土工格室在高速公路建设中的应用解读（范文大全）

第一篇：土工格室在高速公路建设中的应用解读

土工格室在高速公路建设中的应用

摘要：土工合成材料在公路中的应用日趋广泛，在处理软弱地基、排水、路基护坡、加筋挡土墙，特别是在治理桥头跳车方面都有很成功的应用。其最大特点是可以完成岩土工程中常规方法难以处理的多种疑难问题，如桥头跳车、软基沉陷、翻浆、塌方等。实践证明土工格室与其它土工合成材料相比是一种新型的、具有更多的优越性、实用性强、价格适宜、应用效果很好的公路建设新材料。

土工格室作为一种新型的合成材料，在八十年代末九十年代初，欧美等国家就开始了大量的研发工作，并经试验和现场应用证明在提高一般填土承受动荷以及路基防护方面均有很大的功效。我国在九十年代初在吸收国外先进经验的基础上，开始了土工格室的开发研究工作，并在道路基床病害整治，固定松散介质的应用方面取得了重大突破。随着人们对土工格室特性的进一步了解，已经发现其具有其它土工材料（土工布、土工膜、土工格栅、土工模袋、土工网等）不可替代的优势，使其在诸多领域有着独特的应用前景。土工格室的特点

土工格室是一种采用高强度聚乙烯片材，经超声波焊接等方法连接,展开后呈蜂窝状的三维立体网格结构材料,属于特种土工合成材料。在岩石工程中与土、砂、石等填料共同构成不同视粘聚力、不同加筋强度、不同深度的垫层。这些垫层可以根据工程的要求放置于需要的位置，用以加固公路的路基、边坡防护、修建挡土墙等。其最大的特点是可以完成岩石工程中常规方法难以处理的多种疑难问题，如桥头跳车、软基沉陷、翻浆、塌方等。具有材质轻，耐磨损，耐老化，耐化学腐蚀，适用温度范围宽，拉伸强度高，刚性、韧性好，抗冲击力强，尺寸相对稳定，运输方便等特点。在施工中连接简单易行，施工方法简单，从而简化了施工工序，提高了施工速度；并可以反复多次使用。土工格室的基本原理

土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的关注,还应从其基本原理说起。国外文献中在描述其原理时称其为“一种蜂窝状三维限制系统，可以在很大范围内显著提高普通填充材料在承载和虫蚀控制应用中的性能。”它的关键原理就是三维限制。大家都知道，当汽车行驶在沙漠上时，就会压出两道深深的辙印，被压部分深深下陷，车辙两侧会高高隆起。后面的车辆如果继续沿着车辙前进，沉陷部分会进一步下沉、隆起部分会进一步隆起，直到隆起部分蹭到了车底盘、沉陷的车辙埋没了大半个轮子，进而无法前进。之所以如此，就是因为当外荷作用于地基表面时，依据普朗特尔理论和泰勒理论可知：在集中荷载的作用下，主动区1受压下沉，并将力向两侧分解传递给过渡区2，过度区2又传给被动区3，被动区就会毫无限制地发生形变而隆起。也就是说，载荷一旦作用于路基，在载荷的下方就会形成起契状的主动区域，它又通过过渡区域进行挤压，从而使被动区域发生隆起。也就是说，通过沿滑移线的剪切力和移动主动、过渡、被动三个区域的力决定了地基的承载能力。不仅在沙基地上可以十分明显的体会到以上原理的真实过程，在软基公路上也会找到这种的样板，只不过其形成的速率较之在砂上的变化慢些罢了。即使较好的路基材料也仍然无法避免其横向移动。一般的高速公路路基都高出地面好几米，吸水翻浆不太容易，但长期沉降依然存在。究其原因，雨水滲透、材料流失、基地下沉是其中部分原因，路基路面在车轮荷载长期碾压、振动力的作用下，材料向路基断面两侧横向位移不可否认是另外一个十分重要的原因。以我省各地各级公路为例，都有在该路的主行车道上可以明显感觉到路面已经被压出了一条“S”型沟状带。部分高速公路也不例外，汽车行驶在行车道上的颠簸明显强烈于行驶在超车带上的感觉，在道桥连接段尤为明显（俗称“桥头跳车”）。这种沟状路基沉降就是路基材料横向滑移的典型。

工程中常规处理路基的方法无需赘述，其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力，减少或延缓地基材料在荷载的压力或震动作用下发生移动的能力，因而工程中对材料的要求必然有许多苛刻的限制，如果不能就近获取所需材料，就需要外购这些材料，购买材料的费用和运输费用占去整个工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材，甚至可以使用在常规情况下不能使用的材料，从而大幅度减少材料购置费用和运输费用。为什么会这样呢？土工格室承载情况示意：在集中载荷作用下，受力的主动区1依然会把所受的力传递给过渡区2，但由于格室壁的侧向限制和相邻格室的反作用力，以及填料与格室壁的摩擦力所形成横向阻力，抑制了过渡区2和被动区3的横向移动倾向，从而使路基的承载能力得以提高。经过试验，在格室的限制作用下，中密砂的表观粘聚力可以增加三十几倍。很显然，如果能增加路基材料的抗剪力或抑制三个区域移动就可以取得提高地基承载力的效果，这就是土工格室的限制原理。

