土工合成材料应用研究

土工合成材料应用研究（精选8篇）

土工合成材料应用研究篇1

自从上世纪七十年代末我国开始引用土工织物以来，这种新兴的技术和材料即在水利、铁道和交通等行业中，广泛引起岩土工程师们的注视。美国杜邦公司是第一个以应用材料和技术进入我国的外国企业，一次即赠送我铁道部科学研究院2万平方米纺粘法土工织物，曾用于铁道路基防治翻浆冒泥试验。接着在华东纺织学院、上海纺织科学院等“无纺布”制造技术的诱导下，在江苏开始萌发了针刺无纺织机的试制和生产，加上党的十一届三中全会改革开放的提出，因此在铁道水利交通等行业的岩土工程师们吸收国外先进科学技术的同时，很快即由生产造纸毛毯和化纤地毯的技术转移到针刺土工布上来，形成了我国短纤针刺土工织物的基础。加之正值国家发展乡镇企业，国外企业也开始面向中国，他们以带着应用技术而来开拓市场的举措，确也促进了我国在这一领域的进步。然而当时虽然有美国的杜邦公司、奥地利的林茨公司、法国的罗纳普朗克公司等相继把目光投向中国市场，可惜的是他们强调了需要美元采购；对我国有无能力大规模使用还没有信心；更不愿意冒来华投资的风险；所以在1～4年多的时间内，外国企业一直在徘徊着。而当时国内工程单位，特别是设计部门的一些决策者们，缺乏对这种新材料、新技术的认识，因此要在那样的思想境界和国情下，很快大规模地得到应用是很困难的。这也就成了国外几家公司不久从这一领域退出去的原因。当然事物总是在不断变化，具有先进代表性和富有生命力的事物发展会很快，国外的退出就成了我国长期以来采用国产短纤针刺土工布的习惯成为我国以科研和高等院校带头推广应用的由来。我们协会(原协作网)于86年召开了全国第一届土工织物应用技术交流大会，出席这次会议的代表，超出了原计划人数的3倍，这是空前的出乎意料的。回忆起当时会上几位有名的外国专家(法、日)的报告；5家外企的展览以及国内用短纤针刺土工布(1m宽双幅)即吊起3吨多重的汽车时，都起到了轰动效应。所以会上无论是政府领导还是专家教授，都充分表现了对会议的高度重视和热情支持；也充分表明改革开放后的举国上下，是多么地盼望科技进步。我们的首席顾问、中科院院士、清华大学黄文熙教授在开幕词中首肯了国际上早先的说法：土工合成材料是对岩土工程的一场革命这句话。并指出：应用土工织物将可节省很大的运输量(指土、砂、石)。实际上这在上世纪80年代初，他老人家已经把应用联系到经济效益和社会效应上来了，联系到保护生态和环境的关系上来了。因此第二年在一次会议上再见到我们时指示：要全面推广多种土工合成材料的应用，不要局限在土工织物方面。可见他老人家的远见卓识是多么吻合我国土工合成材料以后的发展进程。是的，据我们当时的了解，会后仅一年(87年)我国的年用量即近200万m2，差不多是86年会前总用量的20倍。尤其是水利界用于病险库的处理即达近百处之多。锦州市公路局用于无铺砌路面防治路床翻浆冒泥，效果特别显著，经现场鉴定评议后，很快即在东北、华北严寒地区得到推广应用；并很快扩展到严寒地区的铁道系统。所有这些均充分表明了土工合成材料的生命力。

当然主要是党的改革开放政策和全国正处于科学的春天，由于一套2m～4m宽的短纤针刺设备仅20～50万元左右，又无耗水排污等环境问题，所以在乡镇企业中发展很快，一转眼之间全国竟有无纺布工厂上百家，单以针刺土工布为主并加入我们协作网的就达60多家。正如刘宗耀网长所说，全世界生产土工布的公司，合起来也没有我们中国的土工布工厂多。然而投资较大且有一定高技术的长纤(纺粘)针刺设备，片梭织机等增加就不是那么快了。江苏、山东、浙江、北京，编织土工布好多年都维持为5家国营企业，而没有更多的竞争者。所以现在看来在那样的体制下，也就各有其利弊，一方面是乡镇企业投资少、灵活，项目上得快，竞争意识强，在产品质量和价格上有较强的可比性，在与用户的配合上也较容易协调。因此像塑料排水带(板)以及一些土工模袋织物，就属于这种类型，即上项目特快，工厂特多。但是太多了供就大于求，于是经营起来邪门歪道的事就容易出现了；这又是缺点。而几家国营的编织物企业，在那个时期连同集装袋出口和地毯用布，供货比较紧张，生意兴旺就荒疏了竞争而不思进取。等到走向市场经济，乡镇企业积累了资金基础，在全国纺织业下滑的情况下，有关乡镇企业借机如雨后春笋一般增多起来了，国营企业荒了，加上国营的饭吃惯了，显著地缺乏竞争力。其实像无锡的国营土工模袋厂早就在向编织企业提供过教训，只是他们没有注意而已。

