前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇土工合成材料應用范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

土工合成材料應用范文第1篇

關鍵詞：土工 合成 復合 聚合物

前 言

在我國，土工合成材料在巖土工程等領域的應用歷史較短。近年來，國內外開始采用土

工合成材料結合植草進行邊坡防護和綠化。目前，土木合成材料已廣泛地運用到道路工程、建筑工程、海港工程、礦山工程、軍事工程以及水利工程領域。

一、土工合成材料的分類

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它是以人工合成的高分子聚合物（如蘇聯、化纖、合成橡膠等）為原料制成的各種類型的產品。《土工合成材料應用技術規范》（GB5020-98）將土工合成材料分為四大類：土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料。

二、土工合成材料的功能

土工合成材料的功能是多方面的，綜合起來主要有一下幾個方面：

1、過濾作用。

把土工織物置于土體表面或相鄰土層之間，可以有效地組織土顆粒通過，從而防止由于土顆粒的過量流失而造成土體的破壞；同時允許土中的水或氣體穿過織物自由排出，以免由于孔隙水壓力的升高而造成土體的失穩等不利后果。這方面的產品有無紡土工布、有紡土工布。適用于排水盲溝外包過濾層、擋土墻回填土中排水系統的濾層和道路基層與地基之間的隔離層等。

2、排水作用。

有些土工合成材料可以在土體中形成排水通道，把土中的水分匯集起來，沿著材料的平面排至體外。這方面的產品有瀝青土工膜、聚合物土工膜、復合土工膜、排水板、排水管等。適用于高填路堤內部的垂直排水或水平排水、軟基處理中的垂直排水等。

3、隔離作用。

有些土工合成材料能夠把兩種不同粒徑的土、砂、石料隔離開來，或把土、砂、石料與地基或其他建筑物隔離開來，以免互相混雜，失去各種材料和結構的完整性，或發生土粒流失現象。這方面的產品有無紡、有紡土工布、土工網、土工格柵等。適用于路基與軟弱地基之間的隔離、路基與碎石基層之間的隔離等。

4、加筋作用。

土工合成材料埋在土體中，可以擴散土體的應力，增加土體的模量，傳遞拉應力，限制土體側向位移；還可增加土體和其他材料之間的摩阻力，提高土體及有關建筑物的穩定性。這方面的產品有土工網、單（雙）向土工格柵等。適用于加固軟弱地基、加強高陡邊坡的穩定性、加筋土擋土墻、包裹式擋墻等。

5、防滲作用。

土工合成材料可以防止液體滲漏、氣體揮發，保護環境或建筑物的安全。用于防滲的土工合成材料可選用土工膜、符合土工膜、土工織物膨潤土墊及復合防水材料。適用于沿河路堤邊坡防止水進入路基土、渠道防滲等。

6、防護作用。

很多種土工合成材料對土體坡面可以起防護作用，可將土工布、混凝土膜袋、織物軟體排等材料用于路基的邊坡防護，防止路面反射裂縫等防護工程中。做防護用的土工合成材料很多，如土工布、土工格柵、土工網、土工三維網墊、土工格室、土工織物、土工膜、土工膜袋、聚苯乙烯板塊等。

7、減荷功能。

例如，利用泡沫塑料質量輕、變形特大的特點，用以代替工程結構中某些部位的填土，可大幅度減小其荷載強度和填土產生的壓力，這就是所謂的減荷功能。

8、隔熱、保溫功能。

有的土工合成材料具有很好的隔熱、保溫性能，在嚴寒地區修建的大型渠道和道路工程中，使用這種土工合成材料作為渠道保溫襯砌和道路隔離層時，主要是利用其隔熱、保溫功能。

在實際應用中，土工合成材料通常同時發揮著數種功能，例如，排水和過濾、隔離和防沖經常是聯系在一起的。

三、土工合成材料材料

1、過濾及排水。

可根據工程過濾、排水需求，合理選用土工符合材料和土工管等。采用土工合成材料作過濾、排水設施的主要工程有：

（1）鐵路、公路過濾、排水設施。（2）擋墻后排水系統。（3）岸墻后排水系統。（4）隧洞、隧道襯砌后排水系統。（5）土石壩過渡層，灰壩、尾礦壩過濾層。（6）防滲鋪蓋下排水、排氣系統。（7）農田水利工程、減壓井、農用井等外包體。（8）地基處理塑料排水帶預壓工程。

2、隔離。

（1）鐵路道碴與路基之間的隔離層，或路基與軟弱地基之間的隔離層。

（2）公路基層碎石與路基或地基之間，飛機場、停車場、運動場面層與地基之間的隔離層。

（3）在土石混凝土河壩中，隔離不同的筑壩材料。

（4）在裂隙發育的巖基，或者卵石、砂卵石地基上修建土石壩，用做壩體與地基之間的隔離層，有時還可起加筋作用。

（5）石籠、砂袋或土袋與軟弱地基之間的隔離層。

（6）人工填土、堆石或材料堆場同與地基之間的隔離層。

（7）其他如在水中（江、河、湖、海）拋填土石方，將土工織物鋪放在水下，其隔離作用。也可起過濾加固作用；在人行道混凝土板下，有時也鋪放土工織物作為隔離層等。

四、土工合成材料的儲存與保管

土工合成材料是以高分子聚合物為原料的化纖產品，在陽光照射下易老化，使其強度降低。盡管在制造時采取了一些防止老化的措施，在地下或水下能正常使用幾十年，但和其他物質一樣老化是不可避免的，對永久性建筑物而言，當然壽命越長越好，因此在各個環節都應注意保護，使其老化速度盡可能地減慢。

對于防汛用土工合成材料，應提前備料，需要加工的，如各種型號尺寸的軟體排、濾水軟體排等，要在汛前加工完畢，存放在專門的倉庫中備用，并要避免陽光的直接照射。因土工織物質地柔軟，存放在倉庫時，易被老鼠咬，要注意防鼠；葦根等植物會穿破土工織物，因此倉庫地坪要平整，注意清除雜草。

產品在工地存放時，一般應搭設臨時存放遮棚，如果工期較長，或由于某種原因，土工合成材料較長時間受陽光照射，應用前要進行必要的物理性能指標測試，合格后才能使用。當土工合成材料的種類較多、用途不一時也應分別存放，并標明性能指標和用途等。存放時還要注意防火等。

五、土工合成材料的施工要求

1、施工前檢查。

2、備料。

3、土工合成材料接面的處理。

4、鋪設松緊度控制。

5、拼接與連接。

6、鋪設時施工人員應穿軟底鞋，不得抽煙，以免損傷土工合成材料。

7、鋪設后要嚴格檢查，發現有破損，應立即修補或更換。同時要注意施工時防止陽光的暴曬，鋪設后應及時鋪設保護層。

8、回填不得有損于土工合成材料，盡管鋪設面清除雜物后土工織物不宜損壞，但也要避免大塊石等硬物的拋砸。土工膜保護土層厚度一般為300～400mm，寒冷地區應適當加厚。

9、觀測儀器的安裝等要根據施工情況及時進行，施工中要注意保護。

土工合成材料應用范文第2篇

正值汛期，各地堤壩工程險情迭出。在汛期中如何針對不同的險情應用土工合成材料進行搶險防護是一個急需解決的問題。

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各層土體之間，發揮加強或保護土體的作用。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料等類型。土工合成材料不僅具有較高的強度。而且具有抗沖、耐磨、耐腐蝕和重量輕等特點。