第二篇：土工格室_应用效果很好的公路建设新材料

土工格室_应用效果很好的公路建设新材料

New materials of highway construction of geocell _ good application effect

随着人们对土工格室特性的进一步了解，已经发现其具有其它土工材料（土工布、土工膜、土工格栅、土工模袋、土工网等）不可替代的优势，使其在诸多领域有着独特的应用前景。With the further understanding of cell characteristics of soil, has been found with other geotechnical material(geotextile, geomembrane, geogrid, geotextile bag, geonet)irreplaceable advantages, so it has a unique application future in many fields.1 土工格室的特点Characteristics of geocell

土工格室是一种采用高强度聚乙烯片材，经超声波焊接等方法连接,展开后呈蜂窝状的三维立体网格结构材料,属于特种土工合成材料。在岩石工程中与土、砂、石等填料共同构成不同视粘聚力、不同加筋强度、不同深度的垫层。这些垫层可以根据工程的要求放置于需要的位置，用以加固公路的路基、边坡防护、修建挡土墙等。其最大的特点是可以完成岩石工程中常规方法难以处理的多种疑难问题，如桥头跳车、软基沉陷、翻浆、塌方等。具有材质轻，耐磨损，耐老化，耐化学腐蚀，适用温度范围宽，拉伸强度高，刚性、韧性好，抗冲击力强，尺寸相对稳定，运输方便等特点。在施工中连接简单易行，施工方法简单，从而简化了施工工序，提高了施工速度；并可以反复多次使用。

Geocell is a kind of high strength polyethylene sheet, connected by ultrasonic welding method, after the start of a three-dimensional grid structure material honeycomb, belongs to the special geotechnical synthetic material.In rock engineering and soil, sand, stone and other packing together constitute the cushion different apparent cohesion, different reinforcement strength, different depth.The cushion can according to engineering requirements placed on the required position, strengthening the highway roadbed, slope protection, retaining wall.Its biggest characteristic is can be a variety of difficult problems in rock engineering, conventional methods is difficult to deal with, such as the bridgehead soft foundation subsidence, frost heave，.With light weight, abrasion resistance, aging resistance, chemical corrosion resistance, wide applicable temperature range, high tensile strength, rigidity, good toughness, strong shock resistance, size is relatively stable, the characteristics of convenient transportation etc..In the construction of the connection is simple, simple construction method, which simplifies the construction process, improve the construction speed and can be repeatedly used.2 土工格室的基本原理principles of geocell

土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的关注,还应从其基本原理说起。国外文献中在描述其原理时称其为“一种蜂窝状三维限制系统，可以在很大范围内显著提高普通填充材料在承载和虫蚀控制应用中的性能。”它的关键原理就是三维限制。大家都知道，当汽车行驶在沙漠上时，就会压出两道深深的辙印，被压部分深深下陷，车辙两侧会高高隆起。后面的车辆如果继续沿着车辙前进，沉陷部分会进一步下沉、隆起部分会进一步隆起，直到隆起部分蹭到了车底盘、沉陷的车辙埋没了大半个轮子，进而无法前进。之所以如此，就是因为当外荷作用于地基表面时，依据普朗特尔理论和泰勒理论可知：在集中荷载的作用下，主动区1受压下沉，并将力向两侧分解传递给过渡区2，过度区2又传给被动区3，被动区就会毫无限制地发生形变而隆起。也就是说，载荷一旦作用于路基，在载荷的下方就会形成起契状的主动区域，它又通过过渡区域进行挤压，从而使被动区域发生隆起。也就是说，通过沿滑

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移线的剪切力和移动主动、过渡、被动三个区域的力决定了地基的承载能力。

不仅在沙基地上可以十分明显的体会到以上原理的真实过程，在软基公路上也会找到这种的样板，只不过其形成的速率较之在砂上的变化慢些罢了。即使较好的路基材料也仍然无法避免其横向移动。一般的高速公路路基都高出地面好几米，吸水翻浆不太容易，但长期沉降依然存在。究其原因，雨水滲透、材料流失、基地下沉是其中部分原因，路基路面在车轮荷载长期碾压、振动力的作用下，材料向路基断面两侧横向位移不可否认是另外一个十分重要的原因。以我省各地各级公路为例，都有在该路的主行车道上可以明显感觉到路面已经被压出了一条“S”型沟状带。部分高速公路也不例外，汽车行驶在行车道上的颠簸明显强烈于行驶在超车带上的感觉，在道桥连接段尤为明显（俗称“桥头跳车”）。这种沟状路基沉降就是路基材料横向滑移的典型。