二、其它土工合成材料的生产与应用

我国的土工膜产品发展又是另一个过程，起初因为没有热焊接机，多以PVC为原材料，因为适合用胶粘接；并很快由加铅稳定剂过渡到卫生级。但幅宽仅l～2m，且不宜生产薄型的，使用起来很不方便。后来有了国产热焊接机，于是PE的吹塑宽幅土工膜可用了，因此就很快占领了市场，并使用户对PVC土工膜淡化下去。尽管我们强调了两者各有其优缺点，各有不同的适用领域，最后还是在不同的生产成本上而使PVC膜受到冷遇。近两年多来地铁等地下工程多起来了，一些企业又推出了EVA土工膜，其实仍然是PE中柔性比较大的一种，据说它对不平整的洞壁衬砌容易做到较贴合，所以尽管价格较高，也引起部分用户的注视。我国PE土工膜的另一个特点是用一布一膜或二布一膜的复合制品较多，这主要是设计者认为膜上有了织物的复合，就有了保护，增加了安全感。有的甚至只注重复合而忽视了膜的厚度。我国现在针刺土工布用量之所以大增，其中就有土工膜的复合用量：其复合土工膜企业之所以很多，大部分就是针刺土工布厂的参与。因为针刺土工布的幅宽越来越宽(目前幅宽6m以上的已达10多条生产线，最宽的达7.5m)，所以复合土工膜的幅宽也越来越宽。这是市场积极的一面。但也忽视了另一面，即对于垃圾填埋、污水处理等一系列要求更厚的土工膜工程而言，这又是消极的。直到近两年国内环保工程开始大上，仿照国外设计要用厚型宽幅土工膜时，又对国内产品感到失落；有的设计者似乎认为非进口货不可。总的来说，国际上应用厚型光膜防渗的较多，而国内正相反，是以薄型复合膜为主。个人的看法不一定都要照抄照搬国外的，还是要在实事求是的基础上来讲国情。例如环保工程，特别是有毒性物质的储存，恐怕不仅要厚，而且得用两层到三层以上的防渗层；像金矿的尾矿防渗等，非如此不可。那么为什么国内生产宽幅厚型的土工膜企业相对较少呢，原因就在一次性投资过大，或者说风险大。相反，一些土工布厂利用自产土工布的优势，花上几十万元买台复合机，用别人的膜就投产了，又如过去的塑料排水板现在的软式透水管、塑料盲沟、三维网垫以及目前的GCL等，一套设备的投资一般均在50万元以下，所以类似这样的产品项目上得多、投资快。然而最大的问题是上述这些产品大都是克隆品，属于改进的产品却很少。所以上得过多就容易“变质”了。且有些企业连产品的介绍或宣传资料中的图片及照片也都相互抄袭，这种欠严肃的态度就把土工合成材料太商品化了，丧失了发展新技术、新材料的意义。我们提醒各企业要引起这方面的注意，否则长期下去，于国于己都不利，应力求改制造为创造。

自从98年泰安华塑料厂有了第一条国产塑料拉伸土工格栅生产线以来，短短的4年时间全国即有20多家企业投资土工格栅生产，其中单双向格栅都能生产的就有10家左右，绝大多数集中在山东。这是从不大讲究原料配方开始，到现在精制机械设备、强调工艺技术、注重优选配方的过程；使我国塑料拉伸格栅的产品质量，着实有了一定的提高。其中有的与国外品牌可相媲美；有在应力应变关系上得到外商和用户的赞赏；有的已不断供货销往国外。所谓优选配方，就是要根据原材料的不同牌号的强度、变形、融熔指数等性能，作聚丙、聚乙不同用量的共聚选择；或单独作几个聚乙或聚丙不同牌号不同用量的共混选择；使其在经过充分拉伸工艺之后，既发挥出与其单位面积重量相适应的抗拉能力，又能控制住最大断裂变形在较小的范围之内(约10%)；从而达到较小的蠕变目的。这是一件细致和系列的科研性工作，是要花钱耗时的。好在目前塑料拉伸格栅企业多数是在不断进步之中。国产格栅其所以不断在求进步，就是因为1．该产品的生产设备(包括辅机等)投资一般均在160～200万元以上，一笔较大的资金投入，也就普遍增强了企业对产品质量的责任感。2．用户(设计)在国产品未出现之前在外商的驱动下，对格栅的性能指标有比较明确的认识和要求，企业知道必须努力去满足才有出路。3．确有一些企业，从开始就力争要使国产品达到或超过进口货。今日，虽然不排除还有少数企业在那里迷恋低价销售，而忽视产品包括蠕变在内的变形问题，但多数企业都在针对影响产品质量的原材料配方和设备技术等进行变革；其中少数企业正在为更上一层楼而努力拼搏，这种精神值得称赞。我们相信粗制滥造的格栅产品必将遭到淘汰！化纤和玻纤经编格栅生产线在我国不仅有了一定数量的进口设备，也有一些国产设备；同时对于后加工的复合处理发展也较快。我们看到规模较大的企业，经过复合处理后的经编格栅，比从国际展览会上拿回的样品还要好。而且他们还从事有关生产线的配套件制作，出口到国外去，并受到美国等厂家的欢迎。同时也作了应用方面的配合努力，如为了路面防治裂缝的施工铺设，生产了控制钉和自粘式格栅等，使工程应用感到得心应手。也正因为他们从应用技术上下了一些功夫，所以近两年多来，我国公路的路面和部分路基上应用了不少经编格栅；这与烧毛沥青土工布一起，为我国公路在防治反射裂缝方面走近了国际的前列。目前我国高等级公路的建设规模和速度仍在加大，预计不久将产生维修的高潮，届时玻纤格栅等材料，可望有较大的供应量，而不会长期处于供大于求的状态。希望抓紧时间努力做好应用技术和质量的配合与提高，而不能沉溺于价格战之中。在格栅的产品中，还有一种以加筋带焊接的形式制成的，这是利用我国故有的加筋带(包括钢塑复合带)生产技术，组合而成的格栅状材料，有其钢度大、变形(包括蠕变小)小的特点，在其节点部位也有牢度和抗剪能力低的缺点：加之阻隔部位的厚度相对较薄、格子大，对土体的约束和抗拔性能可能差一些。所以要特别注意，单双向的塑料拉伸格栅、经编纤维格栅、带状组合格栅、单向加筋带和高强机织土工布五种加筋材料，都各有其不同的工程特性和各自适用的条件，其设计方法和用量也是各不相同的；所以不要混为一谈或抽象地否定那一种。即便在都可用的情况下，还有经济比较和施工是否方便等问题。

