土工格栅在公路上的应用

第一篇：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。

第二篇：延安塑料土工格栅厂家

双向拉伸塑料土工格栅

一、什么138是0538双向6956拉伸塑料土工格栅：

双向拉伸塑料土工格栅是以聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）为原料，经塑化挤出板材、冲孔、加热、纵向拉伸、横向拉伸而成。

二、双向拉伸塑料土工格栅有什么特性：

双向拉伸塑料土工格栅在纵向和横向上都具有很大的拉伸强度，这种结构在土壤中能够提供一个更为有效的力的承担和扩散的理想连锁系统，适应于大面积永久性承载的地基补强。

三、双向拉伸塑料土工格栅的工程应用：

适用于各种堤坝和路基补强、边坡防护、洞壁补强，大型机场、停车场、码头货场等永久性承载的地基补强。

1.增大路（地）基的承载力，延长路（地）基的使用寿命。

2.防止路（地）面塌陷或产生裂纹，保持地面美观整齐。

3.施工方便，省时，省力，缩短工期，减少维修费用。

4.防止涵洞产生裂纹。

5.增强土坡，防止水土流失。

6.减少垫层厚度，节约造价。

7.支撑边坡植草网垫的稳定性绿化环境。

8.可取代金属网，用于煤矿井下假顶网。

单向拉伸塑料土工格栅

一、什么是单向塑料土工格栅：

单向塑料土工格栅是以高密度聚乙烯（HDPE）为原材料，经挤出压成薄板再冲规则孔网，然后纵向拉伸而成的土工格栅。

二、单向塑料土工格栅有什么特性：

1、高分子成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的长椭圆形网状整体性结构。此种结构具有相当高的抗拉强度和刚性，给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。

2、单向塑料土工格栅的突出优点是在长期持续载荷作用下变形（蠕变）的倾向很小，抗蠕变强度大大优于其它材料的土工格栅，对于提高工程使用寿命具有重要作用。

3、格栅网孔与土体之间的咬合和互锁作用，构成了一个高效的应力传递机构，使局部载荷能迅速有效地扩散到大面积的土体中去，从而实现降低局部破坏应力，提高工程使用寿命之目的。

三、单向塑料土工格栅的工程应用：

单向塑料土工格栅是一种高强度土工合成材料。广泛应用于堤坝、隧洞、码头、公路、铁路、建筑等领域。

四、单向塑料土工格栅其主要用途如下：

1.增强路基，可有效地分配扩散载荷，提高路基的稳定性和承载力，延长使用寿命；

2.可承受更大的交变载荷；

3.防止路基材料流失造成的路基变形、开裂； 单向塑料土工格栅

4.使挡土墙后的填土自承能力提高，减少挡土墙的土压力，节省费用，延长使用寿命，并降低维修费用；

5.结合喷锚混凝土施工方法进行边坡维护，不仅可节省30%—50%的投资，而且可以缩短工期一倍以上；

6.在公路的路基和面层中加入土工格栅，可以降低弯沉，减少车辙，推迟裂缝出现时间3—9倍，可减少结构层厚度达36%；

7.适用于各种土壤，无需异地取材，省工省时；

8.施工简单快捷，可大大降低施工成本。

2、铺设技术

①复合土工膜铺设和展开方向，由E向W或由W向E进行，每幅铺设长度中，包括两侧挡水墙高度一次完成。

②铺设顺序，自渠道轴线向S、N两侧推进。

③施工工序，先做湖底复合土工膜的砂浆保护层（20-30mm），再做与垂直挡水墙的粘贴。

④复合土工膜与挡水墙的粘贴工艺。将粘接剂涂刷在复合土工膜与挡墙的粘贴面上，干燥静置时间约5分钟，然后进行粘贴、挤压、佛平。粘接剂由沥青乳胶涂料、水泥、水拌合而成。粘贴完毕，在水位线以上钎钉锚固，并做防水、防腐处理。

六、质量验收

1、复合土工膜的材质与施工执行国家质量技术监督局发布的聚乙烯土工膜，复合土工膜国家标准。

2、施工质量验收，分为施工单位自检，承包单位抽检等内容。

3、焊接质量检验，采用“充气压力法”，破损修复用“目测法”，充气压力检测指标为0.06Mpa。

5、经编涤纶土工格栅用于铁道挡墙：土工格栅用于铁路边上的挡墙增强，例如火车站内用台和货台，可延长使用寿命，减少维修费用；

6、经编涤纶土工格栅用于加筋挡土墙：在公路旁边和垂直挡墙中加铺土工格栅，可提高挡墙的承载能力；

7、桥台地基一般很容易向下沉陷，出现跳车现象，在桥台地基下铺设土工格栅，可提高承载力，稳固桥台。

经编涤纶土工格栅施工方法：

格栅应铺于施工路面沥青层的粗粒石上，原有的路面宜先平整，经整理、修整并清理后予施工，用普通格栅需要用特定钢钉予以固定格栅搭接，接头横向大于5cm，纵向大于10cm铺设经沥青处理过的土工格栅尽量少洒沥青粘层油，用自粘式土工格栅施工，经胶轮压路机适度碾压后，即可摊铺沥青混合料并压实，无需特定钢钉固定。