Geocell has superior efficacy and attention in engineering field, also should be the basic principle about.Foreign literature in the description of its principle called “ a honeycomb three-dimensional restriction system, can significantly improve the ordinary filling materials in bearing and insect pest control performance of applications in a wide range.” The key principle of it is three-dimensional limit.As we all know, when the car traveling in the desert, will be out of two deep ruts, pressed part deeply sunken, rutting on both sides will be high uplift.The rear of the vehicle if it continues along the rut forward, subsidence will sink further, uplift part will further uplift, until the uplift part to rub the car chassis, subsidence of rutting buried half a wheel, and unable to move forward.So, is because when the load acting on the ground surface, on the basis of the theory of Plant M and Taylor's Theory: under concentrated loads, the sinking active region 1 compression, and the force to both sides to break the transmission to the transition zone 2, zone 2 and over to the passive zone 3, passive area will occur without limit the deformation and uplift.That is to say, once loads acting on the subgrade, the active area shape of wedge in lower load will be formed, it is extruded through the transition region, so that the passive region was uplifted.That is to say, the bearing capacity of the foundation of the decision by the initiative, the shear stress along the slip line and mobile transition, passive three regional force.Not only the real

process of experience is very obvious to the above principle in sand base, in the soft base road will alsofind this model, but in the sand than changes in its formation rate is slow.Even if the roadbed material better still cannot avoid its lateral movement.Highway subgrade are generally higher than the ground several meters, water boiling is not easy, but the long-term settlement still exist.Investigate its reason, rainwater infiltration, material loss, base subsidence was part of the reason, subgrade and pavement under wheel load, long rolling vibration under the action of lateral displacement of subgrade section, material to the two sides can not be denied is another very important reason.In our province all levels of highway as an example, there are the main lanes in the road can clearly feel the pavement has been out a “ S ” type groove band.Part of the highway is no exception, the car in the driveway jolts obviously strong driving in the overtaking with feeling, especially in the bridge connecting segment(commonly known as the “ bridgehead ”).The gutter subgrade settlement is a typical material of subgrade transverse slip.工程中常规处理路基的方法无需赘述，其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力，减少或延缓地基材料在荷载的压力或震动作用下发生移动的能力，因而工程中对材料的要求必然有许多苛刻的限制，如果不能就近获取所需材料，就需要外购这些材料，购买材料的费用和运输费用占去整个工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材，甚至可以使用在常规情况下不能使用的材料，从而大幅度减少材料购置费用和运输费用。为什么会这样http:///http:///http:///http:///

第三篇：道路绿化在现代高速公路建设中应用

近年来，我国高速公路的建设事业逢勃发展，里程数越来越大，横贯东西，连接南北，给全国各地的经济建设及社会发展提供了重要保障。而绿化作为高速公路建设的重要组成部分，带给人们的不仅是景观效益，还有环境效益和社会效益，越来越受到有关部门及社会各界人士的重视。

高速公路的优点非常明显，同时也有不足之处。由于高速公路路线长，占地面积大，也对各地的环境造成负面影响。占用大量农田；我国的国情是人多地少，土地面积本来就少，经济建设需占用大量良田以及退耕还林/草工程的成效，土地面积越来越少。破坏局部地区的生态环境；如在高挖方处，对山体的稳定性产生了破坏，同时也砍伐乔灌木，破坏了地表植表。提倡绿化建设正是要改变这一现状。

1.道路绿化建设的必要性及其作用

高速公路绿化对保持生态平衡，保护、美化环境等都有重要的意义和作用。对公路交通安全而言，道路绿化既能稳固路基，美化环境，诱导视线，增加乘客的安全感，减少司机的疲劳。在北方、西北地区，还可以起到防风沙、防雪的作用。

1.1美化环境：这是高速公路绿化建设最直接的效益。高速公路绿化同时也是国家绿化工程建设中的重要组成部分；在增加绿化率的同时也为司机的安全驾驶提供保障。

1.2减弱噪声：汽车在行驶过程中不可避免的要产生噪声，会对周围村庄及野生动物的生存产生很大影响，高速公路绿化植物可以减弱噪声，减少噪声对附近环境的影响。

1.3净化空气：高速公路上行驶的汽车数量非常多，汽车排放的尾气会污染空气，周围的绿化植物能吸收一部分有毒气体，净化空气。同时也吸附尘埃及有害病菌，防止传播。

1.4保护管线设施：高速公路中央分隔带下面埋有各种管线设施，在出现故障需要维修时，可以减少甚至不对路面造成破坏，同时也保障高速公路的畅通。

因此，在进行高速公路的设计与建设时，也必须重视绿化设计，根据各地的气候、环境、人文、风俗等因素，因地制宜，选用合适的绿化形式、草树品种，尽可能地增加绿化面积，优化设计，改善环境，减少对植被的破坏，防止水土流失。

2.高速公路绿化形式

高速公路具有线形长、沿线地形、地貌各不相同的特点，因此绿化形式要结合实际地形，选用相适应的绿化树种进行种植设计。

2.1中央分隔带、分离式路基中间绿化带：具有防眩、诱导视线和景观作用的功能，以创造舒适、安全的行车环境为主要目的。中央分隔带绿化是高速公路绿化建设中最重要，也是难度最大的，由于高速公路本身所具有的特点，中央分隔带具有长度长、宽度窄，土壤环境极差，温湿度变化大，雨季易积涝，旱季缺水严重等特点，对植物生长极为不利。

2.2边坡防护：边坡防护对稳定路基、保障安全、防止冲刷、保持水土具有重要功能作用。路堑边坡：主要是防止斜坡上的土壤剥落，影响景观，防碍交通。路堤边坡：防止路基被雨水冲刷，保障路基安全。绿化形式主要以草本植物为主，形式较单一，可因地制宜，乔、灌、草相搭配，形成美丽景致。