目前自称能生产土工格室产品的企业也有6-7家之多，主要因为江苏盐城山东威海二家企业生产超声波焊接机提供了方便，都以为板壁焊牢了万事大吉。但关键性的格室壁材是否过关，应引起重视。特别是对高度大于15cm的格室(棱形)壁材，不仅要有一定的抗拉强度，还要有一定的壁厚刚度，这样整个格室才能形成真正的三维结构受力体，不致因变形过大等原因而失去应用的价值。事实上土工格室在国内应用尚较少，除公路、铁路的沙漠地区用了一部分之外，在对付软基临时用于提高承载力或用于海滩浅海石油开发等方面也用了一些，这主要是由企业与设计的主动配合所取得的成绩。当然在解决了纵向接长，横向加宽等问题之后，施工的方式方法还欠熟练，同时往往缺乏认真的经济效益核算；只是受单价较高的思想支配，所以很难普遍推广。土工格室也可用于支挡结构，例如将陡坡用格室建成台阶状，这在国外还是用得较多的，它可以免除再护坡；尤其在丘陵起伏的城市中用之，还便于将陡坡以花草美化。关于格室用作边坡防护，可能由于价格高的影响，国内尚未(或很少)用过，但国外的资料、图片介绍，使用(四边形、六角形有时并带孔)格室作护坡的工程似乎很多，应引起我们进一步思考。具体到我国，需要对7～10cm高的格室与其它护坡材料作进一步的全面比较，其中不单纯是经济上的，还包括工程所处气象环境、地质条件以及其它种种因素等，相信总有其优势所在可以发挥。例如十分干燥的地区，无砂石的地区，无水浇筑砼棱体且护坡又很贵的地区，三维网植草很难养护、并无保证存活的情况，(尽管用三维网植草比不用网种草长得要好，但还是要浇水养护)那么用格室护坡，除去施工简易之外，即使立降暴雨也不怕，有其长期的可靠性。

诚然，对于格室的应用，与我们协会和企业的进一步努力分不开，一是要尽快协助解决设计方法；二是要企业密切配合应用，开发系列品种，以宣传和推广应用技术来促销自己的产品。千万不能依样画葫芦地仿造出格室产品而了之。

拉强小、变形大的土工网产品，曾经在我国走过一段旺销，这是缘于国外对我国加筋材料生产技术的遏制所迫及误导所致。一时间有8家左右企业花高价从国外引进土工网生产线10多条，产品用到了护坡、加筋及地基加固；虽然应用工程算是成功的，然而由于其性能所限，不仅用量相对过多、代价大，而且局限在较小的应用范围。因此自土工格栅出现以来，它一直处于下滑趋势；甚至少数企业已转产或停产。与此同时，协会好几位领导成员发现，国外是将土工网与土工织物等相配合，主要用于平面排水，即网是夹在两层土工织物或织物与土工膜之间，起便于架空排水的作用；亦或对土工织物起到加强和保护的作用。这在地下工程和低于地下水位的明挖工程中大有用武之地。然而由于国内这种组合产品尚未批量生产，在设计应用上尚未得到认识，因此对其恰当的应用尚未实现。相反，受过去误导的影响，土工网在公路界防止桥台跳车和边坡防护等方面仍在运用；当然从经济角度来与土工格栅等相比，如对受力不大，且受变形影响较小的工程而言，若还是可取的话，自然也是合理的。不过土工网的每平米用料较多，一般并不比双向格栅便宜，这是值得注意的另一方面。

这几年我国的软式透水管和各种排水盲沟发展很快，可惜大多为克隆制品，很少有所改进。尤其是塑料丝盲沟排水，还是十分粗糙，即使是回收塑料可用，其用量也太大，所以价格难能下降；且没有把接长和加宽问题妥善解决，有待企业进一步与工程实际应用相结合，尽快加以提高。据口头信息，塑料丝中加入纳米成分可以大大增加产品的抗折、抗压能力，看看这样能否在产品的结构上、尺寸增大上和减小塑料丝的密度上得到改善。

今年来土工织物粘土衬垫(GCL)在我国发展很快，据初步了解已有5家左右企业投产，可以算得上跟上了时代。根据我们的接触与观察，GCL产品除去强调必须要有合格的膨润土之外，在生产工艺技术上保持膨润土层均匀稳定是无技术障碍的。但是企业必须做到与设计应用和施工铺设密切相配合，这在我国当前对这种产品刚刚处于认识阶段而言是非常重要的。否则尽管产量品种很多，会因设计、施工技术滞后，致使外国企业抓住了关键，进而冷落了国内企业。所以企业应当认清形势，凡事开头难，尤其是大家对GCL的应用意义和技术还不是很熟悉的时候，那就更难。我们认为企业和协会都很有责任，来首先帮助解决为什么要用GCL防渗？怎样用？如何施工等疑难问题，只有由此打开局面，GCL产品才有前途。当然首先也要肯定国产GCL的产品质量，要显示出国产品的优势，千万不能认为GCL可以生产了，就可顺利销售；而要做的工作还很艰难。因为GCL的应用(设计、施工)技术在国内还没有经验积累，尤其是当前人们还没有充分认识和理解到应用GCL的优越性时，更需要企业配合去摸索前进。也只有在取得一定经验之后，才能一面对应用领域进行开拓，一面对产品进行改进；同时包括对产品的系列化。尽管我们对土工合成材料的任何种类都是如此要求，但对GCL产品而言，这样做却更为需要、更为重要。也正因为国内目前是处于这种状态，那么过多地投产GCL，不是太盲目了吗？

塑料排水带(板)在我国的用量是位于土工织物之后的第二大品种，港湾码头、围海造陆、公路、铁路及水利、建筑等用于软基处理的工程很多，年用量最多时超过7000万延米，可能为世界之最。在产品的结构形式、原材料(回收)的采用及滤膜的国产化方面都有一些特点。尽管从外观看其貌不详，外国人见了直摇脑袋，但实践证明应用效果是不错的。多年来为国家节省了很多工程投资，发挥了知识经济的巨大作用。当然这与整个应用技术力求先进也是分不开的，如近20年来，多数软基特别是超软基处理，采用了真空预压法，这是我国以天津港湾工程研究所、天津大学等共同努力的成果，其真空度高达0.8个大气压，较国外的高水平还要胜一筹。如今一些老的塑料排水带企业，仍在为国家的经济建设不断作贡献。其中也有为了开拓国外市场，从外观和原材料方面进行改进，并立马得到一些外商的欢迎。当然价格也上去了；既然外国人欢迎，也是一大好事。但这说明我们的产品要能在国外长久立足，非不断力求改进不可。为了出口要迎合外国人的味口，滤膜是一关，别看国内薄型非织造布厂家、设备很多，可能还是要用杜邦或科德宝的产品。而附测深装置的产品就不一定需要，因为国外在施工体制上使打设深度不能造假、自己骗自己。至于滤膜的质量和性能，这些年来研究得很少，这是因规范中要求渗透系数≥10-4cm/s比较容易达到。而等效孔径定为≤0.075mm尚有些争议；原因是理论与实际运行之间的差别所致。据了解，多年来应用滤膜的等效孔径多数大(略)于0.075mm，但预压加固工程几乎全部是成功的。所以从经验上说，滤膜等效孔径略大于0.075mm还是适用的。尽管有人过后挖取排水带来看，带芯中夹有少许粘土粒，但从理论上讲应属正常的。况且也未证明≤0.075mm时就一定没有粘土出现，特别是在真空度较高的情况下，有一点反而更符合理论。不过，千万要注意到滤膜的纵横向强度和变形，不能轻意发生断(开)裂或嵌入凹槽，从而影响到应用效果，外国人之所以看不惯我们的国产滤膜，关键就是对这些不放心。

