公路土工合成材料精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇公路土工合成材料，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词:公路工程;土工合成材料;施工技术

1土工合成材料介绍

土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格栅等都属于土工合成材料。在制造土工合成材料时，首先需要加工聚合物原料，使其形成丝、短纤维、纱或条带，然后将其连接制作形成平面结构。有纺土工织物和无纺土工织物是按照制作方法分成的两大类土工织物材料，两者排列形式存在一定不同之处。有纺土工织物交织的方式为正交或斜交的经线和纬线，而无纺土工织物是定向随意排列然后加工形成的。土工织物的联结方式主要包括三类，分别为化学联结、热力联结和机械联结。重量轻、连续性好、施工方便、抗拉强度高、耐腐蚀、抗微生物等都是土工织物突出的特点。由于土工合成材料的抗拉力学性能较好，尤其是土工布和土工格栅，可以在工厂批量生产，质量便于控制，当前在土木工程各个领域中已经得到了较为广泛的应用。土工布在公路工程中主要用以路面罩面的形式应用，可以将路面发射裂缝发生的概率降低，有助于反射裂缝发生和发展的控制。在公路工程软土路基中，利用土工格栅还能够达到快速固结地基、地基承载力优化的效果。

2土工合成材料的基本功能

隔离、加强、排水、过滤是土工合成材料的最为基本的四个功能。在公路工程中，土工材料广泛地应用于路基排水、防护、裂缝防治等工作中。不同的材料的性能存在一定差别，但是其基本功能相差不大。

2．1隔离功能

在不同材料的交界面铺设土工合成材料能够达到隔离的作用，避免这些材料相互掺杂。通过设置土工合成材料，能够实现扩散应力的作用，从而均匀控制地基土沉降量，为地基排水固结创造有利条件。

2．2加强功能

在地下铺设土工合成材料能够实现材料和土层摩擦力的增强，进而将拉伸强度提高。通过铺设土工合成材料，能够约束材料变形，增加土工合成材料复合体在外表上层的强度，达到下沉效果抑制的作用。

2．3排水功能

多孔隙透水是土工材料的特点之一，在土体内部埋设土工合成材料能够借助材料的平面渗透性将土体中的水分排出，让内部水沿着垂直于平面的方向流动。

2．4过滤功能

相比于过去天然骨料过滤层，土工合成材料的过滤排水作用、功能形态都有着很大的改善。土工合成材料可以利用被过滤土层中形成的滤饼层打到过滤的效果而不是利用自身的透水性进行过滤。换言之，土工合成材料并不需要自身具备较强的透水性，通常只要是相邻土透水系数的十倍就可以满足工程过滤功能的要求。

3土工合成材料在公路工程中的应用

3．1路堤加筋及软弱地基的处理

如果公路所在地区为软土地基，那么在高填土路堤施工中会导致表面受到侧向土压力的影响出现水平剪应力，进而可能发生路堤位移、失稳等不良现象。通过在路堤中使用土工合成材料可以利用加筋作用将路堤的稳定性有效提高，从而将路堤不均匀沉降问题大大减小。通常可以在堤身底部铺设土工合成材料完成加筋工程施工。其中土工格栅嵌入到土体中能够紧密贴合土体，利用自身较高的强度以及材料和土体的膜材料实现路堤或者软弱地基强度优化的效果。热熔挤压方法也是制作土工格栅的一种常用方法，和冷拉格栅相比，热熔挤压方法制作的格栅各项性能有所降低，所以在质量要求较低的公路工程中可以应用热熔挤压土工格栅。近些年土工格栅材料也在不断改进创新，当前有一种纤维土工格栅主要是由涤纶或者玻璃纤维制作而成，有着较强的强度和较低的延伸率，在公路工程中可以发挥良好的效果。

3．2台背路基处理

桥涵、隧道等是公路工程建设中常见的构造物，在此类建筑物修建时如果没有合理处理台背路基填土很容易导致刚度出现较大的差异，进而导致台背出现不均匀沉降的问题，久而久之，路桥结构稳定向降低，桥头跳车问题严重。在台背路基处理中合理地应用土工合成材料能够将回填材料和构造物形成一个整体，将不均匀沉降问题发生的概率大大降低，从而将公路工程的施工质量提升。当前土工泡沫聚苯乙烯块是公路工程台背路基施工处理中常用的材料，它能够填筑或者换填台背路基材料，可以将路基的自重大大减小，有助于路基稳定性的改善，降低发生桥头跳车的现象。

3．3路基防护

公路工程中路基是非常重要的一部分内容，路基防护主要包括两方面内容，一是冲刷防护，二是坡面防护。对于土质坡面的防护措施常用的包括拉伸网草皮、固定草种布以及网格固定撒种等;在防护岩石边坡时常常采用的防护方式包括土工网或土工格栅;在防护沿河路基时常常采用的防护方式为土工织物软体沉排、土工模袋。通过冲刷防护能够将路基稳定性提升，通常可以采用直接加固的方式急性坡岸的冲刷防护。另一种间接防护主要是将水流的方向、速度等进行干预。当前土工网垫、土工格室、土工格栅等都是常见的路基防护措施。土工网比土工格栅强度低，但是有着更小变形量，所以此类交叉黏结的复合土工材料在坡面防护中得到广泛应用。在路基冲刷防护工程中应用土工网需要配合填充土石、混凝土材料等，将其刚度和侧限提升，保证结构整体的稳定性。