2.3隔离带、防护林带：主要是高速公路两边，用地界范围内的绿化，因占地较大，限制小，可根据所处位置的人文、地理环境，结合景观要求而设计，内容较丰富。

2.4隧道出入口绿化：此处多为石质边坡，可采用种植攀缘植物的方式来进行绿化。

2.5立体交叉区、互通区绿化：主要以提高立交、互通路口的识别性，在不防碍正常交通安全的情况下，采用模纹花坛的形式，密植低矮乔灌木，突出某一主题。

2.6服务区、生活居住区绿化：这些地方因面积较大，可依据建筑设施的服务功能特点进行绿化功能分区，按园林景观进行绿化，重点体现地方特色，是艺术性与生态性的完美结合。

2.7取、弃土场绿化：可用原地表耕植土进行覆盖再绿化，重点以还原原地表状况为设计依据，适当种植大乔木，形成密闭景观。

3.高速公路绿化现状分析

虽然高速公路的绿化已越来越受到社会各界人士的重视,它的景观效益、生态效益、社会效益越来越明显，但同时也存在不少缺点.3.1绿化品种单

一、缺少乔灌草的结合：高速公路绿化呈窄长线形，极大地限制了绿化设计，为了提高成活率，减少成本，可选用的植物品种很少，造成绿化品种单一，应采用科学合理的方式改变这一状况。种植的树种宜按路段变化，不可千篇一律，以减少病虫害的传播和蔓延。

3.2未受到足够的重视：高速公路可以快速带活地方经济，给各地人民的生活带来极大的方便，因此各级政府都很重视高速公路主体的建设及进度，希望能尽快开通高速公路，而对绿化建设却没有足够的重视，导致绿化建设工作滞后，生态效益、景观效益差。

3.3大部分都是简单的设计,只有少数重要的地方才有专门设计。

3.4养护管理不到位：由于养护车辆行驶速度慢，以及养护工作本身的特点等，在高速公路开通后，车流量非常大，一般情况下，养护工作很难及时到位，造成某些地区的乔灌草枯死，应在高速公路开通前加强绿化管理，选用本地树种或有成功应用案例的品种，保证成活率，形成美丽景观。

4.展望高速公路绿化建设

现代社会越来越讲究生态功能建设，道路绿化是道路生态工程的重中之重，在提倡高速公路绿化建设的同时，也要注重体现其景观效益及生态效益。高速公路在不同的地段，所处的地质地貌、水文、气候条件等各不相同，需因地制宜，在满足高速公路使用功能的情况下进行生物种群的选择，建立合理的生态系统，形成美丽的自然景观。

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第四篇：土工格栅在公路上的应用

土工格栅在公路中的应用

摘要：文章在论述了三种土工格栅的基础上，提出了它们在高速公路工程中的应用范围，并具体针对土工格栅在公路软基处理、防治反射裂缝、高路堤填筑中的应用进行探讨。关键词：土工格栅；公路；应用

近年来，我国高速公路在蓬勃发展的同时也暴露了许多问题，路面破坏、路基沉降等不但影响到行车安全和舒适，也影响到行驶车辆本身的使用寿命。土工格栅是一种新型的土工合成材料，具有抗拉弧度高、体积小、施工简便等特点，近几年在高速公路的建设中得到了广泛的应用，尤其是在高速公路的软基处理、路基加筋、台背回填、新老路相拼接、过滤排水、路基防护等方面应用普遍，它结合本身的材料特点，通过加筋、防护、过滤、排水、隔离等基本功能，有效的起到了加固路基，保证路基的稳定性的作用。

1、土工格栅分类

1.1塑料土工格栅

塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材，按其制造时拉伸方向的不同可为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材(原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯)上冲孔，然后在加热条件下施行定向拉伸。单向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成，而双向拉伸格栅是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。

1.2玻璃纤维土工格栅

玻璃纤维土工格栅是以玻璃纤维为材质，采用一定的编织工艺制成的网状结构材料，为保护玻璃纤维、提高整体使用性能，经过特殊的涂复处理工艺而成的土工复合材料。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能，极大地提高了土工格栅的耐磨性及剪切能力。

玻纤格栅是选用优质增强型无碱玻纤纱，利用国外先进经编机织成基材，采用经编定向结构，充分利用织物中纱线的强力，改善其力学性能，使其具有良好的抗拉强度，抗撕裂强度和耐蠕变的性能，并经过优质改性沥青涂覆处理而成的平面网络状材料。其因循相似相容原理，重点突出其与沥青混合料的复合性能，并充分保护玻纤基材，极大提高了基材的耐磨性及抗剪切能力，从而得以使用于路面增强，抵抗裂缝车辙等公路工程领域，结束了沥青路面难以增强的难题。

产品有强度高、伸长率低、耐高温、模量高、重量轻、韧性好、耐腐蚀、寿命长等特点、可广泛应用于旧的水泥路面、机场跑道的维修、堤坝、河岸、边坡防护、道桥路面增强处理等工程领域，可给路面增强、补强，防止路面车辙疲劳裂纹，热冷伸缩裂纹和下面的反射裂纹，并能将路面承载应力分散，延长路面适用寿命，高抗拉强度低延伸率，无长期蠕变，物理化学稳定性好，抗疲劳开裂，耐高温车辙，抗低温缩裂，延缓减少反射裂缝。