三、产品生产与应用需要相互开拓

总之我国土工合成材料品种的发展与国际趋势是相吻合的，例如第7届国际土工合成材料学术会议论文集中，就专门分出微加筋的文章，而我国用于微加筋的裂膜丝纤维生产企业就有2～3家之多，在国内已逐渐被用于防止砼开裂。纤维土加筋的研究也在清华、天津大学等先后开展：这对有所为、有所不为的科研方针创造了基础。膜结构的生产企业也有落户上海的，这不仅标志着扩大了土工合成材料的应用范围，还表明不透水不透气的高强管袋在我国也有了着落。其它像大体积的泡沫塑料(EPS)、保温被、膨胀胶条、衬条，构件垫层、结构缝衬垫、接缝粘剂和注浆管等一些用量不大，却又比较特殊的材料，也都有了生产企业。且他们表示完全可以与用户合作，共同研制不同规格要求的工程用品。所以作为新技术也罢、新材料也罢，“土工合成材料”在国内外上早已突破了原始较狭隘的定义。如东南亚的黄麻、椰子纤维护坡网，西欧的高分子与金属的配合制品，我国市政工程用于砼养护(可改为黑色)以及用于非岩土(纯)工程等方面，都充分表明合成材料的生命力和可持续发展性。最近海南吉宏太公司与印度有关方的接触交流后认为：用超高分子形成的膜片(超厚)材，在土木工程中可广泛用作砼浇注模板，特别是在复杂的结构形式中，以充气的方式可以大大方便圆形和弧形建筑的施工，而放气拆模也十分容易方便；甚至可以做到大跨度。双方共认超高分子膜片材用于热电厂除灰、送灰，用于车船衬垫，用于特殊隔离等方面，都有其钢板、木板不易(宜)做到的好效果。其中就包括了它的高度平滑性、遇水不能相互冻结性和较强的不易热胀冷缩性。无疑这为我们在岩土工程应用中也开阔了思路。为此，我们大力提倡生产企业要对本部门的产品和原材料有哪些特性应有深入的了解，这样才能开拓前进。

四、几点看法

土工合成材料的应用有些需要有专业化的施工队伍和专门的施工工具，协会中专业化施工企业(会员)有4家，他们对土工合成材料的应用是专业性承包或一包到底的。而可配合施工的企业有若干家，但多数是针对土工膜铺设和焊接的，所谓配合并无真正的专业队伍，只可在施工时以自带的焊接机帮助焊接而已。可喜的是少数生产土工格室的企业，可以按照设计或临时工程要求帮助筹划、施工、指导施工。然而在公路和市政工程中能够专门承担对格栅施加预应力的还没有，这就表明对此施工技术和设备还缺乏必要的考虑，自然也影响到应用效果的提高。河北省廊坊市公路部门早先应用剪刀差原理对土工织物施加预张力：去年中南大学土木系杨有林教授也发表过预加格栅应力的文章可见设施跟不上也是无进展的原因之一。应当软件硬件齐头并进。浙江温州开发了国产自动爬行焊接机和室内土工合成材料测试仪；但缺乏现场焊接质量检测仪；工程原位测试仪和其它必要的施工配套工具，希望通过此次会议，能够有所改变。

我国生产企业很多，目前会员企业已达200多家，主要集中在江苏、山东两省，而江苏的常州、无锡、宜兴三角地带和山东的泰安周围，彼此相类似的产品甚为重复。全国目前的形势是竞争的机制虽有，但依靠的手段并不十分高明，如果真是以质量、水平取胜的话，那就必须依靠科技，花精力、时间和资本来提高之，那样你还能任意地低价销售吗？成本一经核算总是有限度的。至于少数企业(包括非会员)的产品粗制滥造，一味麻木从事，甚至业务人员连本厂产品的性能、特点很少了解，……那么迟早遭淘汰也不足惜。

土工合成材料应用研究篇2

随着化学合成技术的发展, 土工合成材料也迅速发展起来。作为一种新型的土工材料, 它具有抗腐蚀、抗老化和耐久性强等优点。根据工程的实际需要, 它被加工成的不同类型的产品, 现已经被广泛应用于土木工程的各个领域中。GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》[1]将土工合成材料分为四大类, 详细分类如图1所示。本文主要介绍土工合成材料在道路工程、岩土工程和结构工程等领域的应用。

1 土工合成材料在道路工程中的应用

道路通常是由路面和路基组成, 路面由面层和基层两部分构成, 路基即路面的基础。在道路工程中, 土工合成材料主要有两方面的作用:加固和隔离。

1.1 土工合成材料的加筋加固作用

在道路工程中, 土工合成材料常用于加筋垫层, 以达到加固作用, 尤其是在公路软土地基的处中, 加筋垫层更是常见。

在公路路基中, 加筋垫层的存在可以将作用于土层上的力均匀地传递给地基, 这不仅提高了路基基底的连续性和整体性, 同时, 还可以相对减少填料层厚度, 对路基的侧向变形产生约束, 并降低其侧向变形, 从而起到增加土层的刚度、提高路基的承载能力、增加路基的整体稳定性、减小路基的不均匀变形和差异沉降等作用。

加筋垫层除可以增加路基的整体稳定性之外, 还可以增加沿薄层软土层下卧硬土层顶面滑动的稳定性及地基侧向挤出滑动的稳定性[2]。

1.2 土工合成材料的隔离作用

当路床为饱和软土时, 为减少或者避免软土层换填的粗粒材料在自重或外荷载作用下陷入软土层的情况, 可以采用在两种材料之间铺设土工合成材料 (常用的是土工织物) 的方法。这样做, 一方面可以减少或者避免换填的粗粒材料在自重或外荷载的作用下陷入软土层破坏软土层结构, 降低其强度, 甚至导致道路变形;另一方面, 可以形成一个透水通道, 同时还可以减少换填粗粒材料的损失。