我國在利用天然纖維材料和織物進行防汛護堤、搶險、堵口方面已有很久的歷史，但利用土工合成材料來防汛搶險還是一項新技術。隨著我國經濟建設的發展和對土工合成材料功能和特點的逐漸認識、研究、土工合成材料將越來越廣泛地應用于水利水電工程的搶險等工程中。

2、防汛、搶險的傳統材料和土工合成材料的特點

堤防、涵閘等各類建筑物的安全渡汛主要采取兩個層次的措施：第一是防護，就是避免險情發生；第二是搶險，即一旦險情出現，要迅速采取有效措施消除險情。防汛、搶險最常用的傳統材料主要為土料、砂料、石料以及草袋、麻包等，它們作為防汛用材已歷史悠久，效果良好，仍然是當前防洪、搶險的主要材料。這些材料雖然有來源廣、數量多能就地取材等許多優點，但也存在重量重、體積大、運輸困難、施工勞動強度大、施工速度慢、工程質量不易保證等不足。

土工合成材料中的土工織物一般都具有較高的強度，單位質量輕、透水性強、防腐及耐磨性好的特點，同量它還具有以下幾方面的功能和作用：

（1）排水功能：土工織物能截斷與匯集土體中的滲水，并能將滲水沿垂直織物平面或平行織物平面排出土體；

（2）反濾功能：由于土工織物構造上的水力學特性，在它排出滲水的同時，能攔阻土體顆粒不被帶出；

（3）隔離作用：土工織物可能把不同性質或不同級配的土石料隔開，以免互相摻雜，從而可以保證施工質量；

（4）對土體的加筋作用：土工織物有較高的抗拉強度，在土體中可以約束土體的應變，提高土體的綜合變形模量，減小土體變形，改善土體的受力狀況。

土工織物這些功能和特性，可以克服或改善傳統材料的缺點或不足。此外，土工織物施工工藝簡單，易保證工程質量，施工速度快，工程造價低（與傳統反濾材料相比，可節約投資三分之一到二分之一）。因此對于防汛搶險這種時間性非常緊迫的工程，土工織物將成為一種十分理想的新材料，特別對一些缺土缺砂石料的地區更具有特殊的價值。

3、土工織物在防汛搶險中的應用

汛期江河水位高漲，常居高不下，有時還受到大風大浪侵襲，對于堤防薄弱環節，常容易釀成險情。堤壩工程的主要險情有：迎水坡發生大面積塌落，堤壩內出現貫通水流通道和裂縫，下游出現管涌、流土及成片泡泉，下游坡出現大面積散浸，洪水漫頂等。現針對最常見的險情提出搶護方案。

3．1堤壩坍塌險工的搶護

當堤壩上游有大面積塌落險情時，可采用覆蓋軟體排防護，如圖1和圖2，這種險情大多要分秒必爭地進行搶護。

圖1搶險用軟件體排結構

1-φ5mm縱向拉筋繩；2-φ10mm纜繩；

3-紡織布條；4-搶險排體；5-φ60cm縱向土枕；圖2風浪險工搶護軟體排示意圖

6-φ5mm定位引繩；7-橫枕；8-φ20mm1-木樁；2-堤頂；3-排體；4-壓載縱枕；

間距20mm；9-水流方向5-碎石橫枕；6-2倍波高

沉排搶險施工方法如下：

（1）展排體。將排體運到險工段，放在對應的堤頂上，并展開。

（2）橫枕裝載。指搶險隊要把裝滿土的編織袋放在橫枕中心線上，折轉枕布將對于尼龍繩頭捆在一起，就成裝土橫枕。

（3）滾排成捆。搶險隊站在橫枕一側，滾排成捆，后將捆搭到迎水坡堤肩處。

（4）打樁掛排。在縱枕對應的堤頂上打樁4-6根，將縱向拉筋繩拴在樁上，松緊要適度，使排體沉好后，上端超出水面為準。

（5）沉排護險。搶險隊面向迎水坡，往下推滾排體，使排體沉到預定位置，并在上游側拉緊橫向拉筋繩，固定排置，避免移位和翻轉。

（6）縱向壓載。搶險隊分成四組，同時向指定豎袋內投入裝土的編織袋，直到裝出水面為止。

3．2管涌險情的搶護

由于滲流的作用，汛期堤壩及地基基礎薄弱處往往發生滲透變形，產生管涌、流土、滑坡等險情，如不及時處理，就將危及堤壩安全。采用土工織物作為濾層，應對可能出現滲透破壞的堤段取土，進行試驗計算，確定土工織物型號，然后選購所需土工織物。但在防汛搶險時，有時來不及試驗，只能憑經驗處理。

使用土工織物對管涌險情的搶護，其施工方法是：

（1）將泉眼周圍或嚴重散浸的地面整理平整，清除草皮雜物以及尖角石塊。

（2）如泉眼較小，可以用整塊的土工織物蓋住泉眼，如泉眼較大或連片泉眼，則應將土工織物互相搭接并用線縫起來，或采用化學粘合。搭接寬度一般為15-20cm。在松軟的土基或水下施工時，搭接寬度應取40-60cm。

（3）將土工織物蓋在泉眼上面，即以重物將其固定，再由周圍向中央壓易透水的2-4cm粒徑的小卵石或小石子，厚度30-50cm。石子上面再壓塊石或混凝土塊，最后形成中心高，四周低的壓重體。

（4）鋪放土工織物的面積取決于泉眼的大小和嚴重滲水段的范圍，其面積應大于需要保護的滲水范圍0.5m以上，土工織物施工如圖3所示。

圖3管涌險情的搶護示意圖

施工時應注意以下兩點：

第一，當管涌處水壓較大，土工織物覆蓋其上后，往往被水柱頂起來，一般說，這是壓重不夠，應當繼續填壓石子，也可以用草袋裝石子壓上去，直至壓平為止。

第二，當有些冒砂孔比較大時，將土工織物蓋在上面，加壓重后就會凹下去，甚至會將土工織物撕破。遇于這種情況，應當在孔內先用大石子，小石子瓜子片將孔洞填平（可略高于附近地面3-5cm）以分散集中的滲流。在瓜子片，石屑上面鋪放土工織物并按前述辦法加壓重。

土工織物鋪放以后，開始由于土體中微粒子被滲水夾帶出來，水色變渾濁，歷經一段時間后，若水質變清，說明此時土體內部顆粒不再流失，土工織物已起導滲作用。

3.3大面積散浸險情的搶護

有些土堤、壩構筑土料雜亂或施工質量差，擋水以后，隨洪水位升高，水壓增大，浸潤線相應抬高，其滲漏也隨之出現，最后水流從背水坡滲出。若滲流量過大，出現渾水，背水坡松軟，有滑坡，塌陷等險情時，宜用土工織物反濾排水，以穩定壩身。土工織物用于土壩散浸排水方法有兩種，一是用土工織物作貼坡排水，二是堤坡開挖導滲溝，溝內放土工織物，上面填塞小石子。

3.3.1貼坡排水法

使用土工織物作貼坡排水，一般應考慮以下因素：

（a）土工織物的物理特性（開孔大小和分布、厚度、壓縮性）；

（b）被保護土的物理力學特性（顆粒大小分布、孔隙率、滲透系數）；

（c）水力條件（滲透方向是單向或往復滲透）

（d）作用于土工織物上的力及土工織物應具備的抗拉抗壓、撕裂強度等。

用土工織物貼坡排水的施工方法是，先整平堤坡，或用砂填平，然后平鋪土工織物。土工織物一般鋪設在比逸出點高0.5-1m以上。然后在土工織物上鋪放石子，石子上面可以放塊石。施工時，不穿帶釘子的鞋子作業，以免將織物扎破。織物之間搭接用線縫或用化學粘合劑粘合，搭接寬度一般為15cm左右，如圖4。