1.3经编土工格栅 经编格栅是近十年才发展起来的，是以高强度纤维或涤纶为原料，经纬双轴向经编机织成双轴向经编网格，再经PVC浸渍涂层加工制成的一种土工格栅。双轴向经编网格是经编土工格栅的骨架。经编土工格栅有着优良的工程性能：抗拉强度很高(大于60KN/M)；延伸率较小(10%左右)；抗撕裂强度大；纵、横向强度差异小，变形均匀。

涤纶土工格栅（又称：聚酯纤维经编土工格栅）选取用高强聚酯纤维为原料。采用经编定向结构，织物中的经纬向纱线相互间无弯曲状态，交叉点用高强纤维长丝捆绑结合起来，形成牢固的结合点，充分发挥其力学性能，高强聚酯纤维经编土工格栅具有抗拉强度高，延伸力小，抗撕力强度大，纵横强度差异小，耐紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻、与土或碎石嵌锁力强，对增强土体抗剪及补强提高土体的整体性与荷载力，具有显著作用。

2三种土工格栅在公路工程中的应用范围

2.1塑料土工格栅的应用范围

塑料格栅分为单向塑料土工格栅和双向塑料土工格栅。两种两种塑料土工格栅的应用范围分别如下：单向土工格栅适用于公路路基、路堤、边坡加筋，各类挡墙加筋，并广泛应用于各类加筋挡土墙；双向格栅适用于公路路基、路堤加筋，浅层基础加筋，防治沥青混凝土路面反射裂缝等。

2.2玻纤土工格栅的应用范围

玻纤格栅适用于沥青和混凝土路面加筋、路面反射裂缝防治及新旧路面的衔接等变形量不是很大的场合。玻纤格栅用于沥青道路时发挥的作用有：抗疲劳开裂、抗低温收缩、耐高温车辙和延缓路面反射裂缝。产品用途：

1.旧沥青砼路面，加筋增强沥青面层，防止病害；

2.水泥砼路面改建复合式路面，抑制板块收缩等引起反射裂； 3.道路拓改工程，防止新老结合部级不均匀沉降而造成裂纹；

4.软土基加筋处理，利用软土析水固结，有效抑制沉降，均匀应力分布，增强路基整体强度；

5.新建道路半钢性基层产生收缩裂缝，加筋增强防止基础裂纹反射而引起的路面裂缝。

2.3经编土工格栅的应用范围

经编土工格栅的应用范围为：软土上的地基、堤坝加筋，用以提高基底稳定，调整沉降，减少不均匀沉降和提高承载力；路基边坡加筋，用以提高斜坡稳定性；加筋桥台，用以提高桥台的整体性和强度，防止桥头跳车；防治沥青混凝土路面反射裂缝，用以增强路面基层的强度。

3土工格栅在公路中的具体应用探讨 3.1在软土地基中的应用

软土地基易使基础层出现沉降、位移、开裂等现象，因此，基础层增强十分重要。采用经特殊处理的玻纤土工格栅，能使基础层的整体强力大大提高。土与玻纤土工格栅相互作用的加筋机理，在室内进行的大量试验表明：在土体中合理布置玻纤土工格栅，可使土体的垂直应力、水平应力明显降低，土体剪应力(土颗粒之间的摩擦作用)明显提高，土体的抗剪强度得到充分发挥，可以大大提高土体的承载能力，抗变形能力和抗裂能力。玻纤土工格栅在加筋土体中的内聚力效应、隔离效应、波纹效应、拱效应、嵌锁效应等各种加筋效应，有些是先后依次出现的，有些是重叠交叉作用，这些重叠的复合效应，最终将改变或阻止塑性区的形成和发展：1)玻纤土工格栅的拉应力作用使界面以下土体的竖向应力减小，从而使土体竖向压缩变形减小。2)由于预拉和差异沉降导致玻纤土工格栅的变形，这一拉应力由界面剪应力平衡。界面剪应力使基础沉降区域产生一定大小的隆起变形，这一隆起变形部分抵消了基础或路基的沉降。3)通过玻纤土工格栅将其上部填料的垂直变形向水平方向扩散，以致其上部填料的抗剪切变形能力得以充分发挥，使得软土地基表面的承载区大大增强，表面的压强大大减小，增强地基的强度，提高地基的承载力。

3.2在防治反射裂缝中的应用

沥青混凝土加筋能提高路面结构层对裂缝的抑制能力、对横向剪切破坏的抵抗能力等，达到延长路面结构的疲劳寿命、节省材料、降低费用的目的。格栅加筋具有两种功能：1)能使应力均匀分布在较大的面积范围内，大大减轻沥青结构层的徐变作用，最终达到防止沥青路面开裂的目的。2)加筋格栅具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝、减少车辙作用等特点，能够加强沥青路面的结构性能，提高道路的使用寿命。玻纤格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关，在铺设前必须将路面上可能影响格栅与底层结合强度的物质如油脂、油漆、封层料、水渍、污物等彻底清除干净，使铺设表面清洁干燥。玻纤格栅上感压式背胶属水溶性物质，如路面有水迹时，应待路面干燥后再进行铺设。铺设格栅之前需洒粘层油，粘层油如使用乳化沥青，需在完全破乳干燥后铺设格栅。