在寒冷地区, 因为土工合成材料的亲水性相对比土小很多, 所以土工织物可以作为隔离层减少毛细管的上升高度, 表现为阻断下部土层中水分向冷冻层的补给, 从而有助于解决土的冻融现象。

2 土工合成材料在岩土工程中的应用

土工合成材料在岩土工程的很多领域都有应用。为了起到加强土体和保护土体的作用, 它经常被放置于土体的表面、内部和各土体之间。

2.1 土工合成材料对基础的加固

工程中在对软弱地基的加固处理中, 主要是把土工合成材料放置于换填垫层的位置。从力学角度分析来看, 垫层中的土工合成材料可以增加土体的强度, 主要起加筋的作用。土工合成材料所增加的土体强度, 不仅包括抗拉强度, 还包括抗剪强度, 以防止垫层被拉断裂或发生剪切破坏;同时, 它还能够保持垫层的完整性, 提高垫层的抗弯刚度。

从力学角度来看, 把土工合成材料放置于换填垫层的位置作为加筋垫层可以有效地改变地基的性状, 土体中加入的土工合成材料后可以增大土体的压力扩散角, 这有利于土体上部荷载的扩散, 起到降低垫层底面压力的作用, 即达到降低下卧天然地基表面压力的目的。

从变形的角度可以看出:加入到土体中的土工合成材料可以有效地约束地基的侧向变形;同时由于土工合成材料的加入, 压缩层地基的整体刚度都有所提高, 这样可以使传递到下卧土层上的力分布得更均匀, 从而弱化了地基变形不均匀的现象, 表现出来的就是基础不均匀沉降的问题得到调整;加入到土体中的土工合成材料约束了土体在剪切方向、侧向及竖向的变形, 从而极大提高了地基的稳定性, 同时也能提高地基的承载力。

从经济角度考虑, 加入到土体中的土工合成材料可以起到加快工程施工速度、节省换填材料等作用。

鉴于土工合成材料的上述特点, 在修建道路时将其用于软弱地基, 在建造建筑物时将其部分用于加筋垫层中, 都可以取得良好的效果。

2.2 土工合成材料对边坡的加固

利用土工合成材料对边坡加固常见的做法是把土工格栅 (土工合成材料的一种常见形式) 埋入土中或土体之间, 依靠它们之间的相互作用使土体承受的应力更加均匀, 并增加土体的整体性, 提高土体的稳定性和地基承载能力。同时还能部分解决土体不均匀沉降的问题, 加筋陡坡示意图见图2。

3 土工合成材料在结构工程中的应用

目前, 结构工程中钢筋混凝土结构用得最多, 但是钢筋混凝土存在一个很大的弊端, 那就是构件中的钢筋在实际应用中存在腐蚀问题。这个问题在世界范围内都广泛存在, 鉴于此, 混凝土结构的发展方向之一就是依靠新材料的发展和应用。用高性能的土工合成材料代替混凝土结构中的部分钢筋是解决上述问题的一个有效办法, 而且还可以满足结构如抗电磁干扰等特殊使用要求。在结构工程中, 较为常用的土工合成材料是高性能纤维增强复合材料筋 (FRP筋) 。

东南大学的葛文杰和张继文依据高性能纤维增强复合材料筋和钢筋的本构模型提出了多种破坏模式及其判别条件, 并通过多根不同配筋的高性能纤维增强复合材料筋和钢筋混合配筋的混合配筋混凝土梁经混凝土抗弯试验[3], 推导出了可供工程技术参考的高性能纤维增强复合材料筋和钢筋混合配筋增强混凝土适筋梁的建议计算公式:

其中, A=fyρs/fc, B=0.0033Efρf/fc, α1和β的值依据规范[4]取得。并表明[3]:在对构件挠度要求不高, 而对构件的承载力要求比较高的时候, 可以优先考虑混合配筋梁, 它可以充分发挥材料的性能。通过控制混合配筋梁的配筋率及高性能纤维增强复合材料筋和钢筋用量的比值, 可以满足设计对构件延性性能要求。

张新越和欧进萍对比了钢筋和高性能纤维增强复合材料筋在性能方面的差异, 并依据加有高性能纤维增强复合材料筋的混凝土受弯构件裂缝宽度的极限要求, 提出了适合高性能纤维增强复合材料筋混凝土梁的设计参考指标[5]。

多项实验研究表明, 在混凝土构件中加入的高性能纤维增强复合材料筋, 不仅可以抑制构件上裂缝的发展, 还可以提高构件的承载力, 尤其是在构件达到其极限承载力之后, 构件的挠度变化与普通的钢筋混凝土构件有比较明显的区别:对于普通构件而言, 一旦构件达到承载能力极限状态, 继续加载会使钢筋的变形急剧增大, 承载能力快速降低;但是对于加有高性能纤维增强复合材料筋的混合配筋构件而言, 虽然达到承载能力极限状态的时候构件挠度增加很快, 但是构件的承载力却下降得要慢一些。在实际应用中, 这一点对于建筑物抵抗突发的荷载是非常重要的。

基于高性能纤维增强复合材料筋是大变形材料的性能, 也可考虑把它加在结构的受弯构件或其他薄弱部位中, 将其作为结构的二次防线[6], 以防止结构在受到极大的冲击荷载时突然发生破坏。构件在正常工作情况下, 高性能纤维增强复合材料筋可以不参与工作, 或当受到地震荷载、爆炸产生的冲击荷载或其他情况导致上部荷载超过构件的极限荷载而致使构件破坏产生大变形时, 高性能纤维增强复合材料筋作为第二道防线开始工作, 则不仅改变了构件的破坏形态, 更重要的是为人类的生命财产安全增加了一道绿色屏障。

4 结语

土工合成材料因自身独有的工程特性, 具有极为光明的工程应用前景。本文通过介绍一些土工合成材料的一些用途, 希望能给其他领域或本行业的其他方面带来一些启发, 并在此基础上推动土工合成材料相关理论的深入发展, 更希望有更多的新材料能应用于土木工程领域, 为该领域的进一步发展带来生机和活力。

摘要：简要介绍了土工合成材料的分类, 并总结了土工合成材料在道路工程、岩土工程、结构工程等土木工程领域的研究与应用情况。

关键词：土工合成材料,分类,道路工程,岩土工程,结构工程

参考文献

[1]GB50290-98土工合成材料应用技术规范[S].