圖4貼坡排水法示意圖

當滲透水通過土工織物排出以后，可以在堤腳開挖一條導滲溝，將集流引出，同時溝內也鋪放土工織物。排水溝要開挖平整，土工織物要緊貼排水溝底和兩側，并與堤坡，壩坡的土工織物搭接粘牢，最后在溝內填放石子和片石壓重。

3.3.2開挖導滲法

其施工方法是：從浸潤線逸出點沿坡面至堤腳開挖若干橫向溝（即垂直于堤身縱向軸線）溝的間距一般5m左右，溝深0.3-0.5m，寬0.3-0.8m，溝內必須開挖平整，然后鋪放土工織物，在織物上面放小石子。土工織物放入溝內要預留一定寬度的織物在溝外，而且留在溝外的織物需蓋上草席，以減少日光照射。如圖5。

圖5開挖導滲法示意圖

4、結論與建議

（1）塌岸險工搶護、管涌、下游坡散浸、開溝導滲等險情搶護，排體透水編織布效果較好。

（2）用土工織物防汛搶險，汛前必須縫制好各種搶險排體。根據可能出現的各種險情，相應備好搶險排體，一旦遇險就可立即搶護。否則會貽誤時機，造成不必要的損失。

（3）防汛備用土工織物材料，應按險情種類的需要去準備。

土工合成材料應用范文第3篇

【關鍵詞】土工布；土工格柵；公路工程；應用

1 前言

半剛性基層是目前公路路面工程的主要結構形式，它具有強度高、水穩定性好、剛度大、變形小等優點，但同時帶來一個在施工過程中非常難以克服的難題----裂縫。基層開裂后，會使瀝青路面底部出生較大的應力集中，該房屋的瀝青路面最可能發生反射裂縫，它在諸如雨水、氧化、粉塵等環境因素的作用下，會使裂縫迅速向四周擴散、延伸，是路面早期破壞的主要原因之一。為了既能防止基層裂縫反射到面層上來，又能防止地表水下滲的雙重作用，許多工程改建、維修中采用土工布進行裂縫治理，采用土工格柵進行軟土路基的治理。

2 土工合成材料介紹

土工合成材料包括土工膜袋、土工網、土工網墊、土工格柵等。它的制造過程是首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結構的土工織物。土工織物按制造方法可以分為有紡土工織物和無紡土工織物。有紡土工織物由兩組平行的呈正交或斜交的經線和緯線交織而成。無紡土工織物是把纖維作定向的或隨意的排列，再經過加工而成。按照聯接纖維的方法不同，可分為化學聯接、熱力聯接和機械聯接三種聯接方式。

按照聯結纖維的方法不同，可分為化學（粘結劑）聯結、熱力聯結和機械聯結三種聯結方式。

土工織物最突出的優點是重量輕、整體連續性好，施工方便，抗拉強度高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。

鑒于土工合成材料（土工布和土工格柵）具有優良的抗拉力學特性，工廠化批量生產、穩定的質量和下沉簡易的施工特點，已被廣泛應用于土木工程各個領域。

在道路路面工程中，土工布主要應用于路面罩面，防止路面反射裂縫，延緩反射裂縫發生和發展。在路基工程中，主要選用土工格柵來處理軟土地基，加速地基的固結，提高地基承載力。

3 土工布應用于路面裂縫的防治

3.1 方案選定

在山西，有很多的公路承擔著晉煤外運的重任，隨著交通量的不斷增加和運煤車輛的單車載重的大幅度增加，許多道理現已出現大面積的裂縫、沉陷等病害，雖經多次大面積挖補，仍不能阻止病害的發展。在這些道路的修建過程中，為了保證在工程建設期間不出現路面早期破壞，同時也為了縮短工期，較大規模地采用土工布用于路面裂縫的防治與治理，收到了較好的效果。

3.2 土工布防止反射裂縫的作用機理

為保證工程質量，對土工布的規格加以嚴格控制，選用了壓縮性小、規模大、化學作用穩定、浸透瀝青性能良好的聚酯長絲無紡土工布。具有良好的延伸性和抗刺破、脹破能力，可將應力擴展至更廣范圍，緩解裂縫處的應力集中，起到了吸收部分拉伸能量的作用。

首先，由于土工布的存在，減少了罩面層與基層的結合力，雖然界面強度下降，但足以防止界面的上下相對位移而保持連續。

其次，土工布具有耐高溫的優良性能，瀝青混合料熱鋪時溫度高達150℃以上。而土工布在該溫度下不出現熔化和軟化，否則，將起不到應有的作用。T010/140土工布以聚酯為原料，熔點高達230℃，攤鋪時性能穩定不會發生任何變化。該土工布與瀝青混合料、瀝青膠油有較好的結合性，正常的施工步驟是先在基層頂面上均勻噴灑瀝青膠油，再鋪放土工布，然后再其上攤鋪瀝青混合料，最后碾壓成型。土工布下的瀝青膠油在碾壓過程中透過土工布與熱鋪面層結合，因此，要求土工布具有良好的滲透性及與瀝青的結合性。同時對瀝青的選用和瀝青用量也有嚴格的要求，一般選用熱瀝青，盡可能不用乳化瀝青。

3.3 材料的性能與要求

聚酯長絲針刺無紡燒毛土工布，其技術參數為：單位面積質量150±15g/，厚度1.6mm，斷裂強度≥8.0KN/m，斷裂伸長率≥50%，垂直滲透系數0.3/s。

3.4 施工工藝

3.4.1 施工準備：選擇高溫天氣，鋪設土工布前，對水泥穩定碎石基層頂面進行清掃，并保持其干凈。

3.4.2 灑布瀝青：瀝青材料選用普通熱瀝青作為粘層油，瀝青灑布量根據試驗確定，一般應控制在0.9kg-1.1kg/。瀝青的灑布用專用瀝青灑布車進行，灑布量要提前檢測符合要求，灑布寬度控制在超過土工布寬度20cm，灑布速度根據實際土工布鋪設速度與碾壓速度而定。對于局部灑布過量的瀝青，及時予以清除。

3.4.3 鋪設土工布：土工布鋪設選在瀝青冷卻失去黏聚性之前進行；土工布鋪設要求平整、無折疊與皺褶；鋪設完成后，用輪胎壓路機進行碾壓，使之結合緊密。土工布與土工布的搭接長度為15cm；土工布破損和粘貼不好的地方，要除去重新鋪設；土工布皺褶的地方，要人工展平或涂刷瀝青，把折起的地方重新粘貼，使得在碾壓后，上、下兩層土工布粘結在一起。

3.4.4 瀝青混合料攤鋪：在鋪設土工布后，應立即攤鋪瀝青混合料，其溫度控制在160℃以內。為了便于其它施工車輛行駛，在土工布上灑一些砂或加熱后的石屑。瀝青混合料攤鋪完成后立即進行碾壓，直至達到施工技術規范的要求。用土工布防止反射裂縫，目前還是一門新技術，但通過實踐證明，效果是非常好的。

4 道路路基中的土工格柵

4.1 方案的選定

有的高速公路要經過河塘、沼澤地，地下水豐富，軟土分部廣泛，厚度高達1.5m以上。最初，人們采取拋石擠淤的方案和換填的辦法，往往因片石需要遠距離調運，數量較大，而且耗時較長；若進行清淤換填，又經常會遇到征地困難，棄方無處可棄。采用砂礫土工格柵加墊層進行軟基處理，并同時布設縱橫向排水盲溝，可以說是一個比較好的方案。