第三篇：海东玻纤土工格栅诚信厂

玻璃纤维土工格栅

玻璃138纤维0538土工格栅6956是一种用于路面增强、老路补强，加固路基及软土基的优良土工合成材料。在处理沥青 路面反射裂纹应用上，已成为不可替代的材料。该产品是以高强无碱玻璃纤维通过国际先进的经编工艺制成网状基材，经表面涂覆处理而制成的半刚性制品。具有经、纬双向很高的抗拉强度和较低的延伸率，并具有耐高 温、耐低寒、抗老化、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于沥青路面、水泥路面及路基的增强和铁路路基、堤坝护坡、机场跑道、防沙治沙等工程项目。

玻璃纤维土工格栅产品介绍：

玻纤土工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，从而得以用于路面增强，抵抗裂缝车辙等公路病害产生，结束了沥青路面难以增强的难题。

玻璃纤维土工格栅应用范围及用途：

1、旧沥青砼路面，加筋增强沥青面层，防治病害。

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缝。

3、道路拓改工程，防治新老结合部及不均匀沉降而造成裂纹。

4、软土基加筋处理，利于软土析水固结，有效抑制沉降，均匀应力分布，增强路基整体强度。

5、新建道路半刚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。

玻璃纤维土工格栅施工方法：

目前常用的玻纤土工格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种，带自粘胶的可直接在已平整的基层铺设，不带自粘胶的，通常采用钉子固定法。

膨润土防水毯渗透系数高，可对任何漏水点通过膨润土的迁移自行修补愈合，不会因异物穿透或戳破而破坏防水体系。

施工快捷简便，基层处理要求低，材料本身为柔性卷材，可根据工地实际需要任意裁剪铺设,材料接缝视场地实况搭接30-50CM并在搭接处均匀的撒上0.4-0.6kg／M的膨润土粉及可达到防渗效,无需专业施工人员及专业施工机械。

覆膜型钠基膨润土防水毯(垫)

复合膨润土防水毯顶层为高密度聚乙烯(HDPE)薄膜下层为无纺织物，防渗钠基膨润土底层为有纺织物。将防水效果极佳的钠基膨润土，用特殊的针刺方法固定于高强度土工布之间然后在无纺织物上粘覆一层高密度聚乙烯(HDPE)薄膜。此产品比普通的膨润土土防水毯具有更强的防水防渗能力。适用于要求较高的防水防渗领域如：隧道，地铁、地下室、地下通道各类地下建筑物及地下水资源较丰富的水景工程中的防渗防漏处理。4：加筋

利用涤纶短纤针刺土工布增强土体的抗拉强度和抗变形能力，增强建筑结构的稳定性，以改善土体质量。

5：防护

水流对土体冲刷时，有效的将集中应力扩散，传递或分解，防止土体受外力作用而破坏，其保护土壤。

6：其它

抗拉强度高、渗透性好、透气性能、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀、不虫蛀。

涤纶短纤针刺土工布是一种应用广泛的土工合成材料。广泛用于铁路路基的加筋、公路路面的养护、运动馆、堤坝的防护、水工建筑的隔离、遂洞、沿海滩涂、围垦、环保等工程。

第四篇：三维植被固土网垫和土工网格、土工格栅

4.三维植被固土网垫和土工网格、土工格栅

根据设计要求和实际情况，选用合适的网垫，确保满足设计要求。铺设网垫前一定要平整坡面并夯实，以保证网垫铺设后与坡面紧贴，两块网垫之间搭接不应留有空隙，否则要加设竹钉。

路堤固土网垫路堤坡脚处埋入地面以下不小于0.4m，伸入护肩、埋入坡脚脚墙内侧按设计要求。

固土网垫在斜坡上摊铺时，应保持一定松紧度（可用U形钉控制）。顺坡面铺设，搭接长度、搭接处理要符合设计及规范的规定。

选用合适的网格、格栅，材料性能要满足设计要求。

施工时，应在平整好的下承层上铺设，摊铺时应拉直平顺，紧贴下承层，不使出现扭曲、折皱、重叠。土工网格、格栅铺设时，宜将强度高的方向（纵向）置于垂直路堤的轴线方向。铺设时，在两端各留足够的锚固长度，回折覆裹在压实的填料面上，平整顺适，外侧用土覆盖，以免人为破坏。

铺设土工网格、格栅时，土层表面要平整，不得有坚硬凸出物，摊铺以后要及时填筑填料，严禁碾压机械直接在土工格栅表面上进行碾压。

现场施工中发现网垫或网格、格栅有破损时，必须立即修补好。在存放以及铺设过程中尽量避免长时间暴晒或暴露，以免其性能劣化。

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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