[2]郭大华.土工合成材料在公路软基处理中的应用与设计[J].土木工程学报, 2001, 48 (3) :84-89.

[3]葛文杰, 张继文, 戴航, 等.FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁受弯性能[J].东南大学学报:自然科学版, 2012, 58 (1) :114-119.

[4]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].

[5]张新越, 欧进萍.FRP加筋混凝土受弯构件的设计方法分析[J].世界桥梁, 2008, 36 (2) :39-41.

土工合成材料应用研究篇3

【关键词】水利工程；施工；土工合成材料

水利工程在目前我国的社会发展起着越来越重要的作用，对于促进工农业生产十分关键。然而我国作为一个水资源较为紧张的国家，因此在目前的水利工程建设中对于节能环保要求也提出了新的看法。因此，在目前的水利工程建设中，以新材料、新技术为主进行施工受到人们的关注。土工合成材料作为目前工程项目中最为常见的一种，成为当前水利工程施工人员研究和探讨的热点话题之一。

1.土工合成材料概述

1.1材料概念

土工合成材料是随着科学技术和各种化学材料综合形成的一种新型岩土工程，这种工程模式是以合成纤维、塑料和橡胶等化学聚合物为基础原料形成的一种综合性材料体系，是通过将这些合成材料置放在土体以及各种土体结构之间，从而形成一种具备保护条件和土体土体条件的工作模式和方法。这种方法在目前的应用中已经形成了土工膜、土工织物和土工符合材料等多种类型体系，同时在水工建筑结构的施工中应用较为广泛，已成为了目前建筑工程施工项目中最值得我们关注和研究的话题。这主要是由于土工合成材料在应用的过程中具备着重量轻、施工和搬运方便且施工强度高、耐腐蚀性能好以及价格低廉的优势而引起的。

1.2使用范围

近年来的社会发展中，随着人们对于各种建筑结构施工要求的不断提高，其施工质量和施工技术也得到了人们的高度重视和关注。就目前的社会发展而言，这种材料已成为目前土木工程和岩土工程施工的关键所在。尤其是在水利工程的基层施工中，其主要使用者防渗墙结构、坝体结构和渠道衬砌施工之中。同时，伴随着节能、环保和可持续发展社会观念的提出，这种材料在施工中由于其节能环保优势好而得到得到人们的关注与重视。我国作为一个农业大国，在改革开放的多年时间里，由于水利工程整体性和抗渗性不科学而造成了施工质量和施工效益影响，更是造成严重的水资源浪费现象。因此，在目前的水利工程建设中，各种新材料的应用受到人们的重视，而土工符合材料也得到人们的关注。

2.土工合成材料施工技术

土工合成材料的应用是出自于岩土工程建设的一种新型材料体系，其在水利工程建设中发挥着不可忽视的作用与意义，同时其在应用的过程中不仅是在各种基础结构之中的应用，同时更是广泛的应用在各种主体结构施工模式。而且在施工的过程中，由于施工材料的不同而对于工程的设计原理、物料使用量的计算以及施工工艺等方面都提出了新的认识和要求。防渗土工合成料作为目前最为常见的一种，其在目前工程施工中得到了人们的重视，同时对于施工方法的研究也成为我们关注的重点。下面就施工中存在的各方面要求进行了系统、深入的总结和研究。

2.1坡面铺膜防渗

在目前的土工合成材料施工的过程中，坡面铺膜是最为常见的工程模式，其在施工的过程中，施工技术和施工体系是最为关键的模式。就当前的就当前的水利工程施工而言，其多数工程项目都是以土石坝为主的坝体结构模式，这种施工方式的选用对于整个工程的施工而言极为关键，同时在施工的过程中还需要对焊接工艺进行系统控制。焊接技术的应用直接决定着焊接工程质量，同时也决定着整个工程的施工效益要求。因此，在施工的过程中复合土工膜的施工极为关键和重要。

2.2堤身削坡与堤脚开挖

堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖1m，宽1m深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。

2.3施工铺设复合土工膜

在进行坝体土工膜铺设时，可以是顺坝轴方向铺设，最好是垂直坝轴线铺设。但是为了减少焊缝的长度，通常采用顺坝坡铺方案。对于高坝来讲，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，不但能满足应力最小要求，也能满足焊缝少的特点；坝底可采用顺坝铺设，以减少焊缝。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。

3.渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题

防渗土工合成材料在工程施工中经常出现的问题有：经常遭受石块或其他尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支撑，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、土体位移、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。

4.结束语

土工合成材料应用研究篇4

(1)定义及功能

土工合成材料——以人工合成的聚合物为原料制成的各类型产品，是道路岩土工程中

应用的合成材料的总称。它可置于岩土或其他工程结构内部、表面或各结构层之间，具有加

筋、防护、过滤、排水、隔离等功能。应用时按照其在结构中发挥的主要功能进行选型和设

计。

(2)种类与用途

土工合成材料种类有:土工网、土工格栅、土工模袋、土工织物、土工复合排水材料、玻纤网、土工垫等。

①路堤加筋:采用土工合成材料加筋，以提高路堤的稳定性。

②台背路基填土加筋:采用土工合成材料加筋，以减少路基与构造物之间的不均匀沉

降。

③过滤与排水:土工合成材料单独或与其他材料配合，作为过滤体和排水体可用于暗

沟、渗沟及坡面防护等道路工程结构中。

土工合成材料应用研究篇5

【前言】 1、实验目的

(1)了解液晶材料的结构特点、制备方法与应用。

(2)掌握DCC法合成胆固醇丙酸酯液晶材料的操作技术。

2、实验意义

胆固醇酯是一种具有液晶相的化合物，其在一定条件下,会随温度、磁场、电场、机械应力、气体浓度变化，而发生色彩的变化，可用于制作液晶温度计、气敏元件、电子元件、变色物质等，还可用于无损伤探伤、微波测量、治病诊断、定向反应等化学、化工、冶金、医学等领域。不仅如此，某些胆甾醇酯类化合物作为乳化剂等在食品、化妆品领域有重要应用。