反射裂缝是由于旧混凝土面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的，它包括因温度和湿度变化而产生的水平位移，以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。前者导致接缝或裂缝上方的沥青加铺层内出现较集中的拉应力；后者则使接缝上方的沥青加铺层经受较大的弯拉应力和剪切应力。

由于土工格栅的模量很大，达到67Gpa，作为刚度大的硬夹层应用在沥青罩面层中，其作用是抑制应力，释放应变，同时作为沥青混凝土加筋材料，提高加铺层结构的抗拉和抗剪能力，从而达到减少裂缝的目的。实践表明，一条改变了方向的水平裂缝的对应裂缝能量可从其起点移动0.6米，1.5米以上宽度的加筋材料有助于确保能量在裂缝两侧完全消散。

3.3在高路堤填筑中的应用

传统的路堤尤其是高路堤的填筑往往需要超填且路肩边缘不易压实，从而导致后期边坡雨水侵袭，坍塌失稳的现象时有发生，同时需用较缓的边坡，占地面积大，挡土墙壁也有同样的问题，采用土工格栅对路堤边坡或挡土墙进行加固可减少1/2占地面积，延长使用寿命，降低造价20%～50%。3.4抗疲劳开裂

在旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层，其主要作用是提高路面的使用功能，对承载作用则贡献不大，加铺层下的刚性混凝土路面仍起关键的承载作用。而在旧沥青混凝土路面上进行沥青罩面则不同，沥青加铺层将与旧沥青混凝土路面一起承载。因此，在沥青混凝土路面上进行沥青罩面，除了会出现反射裂缝，同时还会因为荷载的长期作用而出现疲劳开裂。我们对旧沥青混凝土路面上的沥青加铺层受荷情况做受力分析：由于沥青罩面层下为与沥青罩面层同一性质的柔性面层，当受到荷载作用时，路表将发生弯沉。在直接与车轮接触的沥青罩面层受到压力，在轮载边缘以外的区域，面层受到拉力作用，由于两处受力区域所受力性质不同，而又彼此紧靠，因此在两块受力区域的交界处即力的突变处容易发生破坏。在长期荷载的作用下，发生疲劳开裂。

经编涤纶土工格栅在沥青罩面层中，能够将上述的压应力与拉应力分散，在两块受力区域之间形成缓冲带，在这里应力逐步变化而不是突变，减少了应力突变对沥青罩面层的破坏。同时玻纤土工格栅的低延伸率减小了路面的弯沉量，保证了路面不会发生过渡变形。

3.5耐高温车辙

沥青混凝土在高温时具有流变性，具体表现在：夏季沥青道路面层发软、发粘；在车辆荷载作用下，受力区域产生凹陷，车辆荷载撤除后沥青面层无法完全恢复至受荷前的状况，即产生了塑性变形；在车辆的反复碾压的作用下塑性变形不断积累，形成车辙。我们对沥青面层结构进行分析后，可以知道由于高温下沥青混凝土具有流变性，而在受到荷载时，面层中没有任何可以约束沥青混凝土中集料运动的机制，造成沥青面层的推移，这就是形成车辙的主要原因。

在沥青罩面层中使用玻纤土工格栅，其在沥青面层中起到骨架作用。沥青混凝土中集料贯穿于格栅间，形成复合力学嵌锁体系，限制集料运动，增加了沥青罩面层中的横向约束力，沥青面层中各部分彼此牵制，防止了沥青面层的推移，从而起到抵抗车辙的作用。

3.6抗低温收缩开裂

严寒地区的沥青道路，冬季面层温度接近于气温，在这样的温度条件下，沥青混凝土遇冷收缩，产生拉应力。当拉应力超过沥青混凝土拉伸强度时，产生裂纹，在裂纹集中的地方产生裂缝，形成病害。从裂纹的成因看，如何使沥青混凝土强度抵抗住拉应力是解决问题的关键。

在选用经编涤纶土工格栅时，除其性能指标应符合上表规定之外，还应特别注意保证其幅宽不小于1.5m，以满足其作为控制反射裂缝夹层时有足够的横截面积来充分消散裂缝能量；同时，其网眼尺寸宜为其上沥青面层材料最大粒径的0.5~1.0倍，这样有助于达到最佳剪切胶粘性，促进集料嵌锁与限制。

第五篇：简述土工合成材料在水利工程中的应用

简述土工合成材料在水利工程中的应用

何丽雅

摘 要：土工合成材料是岩土工程领域中一种新型的岩土工程材料,在各类工程中应用广泛。本文以土工合成材料在水利工程中的应用为例，就土工合成材料的功能、分类、特性及工程实际应用概况进行了较详细的阐述。

关键词：土工合成材料

应用

防护加固工程

一、前言

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,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。土工材料是工业发展的产物,其出现已经有100多年的历史,但应用于土建工程则是20世纪30年代末才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。到20世纪50年代末,土工织物开始应用于海岸护坡工程。直到20世纪70年代末,随着非织造型织物(俗称无纺织物或无纺布)的应用,给土工织物带来了新的生命,土工织物才以很快的速度发展起来,从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。1977年在法国巴黎举行的第一届国际土工织物会议上,J.P.Giroud把它命名为“土工织物”(Geotextile),并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工织物会议上将它称之为“岩土工程的一场革命”。从20世纪60年代中期到20世纪70年代末,有纺织物开始在我国应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程;20世纪80年代初,无纺织物开始在铁路工程上试用;20世纪80年代中期,土工织物才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用。