4.2 土工格柵加墊層處理軟土地基的原理

4.2.1 土工格柵具有一定的剛度，從而使上面的負荷得到擴散，可以提高地基的承載力。

4.2.2 由于土工格柵的抗拉強度大，它的存在可增加路堤的穩定性。

4.2.3 由于土工格柵能夠適應地基變形，砂礫又能與土工格柵的網孔互相鎖合在一起，形成比較穩固的平面，防止砂礫的下陷，增加地基的抗剪切強度，從而可防止軟弱地基產生過大或不均勻沉降以及側向變形。

4.2.4 砂礫墊層及盲溝的作用。砂礫墊層可保證路堤排水良好，有軟土地基時，砂礫墊層及盲溝形成一個綜合排水通道，通過上部的路堤荷載作用，可加速軟土地基的排水固結，并在施工階段完成大部分沉降。

4.3 材料的性能與要求

砂礫墊層要求使用含泥量＜5%的砂礫，粒徑為3-6cm，以利于形成排水通道。

土工格柵采用CE131型土工網，該材料系高密度聚乙烯配以抗老化劑經擠壓旋轉模型成型。具有強度高、耐腐蝕和使用壽命長等特點。且其質量較輕，方便施工。CE131土工格柵其縱橫向抗拉強度≥5.8KN/m，網孔尺寸為27mm×27 mm；幅長30mn，幅寬2.5m，材料單位重量660g/。

4.4 施工工藝

4.4.1 先平整場地，清除表土，并排干地表水。

4.4.2 在地基上鋪設第一層格柵，鋪設從處理地段的一端開始，垂直于路線沿線路走向一幅接一幅向前鋪設。橫向鋪網與路堤兩邊縱向邊溝相接，相鄰兩幅的搭接長度為40cm，搭接邊用U型釘固定。格柵靠路堤處應回折2-3m，以利于格柵的穩固。然后在格柵上鋪設粒徑為3-6、厚度為40的砂礫，整平后，用輕型壓路機振壓3-5遍，接著在砂礫層上再鋪設土工格柵，最后開始分層填土碾壓。

4.4.3 填筑土應分層填筑并滿足相應的規范要求。運輸車輛不得在已經鋪設并張緊定位的土工格柵上直接碾壓。

4.4.4 施工中應控制路堤的填土速率，并加強沉降和側向位移的觀察，防止路堤失穩。

土工合成材料應用范文第4篇

【關鍵詞】鐵路路基 ， 施工，土工合成材料， 應用

【 abstract 】 railway roadbed construction progress in the wide application of geosynthetic materials, not only have the drainage, filtering, seepage control, reinforcement, isolation, protection and the action such as reducing load; And still can bring an implementation is simple and economic efficient technology way, at the same time, it also achieved good economic, social and environmental effect. I work with the actual, emphatically summarized and analyzed railway subgrade construction in the application of synthetic materials.

【 key words 】 railway roadbed, construction, geosynthetic materials, applications

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

一、新建張家口至集寧鐵路是呼和浩特鐵路局局管內第一條160km／h(預留200km／h)客貨共線鐵路，在管段DK83+529-DK98+700段路基土石方共295萬m3，鋪設土工格柵23萬。按文件要求在路堤邊坡水平寬度2.5m范圍內自坡腳至基床表層下每隔0.6m鋪設一層雙向經編土工格柵，土工格柵抗拉強度不小于25Kn／m,延伸率小于10％，鋪設表面平整，攤鋪后及時填筑填料。個別地段鋪設土工織物5.6萬，根據地基承載力的不同情況需換填中粗砂，并與砂間鋪設精編復合土工膜，其抗拉強度不小于20KN／m,頂破強度不小于2.0kN，其下換填0.5m厚二八灰土墊層。施工項目于2009年建成，2011年通車，在后期經過對普通路基、浸水路基、軟土路基的檢測和觀察，發現鋪設土工材料的地段對路基的穩定起到很好的作用，其土工材料的力學性能能夠有效的充分發揮，確保了路基的穩定。

二、土工合成材料的含義及其應用簡述

土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用。

土工合成材料在土木、水利、交通、鐵道和環境工程中得到廣泛的應用，起到排水反濾、防滲、加筋、隔離、防護和減載等作用。這些作用是以不同的形式的產品來實現的，例如，土工織物用于濾層、隔離和防護；土工網和三維植被網墊用于排水和坡面的穩定；土工格柵、條帶和有紡或編織土工織物用于加筋、土工膜用于防滲等。復合型土工合成材料則結合了各自的優點，例如，兼有過濾和排水性能的土工織物和土工網復合材料，結合加筋和隔離功能的土工織物和土工格柵復合材料，而土工織物和土工膜結合形成的復合土工膜則既能防滲又具有防刺破的作用，同時具有與土較高的界面磨擦系數。目前證明較成功的應用有：無紡土工織物代替粒狀級配濾層應用于反濾排水工程中，土工合成材料加筋擋土墻代替重力式擋土墻，塑料排水帶代替砂井，土工膜用于防滲材料等。在應用的初期，最擔心的是耐久性，忽視鋪放的位置，認為鋪土工合成材料總比不鋪好。而現在經驗證明在土中耐久性是可以保證的，相反，土工合成材料鋪放的位置不當或施工質量差，會降低作用，甚至適得其反。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來的化學物質制成，再進一步加工成纖維或合成材料片材，最后制成各種產品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。通過長時間的使用探索，人們發現材料的強度還與纖維的制作方法有關。在應用土工合成材料時，其性能更受施工方法、應用環境和側限壓力大小的影響。例如內蒙古卓資山旗下營大黑河的護岸工程，該工程采用聚丙烯編織布，聚氯乙烯繩網和混凝土塊組成整體沉排，防止河床沖刷。無紡織物作為隔離材料，鐵路部門首先應用于防治“翻漿冒泥”現象。隨后的幾年，鐵路路基如：張家口至集寧鐵路、集寧至包頭增建第二雙線鐵路，還有地方專用線如西金鐵路、東烏鐵路等也都廣泛的應用，增加了路基的穩定性。目前，品種繁多的人工合成材料陸續問世，它們可制成各種符合特定目的的產品，而且由于其具有質量輕、施工簡易、運輸方便、價格低廉料源豐富等優點，為土木工程和鐵路建設提供了一種嶄新的較為理想的材料，并由此帶來一種實施簡便和經濟有效的技術途徑。土工合成材料是以合成材料為原材料制成的應用于巖土工程的各種產品的統稱。因為它們主要用于巖土工程，故冠以“土工”兩字，稱為土工合成材料，以區別于天然材料。近些年來，土工合成材料在全世界范圍內得到迅速的發展和廣泛的應用，取得了良好的經濟、社會和環境效應。

三、土工合成材料的種類

（一）土工織物

1、土工織物的種類

土工織物為透水性土工合成材料。土工織物的制造一般要經過兩個步驟：首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結構的土工織物。目前主要有有紡土工織物和無紡土工織物。有紡土工織物由兩組平行的呈正交或斜交的經線和緯線交織而成，其主要缺點是沿經線和緯線的強度高，而與經緯線斜交方向的強度低，無紡土工織物是把纖維作定向的或隨意的排列，再經過加工而成，按照聯結纖維的方法不同，可分為化學(粘結劑)聯結、熱力聯結和機械聯結三種。其主要優點是強度沒有顯著的方向性，對變形的適應性較大，目前大部分企業使用的均屬這種類型。