胆固醇酯类化合物可由羧酸与醇直接酯化反应制得，但传统的酸催化方法酯化收率很低，因此近来国内外开发了各种新方法，如酰氯酯化法、酸酐酯化法、二环己基碳二亚胺(DCC)脱水酯化法等,以及最近的酶催化酯交换法。其中#虽然酰氯酯化法应用最多，但存在原料酰氯需要现制现用、副产物HCl去除麻烦、整体合成路线长等问题。

相比之下，DCC脱水缩合法合成胆甾醇酯类化合物，没有酸酐酯化法仅限于少量酸酐的局限，没有酯交换法需要制备其他低级醇酯的麻烦，而且其反应条件温和，产率通常比较高。但是，DCC脱水缩合法中常见的脱水促进剂，如4- 吡咯烷基吡啶、4- 二甲基吡啶(DMAP)、2,4,6-三甲基吡啶盐酸盐等，试剂的价格都比较昂贵。

目前，DCC脱水缩合法合成胆固醇丙酸酯和胆固醇苯甲酸酯鲜见国内外文献报道，因此本文采取DCC作酯化反应的脱水剂,分别用DMAP和N,N- 二甲基苯胺作除水促进剂研究胆固醇丙酸酯和胆固醇苯甲酸酯的合成，发现用廉价的N,N- 二甲基苯胺作除水促进剂也可以合成胆固醇丙酸酯，虽然其产率不及DMAP，但有利于降低胆固醇丙酸酯合成成本。

3、实验综述

【实验部分】 1、实验原理

2、仪器与试剂 (1)实验仪器

有机合成实验玻璃仪器一套(必须含蒸馏,抽滤设备)、磁力搅拌器、薄层检测用荧光仪、水泵、显微熔点仪

(2)实验试剂

胆固醇、丙酸、二环己基碳二亚胺、二氯甲烷、石油醚(30°~60°C)、乙醚、薄层检测用硅胶GF254、无水乙醇、HCl溶液(1mol/L)、NaOH(1mol/L)、蒸馏水、无水MgSO4

3、实验步骤

(1)DCC法合成胆固醇苯甲酸酯

① 加料在干燥的带有磁力搅拌子、干燥管的圆底烧瓶中，加入胆固醇

(1.93g0.005mol)、脱水剂二环己基碳二亚胺(1.24g，0.0056mol)、苯甲酸(0.68g，0.0056mol)、4-二甲氨基吡啶(0.147g，0.0012mol)、溶剂二氯甲烷(90mL)，在常温下搅拌，固体先溶解，后逐渐有白色沉淀生成。 ② 反应监测搅拌下反应20-24h后，以30份石油醚和1份乙醚混合液为展开剂，薄层

检测反应终点(产物Rf为0.76-0.77)。 ③ 后处理反应结束后抽滤，除去未反应完的二环己基碳二亚胺和生成的酰脲，用HCl

溶液(1mol/L)、NaOH(1mol/L)、蒸馏水(各50mL)分别洗涤滤液后，然后加入MgSO4干燥。 ④ 产品精制蒸馏除去溶剂二氯甲烷后的黄色油状粗产品，加入无水乙醇重结晶三次

(每次10mL)，抽滤，干燥，得到白色针状晶体。 ⑤ 产物鉴定称量，计算产率，测定熔点等。

4.实验记录与数据处理

(2)反应物的用量与规格

(3)实验现象

Rf = 0.4/ 0.8 = 0.5

理论产量：0.005mol × 490.78g/mol =2.45g 实际产量：1.07g

产率 = (实际产量/理论产量)× 100% = 1.07g / 2.45g × 100% =43.7%

三、结果与讨论

制得的产液晶材料的.合成及其应用(华师版)品是白色粉末状固体，产量为1.07g，产率是43.7%。反应后，以30份石油醚和1份乙醚混合液为展开剂，对粗产品进行薄层分析，得到的Rf值是0.5，比理论值小(理论值为0.76)，分析得到可能的原因有两个，一是混合物中有其他物质增加了溶质的溶解度，使得溶质的移动距离减小，二是展开剂上升到薄层的顶端后才取出薄层板，尚未晾干就用红外光谱仪进行测定，导致观察到的溶剂的移动距离长了，这两原因都导致Rf值变小。另外，产率为43.7%，产率偏低，主要是由于产品精制的时候，需用无水乙醇重结晶3次，每次产品都有损耗。测定熔点时，观察到产品在135℃时开始熔化，在140℃时完全熔化，比文献值低，说明产品不纯，导致熔点降低。

四、结论

通过DCC法合成胆固醇苯甲酸酯，得到白色粉末状固体，产率43.7%，纯度不高。

五、参考文献

[1] 罗世华.液晶聚合物合成和应用.山东化工.第31 卷

[2] 徐晓鹏.液晶材料的分类发展和国内应用情况.化工新型材料. 年11 月 [3] 张宝龙.液晶聚合物的合成及表征.

土工合成材料应用研究篇6

PPV类材料的合成、改性研究进展

PPV类材料是当今材料科学研究的热点,具有合成工艺简单,光电特性好等优点.本文阐述了PPV类材料近年来的`合成改性研究方法以及应用,重点介绍了侧链修饰、主链共聚、共混复合等改性方法.对比分析了各种方法的优点和不足;对PPV光电材料近年来的应用领域及前景进行了展望.

作者：刘振杨建业强军锋王贞彭龙贵 LIU Zhen YANG Jian-ye QIANG Jun-feng WANG Zhen PENG Long-gui 作者单位：西安科技大学材料科学与工程系,陕西,西安,710054刊名：化学工程师 ISTIC英文刊名：CHEMICAL ENGINEER年，卷(期)：200822(9)分类号：O632.13关键词：PPV光电材料合成改性应用

土工合成材料应用研究篇7

土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物以及玻璃纤维为原料制成的产品, 具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能。自问世以来, 发展非常迅速。经工程实践证明, 将土工合成材料放在各土体之间, 可以起到很好的加强土体的作用, 在公路、铁路、水利等工程建设中得到了很好的应用。其类型主要有:土工织物, 土工薄膜, 复合土工织物及复合土工薄膜等。目前在水利工程中大量使用的土工合成材料大多是土工织物、土工膜、土工复合材料等,