二、土工材料的种类和功能

1、土工合成材料种类：

土工合成材料（Geosynthetics）是一种新的岩土工程材料，它以人工合成的聚合物，如料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的品，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥强或保护土体的作用。“土工合成材料”是一概括性术语，标识很广泛的产品，土工合成材可分为土工织物、土工膜、复合型土工合成材料和特种土工合成材料等类型。目前已广泛应于水利、水电、公路、铁路、建筑、海港、采矿、军工等工程的各个领域。

（1）土工织物。土工合成材料是以高分子聚合物等制成的新型建筑材料。目前大致可分为：①有纺土工织物；②针织土工织物；③无纺土工织物；④复合土工织物。

（2）土工膜。它主要是由透水性低的聚合物、沥青以及合成纤维和织物另加一定的填充料和外加剂制成的材料。它具有很好的防渗和防水性能及很强的抗变形能力和耐久性。它的厚度一般为0。25~7。5mm，它主要有以下优点：①改进荷载分布状况；②减少填料层厚度，并能满足抗剪强度的要求；③限制土体的侧向位移；④抗拉性能高，能避免产生裂缝；⑤增加土层刚度。

（3）复合型土工合成材料。它包括土工格栅、土工网、超轻型土工合成材料、土工膜袋、土工垫、土工格室等。常用的特种土工合成材料为前3种。

（4）特种土工合成材料。它由土工织物、土工薄膜和某些特种土工合成材料中两种或两种以上的材料互相组合而成，它可将不同构成材料的性质结合起来，满足具体工程的需要。

2、土木合成材料的功能：（1）隔离作用：

将土工合成材料放在两种不同的材料之间或同一材料不同粒经之间以及土体表面与上部建筑结构之间，使其隔离开来。当受外部荷载作用时，虽然材料受力相互挤压，但由于土工合成材料在中间隔开，不使其互相混杂或流失，保持材料的整体结构和功能。土工合成材料隔离作用己广泛应用于铁路、公路路基、土石坝工程、软土基础处理以及河道整治工程。

（2）防护作用：

土工合成材料可以起到分散应力的作用。也可由一种物体传递到另一物体，使应力分解，防止土体受外力作用破坏，从而起到对材料的防护作用。土工合成材料的防护作用分两种情况：一是表面防护，即将土工合成材料放置于土体表面，保护土体不受外力影响、破坏：二是内部接触面保护，即将土工合成材料置于两种材料之间，当一种材料受集中应力作用时，而不使另一种材料破坏。

（3）滤层作用

滤层作用是土工织物的主要功能，被广泛地应用于水利、铁路、公路、建筑等各项工程中，特别是水利工程中用作堤、坝基础或边坡反滤层已极为普遍。在沙石料紧缺地区，用土工合成材料做反滤层，更显示出它的优越性。因此通过把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，土中水分可以通过织物排同时织物可阻止土颗粒流失，以免造成土体失稳（管涌），可代替砂、砾石等反滤层。

（4）排水作用

土工合成材料是良好的透水材料，无论是材料法向或水平向均具有较好的排水能力，能够将土体内的水集聚到织物内部，形成排水通道，排出土体。土工合成材料现己广泛应用于土坝、路基、挡土墙建筑以及软土基排水固结等方面。它与工程中的其他排水结构充分配合，形成完善的排水体系，排除地下水、地表水和结构中的多余水份。

（5）加筋作用 土工合成材料有较高的抗拉强度，将土工合成材料埋在土体中或路面结构适当位置，可以分布土体或路面结构应力、传递拉应力、限制其侧向位移，增强它与土体或路结构层材料之间的摩阻力，使土或路面结构层———土工成材料复合体的强度提高，从而约束土体或路面结构层的形，并抑制或减少土体的不均匀沉降，提高土体或路面结构层的稳定性具有加筋功能。

（6）防渗作用

土工膜和复合型土工合成材料，可以作为各种工程的防渗材料。土工合成材料用于某一项工程会发挥主次作用，如公路的碎石基层与地基之间铺放织物，一般说，“隔离”是主要的，“滤层”和“加筋”是次要的，“排水”是不甚重要的设计者合考虑，如选用光滑的土工膜来隔离，则可能引起路基中孔隙水压力升高，造成路基失稳。弱地基上修路，“加筋可能起控制作用。

三、土工合成材料在南水北调中线应急供水工程中的应用：

1、工程概况

南水北调京石段19标段桩号范围为307+000～312+790.6，位于河北省曲阳县境内的支曹村、南杏树村及辛庄村等附近，工程区为华北冲积平原，地形总体平坦，地面高程66.0～79.0m。

本标段所在区域属暖温带大陆性季风气候区，四季分明，冬季天气寒冷干燥，春季气温回升快，风速大，蒸发量大，天气干燥少雨；夏季气候温湿多雨，为河北省的雨季；秋季降雨量较少。据渠段附近气象站资料统计，多年平均气温12.3℃，极端最低气温-19.2℃，极端最高气温41.7℃。多年平均风速2.1m/s，最大风速20m/s。多年平均无霜冻期189天，最大冻土深度66cm，稳定冻结初日最早为11月29日，开始解冻日期最晚为3月9日。多年平均降水量524mm。