土工織物突出的優點是重量輕，整體連續性好(可做成較大面積的整體)，施工方便，抗拉強度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點是未經特殊處理，則抗紫外線能力低，如暴露在外受紫外線直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍較高，土工織物的性能與其聚合物原料、土工織物的種類及加工制造方法密切相關。

（二）、土工膜

土工膜是一種基本不透水的材料。根據原材料不同，可分為聚合物土工膜和瀝青土工膜兩大類。為了適應工程應用中不同強度和變形的需要，兩類中又各有不加筋(單一或混合材料)和加筋或組合的類型。聚合物膜在工廠制造，瀝青膜則大多在現場制造。制造土工膜的聚合物有熱塑塑料(如聚氯乙烯)、結晶熱塑塑料(如高密度聚乙烯)、熱塑彈性體(如氯化聚乙烯)和橡膠(如氯丁橡膠)等。工廠制造土工膜的方法主要有擠出、壓延或加涂料等。擠出是將熔化的聚合物通過模具制成土工膜，厚0.25～4 mm。壓延則是將熱塑性聚合物通過熱輥壓成土工膜，厚0.25～2 mm。加涂料是將聚合物均勻涂在紙片上，待冷卻后將土工膜揭下來而成。現場制造土工膜是在地面噴涂或敷一層冷或熱的粘滯聚合物而成。瀝青土工膜用的是瀝青聚合物或合成橡膠。

制造土工膜時還需要摻入一定量的添加劑，使在不改變材料基本特性的情況下，改善其某些性能和降低成本。例如摻入碳黑可以提高抗日光紫外線能力，延緩老化；摻入鉛鹽、鋇、鈣等衍生物以提高材料的抗熱、抗光照穩定性；摻入滑石等劑以改善材料可操作性；摻入殺菌劑可防止細菌破壞等。對于瀝青類土工膜，其主要的摻入材料是一些填料或纖維。填料可為細礦粉，它能增加膜的強度且降低其成本；加入纖維，也是為提高膜的強度。

（三）、土工復合材料

土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料，以其兩種或兩種以上的土工材料互相結合起來，成為土工復合材料。土工復合材料可將不同構成材料的性質結合起來，更好地滿足具體工程的需要，能起到多種功能的作用。如復合土工膜，將土工膜和土工織物按要求制成土工膜―土工織物組合物，稱復合土工膜。土工膜主要用來防滲，土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。又如土工復合排水材料，它是以無紡土工織物和土工網、土工膜或不同形狀的合成材料芯材組成的排水材料，用于軟基排水固結處理、路基縱向橫向排水、建筑地下排水管道、集水井、支擋建筑物的墻后排水、隧道排水、堤壩排水設施等。不同的工程有不同的綜合功能要求，故土工復合材料的品種繁多，可以說土工復合材料是當前和今后一段時期發展的大方向。這里主要介紹復合土工膜和土工復合排水材料兩類。

1 復合土工膜

復合土工膜是用土工織物或其他材料與土工膜結合而成的不透水材料。根據主要功能的不同，復合土工膜可劃分為加筋型土工膜和橫向排水型土工膜兩種。

(1)加筋型土工膜

加筋型土工膜具有較高的強度和模量，以滿足工程中防滲與受力的要求，如氯丁橡膠土工膜和經編土工膜。加筋土工膜的厚度：聚合物有涂料的三層壓延加筋土工膜厚0.75～1.5 mm；聚合物五層壓延加筋土工膜厚1.0～1.5 mm。

(2)橫向排水型土工膜

橫向排水型土工膜一般由無紡土工織物與土工膜復合而成，常見的有“一布一膜”、“兩布一膜”。其中，無紡土工織物不僅具有橫向排水作用，而且對土工膜起保護作用。

2 土工復合排水材料

土工復合排水材料是薄型土工織物包裹不同材料制成的不同形狀的芯材組合成的一種復合型排水產品。這種產品克服了土工織物沿織物平面方向排水能力小的缺點，可以沿產品芯材水平方向的排水通道通暢地排水，而外包的土工織物作為濾層以阻止土顆粒進入排水通道。復合排水帶主要用于軟土地基豎向排水固結處理等，我國生產及工程上普遍采用的產品主要是塑料排水帶。復合排水板具有廣泛的用途，如路基縱向橫向排水、支擋建筑物的墻后過濾排水、隧道襯砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤壩排水設施等。

(1)塑料排水帶

塑料排水帶是由不同截面形狀的連續塑料芯板外面包裹非織造土工織物(濾膜)而成。芯板的原材料為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多種型式，常見的有城垛式、口琴式和式等。芯板起骨架作用，截面形成的縱向溝槽供通水之用，面濾膜多為滌綸無紡織物，作用是濾土、透水。

塑料排水帶的施工是利用插帶機將其埋設在土層中的預定位置。塑料帶前端與錨靴相連，用插帶機導桿頂住錨靴，插入土層中，達到預定深度后拔出導桿，但排水帶仍留在預定位置，在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪斷排水帶，施工時可用靜荷或動荷送桿，靜荷送桿對土層擾動小，較為常用。我國插帶機的插入深度可達約25 m，入土速率可達6 m/min。排水帶的平面分布間距可借理論計算確定，一般為1～2 m。排水帶插入軟基后，為排除土中的多余水量提供了捷徑，多余水可水平向通過帶的濾膜進入芯板溝槽，再向上由地表的透水料墊層排走。排水帶在公路、碼頭、水閘等軟基加固工程中應用廣泛，以加速軟土固結。

(2)軟式排水管

軟式排水管又稱為滲水軟管，是由高強鋼絲圈作為支撐體，以及具有反濾、透水及保護作用的管壁包裹材料兩部分構成的。高強鋼絲由鋼線經磷酸防銹處理，外包―層PVC材料，使其與空氣及水隔絕，避免氧化生銹。包裹材料有三層，內層為透水層，由高強特多龍紗或尼龍紗作為經紗，特殊材料為緯紗制成；中層為非織造土工織物過濾層；外層為與內層材料相同的覆蓋層。為確保軟式排水管的復合整體性，支撐體和管壁外裹材料間，以及外裹各層之間都采用了強力粘結劑粘合牢固。軟式排水管兼有硬水管的耐壓與耐久性能，又有軟水管的柔性和輕便特點，過濾性強，排水性好，可用于各種排水工程中。

(四) 土工特種材料

土工特種材料是為工程特定需要而生產的產品，品種多，現選擇幾種主要產品說明如下。

1 土工格柵

土工格柵是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先沖孔，然后進行拉伸而成的帶長方形或方形孔的板材。加熱拉伸是讓材料中的高分子定向排列，以獲得較高的抗拉強度和較低的延伸率。按拉伸方向不同，格柵分為單向拉伸(孔近矩形)和雙向拉伸(孔近方形)兩種。前者在拉伸方向上有較高強度，后者在兩個拉伸方向上皆有較高強度。土工格柵的品種和規格很多，目前開發的新品種有用加筋帶縱橫相連而成的，也有用高強合成材料絲縱橫連接而成的等等。

2 土工網

土工網是以聚丙烯或聚乙烯為原料，應用熱塑擠出法生產的具有較大孔徑和較大剛度的平面結構材料。可因網孔尺寸、形狀、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差異。一般而言，土工網的抗拉強度都較低，延伸率較高。這類產品常用于坡面防護、植草、軟基加固墊層，或用于制造復合排水材料。一般說來，它只有在受力水平不高的場合，才能用于加筋。

