后方可进行下层灰土填筑的施工。

⑤涵洞台背回填每层填料施工完成后，由施工单位技术员和现场监理共同拍摄每层的工程照片，照片上要体现构筑物背墙上的红色标线所显示的层厚和层数（参照点）以及说明图板，能够直接、清楚地反映每层的填筑状况，照片将作为质量评定的部分资料归档。

⑥桥梁两端的台背路基填筑范围：施工图如图1所示，如无说明，可采用以下实施：底部处理长度为构造物基础外缘沿路基方向（填土高度+6 m）处，顶部长度为（填土高度的2.5倍+

4.5 m）处。

⑦桥梁台背路基填筑与一般路基采用台阶搭接，搭接台阶宽度为1.50 m，高1.0 m，自基底1：1.5的坡率向上搭接至路床顶面。

⑧桥梁台背填土高度大于3.5 m处以及路床顶以下40 cm处设置单向土工格栅，搭接部分可用U型钉连接或铁丝穿绑。

⑨填土高度≥3.5 m时，为防止台背填土较高处桥头差异沉降出现跳车，在台背墙面垂直增设L型（长边*短边*厚）

100 mm×63 mm×8 mm角钢将土工格栅固定，角钢上铺设土工格栅，土工格栅上用（长*厚）100 mm×6 mm的钢板压制，台背墙面的角钢与压条钢板用膨胀螺栓固定。土工格栅采用单向拉伸型，抗拉强度不低于80 KN/m，屈服伸长率不大于10%。

6 施工注意事项

①台背回填必须在隐蔽工程验收合格后方可进行，注意台背回填时，必须待台身强度达到设计强度的75%以上时，方可进行回填。

②按设计做好过渡段，过渡段路堤压实度不小于96%，并做好纵向和横向防排水系统。

③台背回填部分的路床宜与路堤路床同步填筑。

④桥台背和锥坡的回填施工宜同步进行，一次填筑到位并保证压实整修后能达到设计宽度要求。

⑤洞身两侧，要对称分层回填压实，填料压实后厚度不大于15 cm。

⑥配备合理的碾压机械，压路机达不到的地方，使用小型机动夯具。作业面比较窄小的台背回填，对于台背、涵背碾压不到位的死角与构造物的结合部，配置合理的小型夯实机具（分层厚度小于10 cm），方可进行大面积回填，小型夯实机具机振力不小于1 t。

⑦土工格栅上的第一层填料应采用轻型推土机摊铺，一切车辆、施工机械只容许沿路堤轴线方向行驶，不得在土工格栅上强制小角度调头。

7 施工质量保证措施

①施工前做好技术质量交底工作，施工中做好检查工作，确保每层回填工作标准化、规范性。

②严格执行“三检”制度，且认真落实每层隐蔽工程验收制度。

③台背填筑不能含有腐植土、树根、草、泥或其它有机质土，保证填筑质量。

④每层砂砾土的铺设宽度每侧宽出30 cm，以保证台背回填范围内的压实度。

⑤用红漆在台背上标示出每层填筑的压实厚度和层数。

参考文献：

土工合成材料篇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:

[1]龚壁卫,包承纲,周欣华.总干渠膨胀土渠坡处理措施探讨[J].长江科学院院报, 2002, (增刊): 108-110.