本渠段位于华北冲积平原，地形总体平坦。沿线范围内地面高程66.0m～79.0m。本渠段处于倾斜平原，其间夹河流地貌。

本渠段地表全部被第四系地层覆盖，揭露的地层为第四系冲洪积层及人工堆积物。岩性多为黄土状壤土、黄土状砂壤土、砂壤土、壤土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、卵砾石；人工堆积(rQ)弃土、弃渣、人工堤防、路基等。

本渠段所处区域地质构造单元为三级构造单元的太行山隆起的东部边缘。主要区域断裂构造有望都—新乐断裂、石家庄断裂、井径—长冶断裂、元氏断裂、柏乡断裂、衡水断裂。

本渠段地震动峰值加速度为0.05g，相当于地震基本烈度Ⅵ度区。渠段内地下水的类型主要为孔隙水，主要赋存于第四系全新统的砂土及砾卵石含水层中。地下水埋深一般9.5m～15m，多属潜水。地下水与地表水联系紧密，具有较强或强的富水性和强透水性，部分具中等透水性。地下水对混凝土均无腐蚀性。

渠段内冻土为季节性冻土，冻土厚度0.62m～0.66m。

2、土工织物应急处理技术

渠道采用明渠设计，梯形断面，型式为上口宽53.6～57.1m，底宽18～21m，边坡1：2，渠深8.9m，坡面长20m。正常水深7m，加大水深7.384m。渠道底板结构型式自下而上为：土基面、5cm粗砂垫层、2cm厚的保温板、防渗复合土工膜、8cm厚混凝土面层；渠道衬砌混凝土面板全部采用4m×4m分缝设计，底板纵缝全部是通缝设置，横缝依次为半缝、通缝、半缝„„，交叉布置，缝宽统一为2cm，半缝深度统一为6cm，通缝深度底板8cm。

由于特殊原因，渠道需提前临时过水。由于时间紧迫，若按原设计施工将无法满足过水要求。经南水北调京石段指挥部及设计、监理、施工单位四方会议研究决定，采取应急处理办法，用无纺土工布结合混凝土锚固带对开挖渠道进行防护加固处理，确保渠道按时供水。具体措施如下：

2.1施工方案

选用300g/m2无纺土工布（幅宽不小于6m），沿渠道纵向分别于坡脚及距上口1m处各设一道混凝土锚固带，横向间距30m；锚固带截面尺寸30×30cm，采用C20一级配混凝土。

2.2土工布的铺设方法

渠道大面积开挖完成后，采用人工开挖锚固槽，装载机配合自卸车清运土方。土工布采用人工滚铺，布面要平整，并适当留有变形余量。长丝或短丝土工布的安装通常用搭接、缝合和焊接几种方法。

2.3土工布的缝合

本工程采用专用缝纫机缝合。所有的缝合必须要连续进行（不允许点缝）。在重叠之前，土工布必须重叠最少150mm。最小缝针距离织边（材料暴露的边缘）至少是25mm。

缝好的土工布接缝最少1行线锁口链形缝法。用于缝合的线应为最小张力超过60N的树脂材料，并有与土工布相当或超出的抗化学腐蚀能力。

任何在缝好的土工布上的“漏针”必须在受到影响的地方重新缝接。必须采取相应的措施避免在安装后，尖锐物质进入土工布层。

2.4锚固带混凝土浇筑

锚固带为30×30cm、C20一级配混凝土，采用泵送法浇筑。泵管铺设时应垫砂袋，泵管安装、拆移、及抹面时应注意，防止对土工布造成破坏。

3、土工布铺设的基本要求

3.1基层检查：检查基层是否平整、坚实，如有异物，应处理妥善。

3.2试铺:根据现场情况，确定土工布尺寸，裁剪后予以试铺，裁剪尺寸应准确。3.3接缝须与坡面线正交，缝合时缝合线应平直，针脚应均匀。

3.4在坡面上，对土工布的一端进行锚固，然后将卷材沿坡面放下以保证土工布保持拉紧的状态。

3.5所有的土工布铺设时都须用砂袋压住，砂袋将在铺设期间使用并保留到锚固槽混凝土浇筑时。

3.6缝合后应检查土工布是否铺设平整，是否存在缺陷。如存在不合要求的现象，应及时进行修补。

四、结论

通过采取应急方案，确保了本渠段在2008年9月28日（规定时间内）成功通水。渠道过水后，经联合工作组沿线勘查，本渠段无水力冲刷破坏痕迹，渠坡未出现垮塌现象，渠道运行安全。并且本渠段还经受住了08年严冬的考验，开春解冻之后，联合工作组再次对渠道沿线进行勘查，未发现土工布有冻裂破坏现象，也未发现明显的冰排割裂损伤，渠道岸坡未发生失稳现象。本应急方案取得了圆满成功。

通过对土工合成材料在工程中应用的介绍,可得出如下意见:1)土工合成材料，尤其是新型的合成型材料,在工程中占有越来越重要地位。2)合成材料应用于边坡表面防护,能够提高边坡的稳定性和承载能力。3)合成材料应用于严寒地区，有较好的使用工况。4）由于合成材料的特性和价格上的双重优势,应用前景广泛。

参考文献:：

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