3、土工模袋

土工模袋是由上下兩層土工織物制成的大面積連續狀材料，袋內充填混凝土或水泥砂漿，凝固后形成整體混凝土板，可用作護坡。這種袋體代替了混凝土的澆注模板，故而得名。模袋上下兩層之間用一定長度的尼龍繩來保持其間隔，可以控制填充時的厚度。澆注在現場用高壓泵進行。混凝土或砂漿注入模袋后，多余水量可從織物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使強度增高。按加工工藝的不同，可將模袋分為兩類，即機織模袋和簡易模袋。前者是由工廠生產的定型產品，而后者是用手工縫制而成的。

4 、土工合成材料粘土墊層

土工合成材料粘土墊層是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤土粉末(或其他滲透性材料)以針刺(縫合或粘接)而成的―種復合材料。它與壓實粘土墊層相比，具有體積小、質量輕、具柔性、密封性良好、抗剪強度較高、施工簡便、適應不均勻沉降等優點，可以代替―般的粘土密封層，用于水利或土木工程中的防滲或密封設計。國外大量用于廢料坑的底部防滲襯砌和頂部封蓋。

四、土工合成材料的工程特性

（一） 物理特性

1 、厚度

土工合成材料厚度用mm表示，厚度變化對織物的孔隙率、透水性和過濾性等水力特性有很大的影響。常用的各種土工合成材料的厚度是：土工織物一般為0.1～5 mm，最厚的可達十幾毫米；土工膜一般為0.25～0.75 mm，最厚的可達2～4 mm；復合型材料有時采用較薄的土工膜，最薄可達0.1 mm；土工格柵的厚度隨部位的不同而異，其肋厚一般由0.5 mm至幾十毫米。有些材料在受壓時厚度變化很大，需規定在某固定壓力下測定厚度。一般規定此壓力為2 kPa。 根據工程需要還應測試在20 kPa、200 kPa壓力下的系列厚度。土工織物厚度可采用專門的厚度測試儀，土工膜厚度可直接用千分尺測定，―般要求加壓面積為25 cm2，試樣面積應大于加壓面積的2倍，加壓時間30 s，試樣不少于10塊。

2、單位面積質量

單位面積質量為單位面積土工合成材料具有的質量，它反映材料多方面的性能，如抗拉強度、頂破強度等力學性能以及孔隙率、滲透性等水力學性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料的主要物理性能之一。土工織物和土工膜單位面積質量受原材料密度的影響，同時受厚度、外加劑和含水量的影響，常用的土工織物單位面積質量一般在50～1 200 g/m2的范圍內。測定單位面積質量采用秤量法，試樣面積為100 cm2，數量不得少于10塊，天平秤量讀數應精確到0.01 g(現場測試為0.1 g)。測試前要求試樣在標準大氣壓下恒溫(20±2 ℃)，恒濕(65 %±2 %)24 h。

（二）、力學特性

反映土工合成材料力學特性的指標主要有拉伸特性及抗拉強度、撕裂強度、頂破強度、刺破強度、穿透強度及握持強度等。

1 、拉伸特性及抗拉強度

土工合成材料是柔性材料，大多通過其抗拉強度來承受荷載以發揮工程作用，因此抗拉強度及其應變是土工合成材料的主要特性指標。土工合成材料的抗拉強度與測定時的試樣寬度、形狀、約束條件有關，必須在標準規定的條件下測定。土工織物在受力過程中厚度是變化的，不易精確測定，故其受力大小一般以單位寬度所承受的力來表示，單位為kN/m或N/m，而不是習慣上所用的單位面積的應力來表示。

目前測定抗拉強度基本上是沿用紡織品條帶拉伸試驗方法，即把試樣兩端用夾具夾住，以一定的速率施加荷載進行拉伸直到破壞，測得試樣自身斷裂強度及變形，并繪出應力―應變曲線。目前條帶拉伸試驗的試樣分寬條與窄條兩種，寬條試樣寬200 mm、長100 mm，寬長比B/L＝2；窄條試樣寬50 mm、長100 mm，寬長比B/L=1/2。試驗機具應選擇具有等速拉伸性能、能測讀拉伸過程中拉力和伸長量或直接記錄拉力―伸長關系曲線的拉力機，同時要求試樣的最大斷裂力在滿量程的10 %～90 %范圍內。國內規定拉伸速率為50 mm/min。

目前關于土工合成材料的拉伸力學特性一般采用室內無側限拉伸試驗進行測試。但現場埋設在填料中的土工筋材的力學特性因填料的約束作用而不同，人們曾通過對不同寬帶的試件進行拉伸試驗，以評價筋材受側向約束的影響。但更科學的是應將筋材埋在填料中進行測試。此時的力學特性所受影響因素較多。有約束的拉伸試驗表明，約束力將增加土工織物的抗拉強度和模量，對于土工格網和土工格柵，約束力的影響更為顯著，因為除了界面的摩擦阻力外，筋材橫肋所受拉伸方向的土壓力還將約束其變形，從而增大了模量。

2、 握持強度

土工織物承受集中力的現象普遍存在，握持強度是反映其分散集中力的能力。握持強度試驗選用的儀器一般與條帶拉伸試驗相同，但試驗方法不同。握持強度試驗是握持試樣兩端部分寬度而進行的一種拉力試驗。它的強度由兩部分組成，一部分為試樣被握持寬度的抗拉強度；一部分為相鄰纖維提供的附加抗拉強度。它與條帶拉伸強度之間沒有簡單的對比關系。由于各單位所采用的試樣和夾具的尺寸不盡相同，試驗的難度也較大，因此測得的成果相差很多。一般不宜作為設計依據。只可用作不同土工織物的抗拉強度的比較。土工織物握持力一般為0.3～6.0 kN。

3、 撕裂強度

土工織物和土工膜在鋪設和使用過程中，常常會有不同程度的破損。撕裂強度反映了試樣抵抗擴大破損裂口的能力，可評價不同土工織物和土工膜被擴大破損程度的難易，是土工合成材料應用中的重要力學指標。

目前撕裂強度試驗仍沿用紡織品標準測試方法。常用的紡織品撕裂試驗，按試樣形狀分為梯形法、翼形法以及舌形法，舌形法又分為單縫與雙縫兩種。目前多采用梯形法測定土工膜及土工織物的撕裂強度，這種試驗從其加力方式看，近似于張拉試驗。土工織物梯形撕裂強度值一般為0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂強度值一般為0.03～0.4 kN。

4 、頂破強度 刺破強度及穿透強度

在工程應用中，土工織物及土工膜常被置于兩種不同粒徑的材料之間，受到粒料的頂破作用，同樣也將受到拋填粒料引起的法向荷載。根據粒徑大小形狀、土工織物及土工膜接觸面的受力特征和破壞形式的不同，可分為頂破、刺破和穿透幾種受力狀態。

(1)頂破強度是反映土工織物及土工膜抵抗垂直織物平面的法向壓力的能力。頂破試驗與刺破強度試驗相比，壓力面積相對較大，材料呈雙向受力狀態。所用試驗方法有液壓脹破試驗、圓球頂破試驗和相CBR頂破試驗。

(2)刺破強度是反映土工織物或土工膜抵抗小面積集中荷載(如有棱角的石子或樹枝等)的能力。試驗方法與圓球頂破試驗相似，只是以金屬桿代替圓球。

(3)穿透強度可通過穿透試驗測得，這種試驗是模擬工程施工中具有尖角的石塊或其它銳利物落在土工織物或土工膜上的情況，用穿透試驗所得孔眼的大小，評價土工織物或土工膜抵御穿透的能力。