2 水利工程中土工合成材料的应用

2.1 防渗作用

渠道防渗常采用复合土工膜进行渠道防渗衬砌, 防渗是防止流体渗透流失的作用。在水利工程中需要进行大量蓄水以及引水等水利工程建设, 这些建筑施工中如何进行防渗处理一直是施工中国的难点所在。土工合成材料出现以来, 我们发现其具有良好的防渗效果, 可以用来进行水利工程建筑的防渗处理。土工合成材料的防渗效果取决于其物理力学指标, 土木合成材料大多由弱透水材料构成, 主要是土工膜和复合土工膜。二者的物理特性在于防止气体挥发和建筑物渗水。一般而言, 土木合成材料的防渗处理大多应用在土石坝上游坝面防渗, 做法是将水库中水放净, 然后在混凝土坝的上游粘贴土工膜, 为了对土工膜进行稳固, 还要设置一些钢槽来夹住土工膜。随着施工技术的不断改进和提高, 现在已经对该工艺进行改进了, 利用一些土木网格, 用来粘贴土工膜, 这样即使水渗过土工膜, 也会被土木网格所收集, 进一步加强了土木合成材料的防渗作用。当然, 这只是土木合成材料防渗的一个方面, 还可以将其应用于浆砌石坝或碾压混凝土坝的上游坝面防渗以及渠道防渗等。

2.2 防护作用

水利建设中, 经常发现堤坡和岸坡被破坏的现象, 对水利设施的安全带来巨大隐患, 这些破坏行为的发生有大自然的破坏作用, 也有人类经济活动带来的损害。为了加强堤坡和岸坡的保护, 一直以来, 我们采用各种办法, 例如可以建设岸坡防护, 通过岸坡防护来缓解水流的冲刷和破坏, 还可以采用柴排、石笼、或打桩护坡等方法来进行保护。但从实践来看, 效果并不十分明显, 这些防护措施持久性差, 经常需要维护和更新, 不仅造成工程维护成本大幅增加, 也不利于保护效果。为此, 我们可以利用土工合成材料的优势, 来进行堤坡和岸坡保护。做法很简单, 就是在在被保护的土面上覆一层土工织物, 为了防止土工织物发生移动, 可以找一些重物压在上面, 由于土工织物有良好反滤性能, 因此可以有效的防止水流冲刷对堤坡和岸坡的破坏作用, 这种方法不仅简单易行, 而且造价便宜, 也不需要进场进行维修和维护, 是一种理想的施工措施。

2.3 排水作用

土工材料不仅具有防渗、隔离以及防护作用, 还有利于水利建筑物的排水, 利用土工材料可以在建筑物的土体中形成一条通道, 土体中的水流可以沿着这条通道流到外面去, 这种排水作用主要用于土坝内部垂直或水平排水、土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。

3 水利工程中土工合成材料的铺设施工

防渗土工合成材料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。例如斜墙上土工合成材料的铺设:1) 土工合成材料铺设前, 应按施工图纸要求完成支持层施工, 土工膜铺设前先进行下垫层施工, 支持层应碾压密实, 坡面平整;2) 开挖基础锚固槽和坡面防滑槽, 其断面尺寸应符合施工图纸的规定;3) 对基础锚固槽、坡面防滑槽和坝坡坡面进行清理和验收后, 由上向下滚铺卷材, 铺设应平顺, 松紧适度, 预留大约1%的余幅, 以免受拉破坏;4) 铺设过程中, 作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉鞋。不准在土工合成材料上卸放护坡块体, 不准用带尖头的撬动工具, 不准进行可能引起土工合成材料损坏的施工作业;5) 土工合成材料与基础及支持层之间应压平贴紧, 避免架空。对易产生架空现象的坝面马道部位可设置水平槽。

再例如心墙土工合成材料铺设:1) 中央防渗的土工膜和复合土工膜应和坝体填筑同时进行, 按“之”字形铺设。其具体折皱高度和折皱角度应满足施工图纸要求;2) 若沿坝轴线方向设有伸缩节、并采用单一土工隔膜时, 应在隔膜两侧加细颗粒料或加土工织物;3) 回填两侧砂砾石料时, 得用振动碾压。在距土工膜50cm~100cm范围内只能用小型设备压实。

土工膜与周边连接施工时, 土工膜应通过锚固槽与河床或岸坡的不透水基岩紧密连接, 顶部应锚固于防浪墙的混凝土中, 以形成整体防渗。其锚固长度应符合施工图纸的要求;2) 土工膜与周边的连接形式应符合施工图纸的要求。土工膜与下部混凝土防渗墙连接时, 土工膜应直接埋入防渗墙混凝土内。与岸坡基岩或混凝土建筑物连接, 可直接锚在基岩或混凝土面上, 或埋入混凝土齿墙内, 并同时在岸坡附近设伸缩节。当土工膜用于斜墙防渗时, 应在铺设好的土工膜上进行保护层施工。保护层的形式应符合施工图纸的要求。混凝土或石料的保护层铺设应处理好基础, 保证保护层不会滑动;土料保护层、应自下而上分层填筑, 铺料厚度和压实干密度应满足施工图纸的要求。每层土工合成材料被回填覆盖前, 承包人应会同监理人按工程隐蔽部位的验收要求, 对土工合成材料防渗体施工质量进行以下项目的检验和验收:1) 每层土工合成材料被覆盖前, 采用目测或用真空法、充气法检查有无漏接, 接缝烫损和折皱等缺陷;2) 进行拉伸强度试验, 要求接缝处强度不低于母材的80%, 且试件断裂不得在接缝处, 防止接缝不合格。

总的来讲, 水利工程中广泛的应用着土工合成材料, 今后我们要在工程实践中, 不断摸索和探讨土工合成材料使用方式和手段, 将土木合成材料的作用发挥到最大。

摘要：土工合成材料作为一种新型的水利工程材料, 它有着强度高、质量轻、施工简便、耐磨性好、运输便捷等优点, 自土工合成材料出现以来, 其在水利工程中得到了广泛的应用。本文对水利工程中土工合成材料的应用及施工进行了探讨。

关键词：水利工程,土工合成材料,施工

参考文献

[1]包承纲.堤防工程土工合成材料应用技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.

土工合成材料应用研究篇8

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；

對于软土地基部分，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鋼板用膨胀螺栓固定。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