（三）、水力學特性

由于土工織物、細孔土工網等土工合成材料可以使水及空氣自由地通過，并能有效地截留和控制土顆粒的流失，因此被廣泛他用作排水和過濾材料。為此必須研究其水力學特性，其主要包括兩方面：―是透水與導水能力；二是阻止顆粒流失的能力。這些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔徑大小與分布情況、滲透特性等。土工織物的滲透特性是其重要水力學特性之一。在過濾標準及其它有關水力學中，是一項不可缺少的重要指標。根據工程的需要，通常要確定垂直于織物平面的滲透特性和平行于織物平面的滲透特性。垂直于織物平面的滲透特性，主要用垂直滲透系數 表示。該系數是滲流的水力梯度等于1時的滲流速度，一般服從達西定律，土工織物的滲透系數約為 ～ cm/s，其中無紡織物的滲透系數為 ～ cm/s。使用土工膜的目的在于防滲，它可以阻擋水、水氣、氣體及有害物質(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的滲透。土工膜在水壓力作用下產生滲流的原因是由于制造時的不均勻性和缺陷等因素所造成的，有些細微的通道，則是在一定的水壓力下被水沖破而形成的，溫度變化引起水體積變化，土工膜的滲透系數愈小，溫度對試驗結果的影響愈大。

（四）、耐久性

土工合成材料的耐久性包括許多方面，主要是指對紫外線輻射、溫度變化、化學與生物侵蝕、干濕變化、凍融變化和機械磨損等外界因素變化的抵御能力，材料的耐久性主要與聚合物的類型及添加劑的性質有關。

土工合成材料的老化現象主要是因為高分子聚合物具有鏈節結構，受外界因素的影響發生降解反應或交聯反應的結果。使材料老化的各種因素中，陽光輻射起著最重要的作用。紫外線具有很大的能量，能夠切斷許多聚合物的分子鏈，或者引發光氧化反應。其試驗方法主要有自然老化和人工老化兩大類，近幾年采用了一系列措施以增加聚合物的抗老化能力，并取得了很好的效果。添加防老化劑、方法簡便，效果顯著，是當前防老化的主要途徑。土工合成材料在有覆蓋的情況下(或埋在土中)，老化速度緩慢。

聚合物對化學腐蝕一般具有較高的抵抗能力，但某些特殊的化學藥劑或廢品對聚合物有腐蝕作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或廢物存儲池的防滲材料時，對其化學穩定性要認真對待。土工合成材料在鋪設過程中易受損傷，且不易被發現，國外試驗研究發現，埋在土中的織物老化主要是由于機械傷引起的，鋪設造成的孔洞是使材料強度降低的主要因素。孔洞數愈多，原始強度降低得愈多。在高溫條件下，合成材料將發生熔融現象。有時溫度雖未達到融點，聚合物分子結構也可能發生變化，影響材料的彈性模量和強度。有些聚合物在特別低的溫度下，也使柔性降低、質地變脆，影響其力學特性，給施工及接縫造成困難。此外，干濕度和凍融變化可能使一部分空氣或冰屑存在織物內部，影響其滲透特性。

五、土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能，一種土工合成材料往往就兼有數種功能。隨著土工復合材料的發展，所兼有的功能就更多。總的說來，土工合成材料的主要功能可歸納為六類，即過濾作用、排水作用、隔離作用、防滲作用、防護作用以及加筋作用。

1 過濾作用

把土工織物置于土體表面或相鄰土層之間，可以有效地阻止土顆粒通過。從而防止由于土顆粒的過量流失而造成土體的破壞。同時允許土中的水或氣體通過織物自由排出，以免由于孔隙水壓力的升高而造成土體的失穩等不利后果。

土工織物可適用于土石壩粘土心墻或粘土斜墻的濾層，土石壩或堤壩內的各種排水體的濾層，儲灰壩或尾礦壩的初期壩上游壩面的濾層。堤、壩、河、渠及海岸塊石或混凝土護坡的濾層，水閘下游護坡下部的濾層，擋土墻回填土中排水系統的濾層，排水暗道周邊或碎石排水暗溝周邊的濾層，水利工程中水井、減壓井或測壓管的濾層等。

2 排水作用

有些土工合成材料可以在土體中形成排水通道，把土中的水分匯集起來，沿著材料的平面排出體外。較厚的針刺型無紡織物和某些具有較多孔隙的復合型土工合成材料都可以起排水作用。

它們可適用于土壩內垂直或水平排水，土壩或土堤中的防滲土工膜后面或混凝土護面下部的排水。埋入土體中消散孔隙水壓力，軟基處理中垂直排水，擋土墻后面的排水，各種建筑物后面的排水，排除隧洞周邊滲水、減輕周邊所承受的外水壓力，人工填土地基或運動場地基的排水等。

3. 隔離作用

隔離是指在兩種物理力學性質不同的材料之間鋪設土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來許多預期的良好效應，舉例說明如下：

(1)通過隔離層，引起應力擴散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。

(2)隔離提供排水面，加速地基土固結，使承載力提高。

(3)隔離層起整體性作用，可使要求的地基粗粒料支持層的厚度減少，節約建筑材料。

(4)地基中有部分軟弱區域，或有小范圍洞穴，鋪隔離層有架橋作用，以掩蓋和減弱洞穴區或軟弱區的影響。

(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細水上升，防止鹽堿化，或減弱凍脹。

(6)道路基床中，隔離是防治翻漿冒泥的有效措施。

(7)隔離層還起一定的保溫作用。

用于隔離的土工合成材料應以它們在工程中的用途來確定。應用最多的是有紡和無紡土工織物。如果對材料的強度要求較高，有時還要求以土工網或土工格柵作為材料的墊層。當要求隔離防滲時，則需要土工膜或復合土工膜。

4 防滲作用

土工膜和復合型土工合成材料，可以防止液體的滲漏、氣體的揮發，保護環境或建筑物的安全。它們可用于土石壩和庫區的防滲，渠道防滲，隧道和涵管周圍防滲，防止各類大型液體容器或水池的滲漏和蒸發，屋頂防漏，用于修筑施工圍堰等。

5 防護作用

多種土工合成材料對土體或水面，可起防護作用。它們主要用于防止河岸或海岸被沖刷，防止垃圾、廢料或廢液污染地下水或散發臭味，防止水面蒸發或空氣中灰塵污染水面，防止土體凍害等。

6 加筋作用

很多土工合成材料埋在土體中，可以分布土體的應力，增加土體的模量，傳遞拉應力，限制土體側向位移；還可以增加土體和其它材料之間的摩阻力，提高土體及有關建筑物的穩定性，土工織物、土工格柵、土工網及一些特種或復合型的土工合成材料，都具有加筋作用。它們可用于加強軟弱地基，加強邊坡穩定性，用作擋土墻回填土中的加筋或錨固擋土墻的面板，修筑包裹式擋土墻或橋臺，加固柔性路面、防止反射裂縫的發展等。

六、結論

（一）土工合成材料應用中存在的問題

1、在工程實際應用中，設計對土工合成材料的技術指標、施工工藝和方法常有特定的要求，但個別工程實施后達不到預期效果。主要原因是施工技術問題，部分施工人員對這一新型材料還比較生疏，施工設備和方法比較落后，操作不規范，以致施工質量達不到設計要求。

2、土工合成材料本身制約著工程質量，有些產品工藝落后，成本較高，質量難以達到規定標準。

3、工程施工中，部分單位在購買材料時低價竟標，更有相當多的單位沒有檢測設備和檢測人員，沒有把好質量關。因此，土工合成材料在生產及施工應用上，還缺乏必要的、嚴格的行業管理。

（二）結論

《鐵路路基土工合成材料應用技術規范》自實施以來，有力促進了鐵路土工合成材料的應用，路基工程質量得到了質的提高。但由于設計理論的相對滯后，土工合成材料生產廠家眾多，產品質量參差不齊，技術規范有關條款不易操作等諸多原因，限制了進一步的推廣應用。我認為在規范修訂時，如下方面予以考慮完善。

(1)增加土工合成材料生產原料的技術要求，分不同地區、不同的應用條件提出相應產品技術指標。對作為重要受力構件的材料(如加筋土擋土墻拉筋帶)，要增加蠕變強度等指標。

(2)各類結構、構筑物的計算理論和方法要在規范中明確和進一步細化；隨著工程實踐的積累，宜增加高墻(如單級超過10 m的加筋土擋土墻)、包裹式加筋土擋土墻、加陡邊坡加筋路堤、土工格室加固軟基等計算方法。

(3)補充新型土工合成材料，如經編土工格柵、立體植被網、雙向拉伸土工格柵的應用條件和技術要求。

(4)吸收近年來土工合成材料應用的成功經驗和教訓，進一步完善設計和施工質量檢驗條款。

(5)參照國標和其它標準，統一材料名稱，制定較詳細的技術指標、檢驗(測)項目和標準。

土工合成材料在工程應用中有著極為突出的優勢，在公路、鐵路、水利、環保工程等方面，就地取材，原來不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能變成堅固的路基和擋墻，無需開山取石取土修建，有效地保護了自然生態環境，防止了水土流失和山體滑坡。隨著科技的不斷發展土工合成材料的用途將不斷延伸，推廣土工合成材料的首要目的和優勢就是保護生態環境，有著其他材料不可替代的優點。

土工合成材料應用范文第5篇

關鍵詞：道路工程土工合成材料改擴建路基

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，它以人工合成的聚合物，如塑料、化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各層土體之間，以發揮、加強或保護土體的作用。近些年來，隨著路面加寬工程的增加，土工合成材料在這方面的應用也日益廣泛。目前在公路上常用的是土工布、土工格柵、土工格室。

土工格柵具有多孔結構，不同于金屬帶和土工織物等片狀加筋材料，其錨固能力是通過摩阻力和支承阻力合成的。而用土工格室加固飽和粘性土地基，則是一種新的加固方法，現場實測和有限元分析結果表明，使用土工合成材料可以有效地加強新路基與既有路基的整體性，提高地基的承載力和解決路基的不均勻沉降問題，有效地防止路面開裂。

一、材料性能

在土工合成材料的應用上，一般采用土工格柵進行加筋，近年來土工格室也得到了廣泛的應用。兩者的性能分別如下：

1、土工格柵

土工格柵是一種以高強度聚內烯和高密度聚乙烯等高分子聚合物為原料的片材，在一定的溫度條件下，經過擠板壓延、沖孔、定位拉伸、冷卻定型后形成的片網狀結構物，它具有變形模量大、抗拉強度高、耐腐蝕、抗老化、與土顆粒之間的摩擦系數大、連鎖作用強的特點，加筋效果強于土工布等材料。

二、土工格室

土工格室是八十年代在國際上開發的一種特種土工合成材料，它適于在工程領域用作加筋材料，是一種新型的立體加筋材料。這是一種有高分子聚合物經強力焊接而成的，三維網狀結構，它伸縮自如，運輸時可以折疊，使用時張開并在格室中填充砂石土等填料構成一種立體的蜂窩狀結構，它在工程施工中與土砂石等材料共同構成了具有不同粘合力、不同加筋強度、不同深度的墊層，這些墊層可根據工程需要放置于不同的位置，用以處理軟土路基等疑難問題，

同其他類型的土工合成材料一樣土工格室具有性能優良應用范圍廣泛等特點；

1耐老化性能：土工格室以聚烯烴為基質材料，加入特殊添加劑，具有優良的耐老化性能，可選用不同的基材配方，使用溫度范圍在-40攝氏度到80攝氏度之間，經熱氧化試驗后，在70攝氏度狀態下，拉伸屈服強度下降至70%，使用壽命可達49年；2抗化學腐蝕性能：年酸堿能力很強適用于不同的填筑材料；3良好的力學性能：土工格室應用范圍十分廣泛，既可用于加固軟土路基又可用于邊坡防護、擋土墻工程等，還可以用于河道治理、堤壩防護、支撐城市排水管道工程等。

三、加固機理

1、土工格柵加固機理

土工格柵對土的加固機理存在土于格柵之間的相互作用，在高速公路擴建工程新老路基結合部采用土工格柵可以有效的預防差異沉降的產生，這是因為；

①由于土工格柵與土接觸面的摩擦作用，降低了加寬處土的垂直應力，使土體承載能力得以提高，減少了不均勻沉降；②土工格柵堆土體具有鎖定作用，使土體抗剪能力得以充分地發揮，約束了土體的側向變形；③由于水平鋪設的土工格柵具有彈性，在反復荷載的作用下，不會產生變形的積累；④土工格柵具有一定的張力和延展性，能使路基與土工格柵形成一個連續柔性整體結構，使得更多范圍內的土體參與承受荷載和抵抗變形，從而改善可能反映到路表的差異沉降。

2、土工格室加固機理

1土工格室可使填料的表觀間距離成倍提高，對其中的填料提供了強大的側限，該側壁也對填料產生了豎向的摩擦約束，與材料形成了雙面摩擦力（即橫向阻力），有效地限制了因荷載而產生的橫向移動趨勢；2格式填料復合結構可以看做是一個具有一定抗彎剛度的柔性筏基，于是土工格室結構不僅能承擔路堤對地基的側向推力，而且還能有效地降低地基的豎向附加應力；3土工格室加筋層起到了擴散豎向應力的作用，保證了上部結構的安全、正常使用，土工格室置于地基表面還限制了軟土的側向隆起，使得土的滑移剪切面向更深的區域發展，類似于深基礎的效果，也大大地增強了地基的穩定性。

四、在我國高速公路的應用

在目前我國改擴建高速公路中，應用較多的土工合成材料是土工格柵和土工格室。而且實踐應用和相關文獻表明，加筋比不加筋時的效果明顯，能明顯降低新舊路基的差異沉降，提高路基的整體穩定性。

五、結語

土工合成材料用在公路加工過程當中，主要是利用土工合成材料的高強度、韌性等力學性能，可改善土體、或作為加筋土以及各種復合土工結構，隨著近年來舊路加寬工程的增多，土工合成材料在公路工程的應用越來越廣泛，其研究內容會越來越豐富，將在道路工程領域起到越來越顯著的作用，使道路工程的發展進入到一個嶄新的階段。

參考文獻

1.劉柱，潘發宏，朱湘，等，土木格柵與土木格室加筋機理比較，合肥工業大學學報（自然科學版），2009（28）

2.朱定文，劉松玉，高速公路擴建工程中新路填筑對老路影響的參數分析，公路交通科技。2010（12）

3.吳其軍，范兢，黃政，淺談公路建設對生態環境的影響，交通環保。2010（11）

4.龔德，水泥攪拌樁在公路工程中的應用及質量控制，建筑與工程，2009（2）