3．4排水

排水是公路工程中非常关键的一项工作，其直接影响着公路结构整体稳定性。在公路防排水施工中，土工合成材料能够将结构的排水能力改善和提升。将土工合成材料应用于公路工程中能够充当排水体和过滤体，当前土工复合材料、土工模袋等常常在暗沟、渗沟中应用，是公路稳定性提升、路基排水性能优化的常用方法。在应用土工模袋时，需要在模袋中灌入混凝土或砂，使其形成具有一定透水性和强度的结构，在地基或者护坡中可以应用此结构。和设置泄水孔相比，土工模袋的施工更加便捷，并且反滤和排水效果更好。可以用薄形的土工织物包裹土工复合排水材料，实现土工织物排水性能优化、降低排水结构内部渗透入小颗粒的概率，避免阻塞排水通道。在路基路面纵横向排水系统中或者支挡结构墙后的反滤排水系统中可以应用复合土工排水材料。

3．5对新、旧路基衔接应用

公路工程改扩建施工各种常常需要进行新旧路基路面的衔接，在结合位置非常容易出现的一种现象就是不均匀沉降。可以说，不均匀沉降已经成为困扰公路改扩建施工的一大难点。如果施工人员没有合理处理新旧路基接合位置，一旦在后期运行中发生错台现象就会进而造成开裂，对公路质量安全产生严重不良影响，甚至引发交通事故。为了将不均匀沉降问题尽量减少，需要合理处理新旧路基交接部位。首先需要处理新路基部分，然后按照台阶形状挖掘原路基，开挖按照0．5～0．8m台阶高度、1．0～2．0m台阶宽度逐级完成，到最后一级台阶宽度应当≥2m。然后将土工合成材料顺着路线铺设，将其铺平扯直，避免重叠、扭曲、褶皱。新路基铺设的土工合成材料长度大于2m从而实现土工合成分别落在原路基和新路基尚，尽量保持新就路基填料一致。采用分层填筑的方式填筑台阶，逐层压实。

3．6对隧道内的路面应用

隧道内岩层局部会存在较高的水位和较大的水压力，容易出现地下水反渗的情况，如果没有采取有效的排水设施，那么长此以往会导致路面遭受地下水的浸泡腐蚀，影响路面结构。隧道路面的结构层大多为混凝土材料，基层防水性不佳，将土工合成材料铺设在混凝土路面和基层之间，同时做好排水管的设置可以有效避免地下水对路基产生侵蚀，降低地下水对路基路面的影响。土工合成材料能够将反渗的水绕到两侧排水沟中将路面干燥性提高，保证通车安全。

4结语

在公路工程中，土工合成材料能够解决很多施工中的难题，能够达到排水、加固、隔离等诸多效果，有助于工程成本的控制，有助于施工效率和工程质量的优化。当前土工合成材料已经在很多公路项目中应用，取得了良好的效果。在未来发展中，应当进一步改进创新，提升土工材料的各项性能。

参考文献:

［1］马凌，蒋朝旭．农村公路水泥板块“白改黑”界面材料性能研究［J］．中国公路，2020(20):106-107．

［2］李晓朔，黄敬云．高速公路路基施工中土工格栅技术的应用［J］．交通建设与管理，2020(05):92-93．

［3］郑祥增．土工合成材料在公路工程施工中的应用的探讨［J］．四川水泥，2020(09):148-149．

［4］孙守宝．加宽土工格栅加筋施工技术在公路路基中的应用［J］．四川水泥，2020(03):36．

篇2

【关键词】土工合成材料；公路工程；作用

近几年来，随着我国公路里程的持续增加和改扩建工程的增多，越来越多的土工合成材料用于新旧路基填筑。土工合成材料（Geosynthetics）开始大量用于岩土工程是近三十年发展起来的一项新技术。土工合成材料是一种以塑料、化学纤维、合成橡胶等原材人工合成的聚合物，具有强度高、成本低、质量轻和实用性强的优点，主要有加筋、排水、防渗、过滤等功能。目前，具有代表性的土工合成材料有土工格栅（Geogrid）、土工网（Geonets）、土工膜（Geomembrane）和及其组合产品。土工合成材料在岩土工程的应用极大地推动了路基填筑技术的发展。

1 土工合成材料的种类

土工合成材料根据功能和工艺的不同，总体上可以分为4类，即土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。土工织物可分为四种类型：有纺土工织物、无纺土工织物、针织土工织物和复合土工织物。土工膜主要由透水性低的材料制成，具有较强的防水性、耐久性和抗变形性，厚度一般在0.25～4mm之间。土工复合材料是将两种或两种以上的材料相互结合起来的一种材料，将不同性质的材料组合起来，可以更好的满足工程的实际需要。土工特种材料主要包括土工格栅、土工网、土工膜袋、土工垫、土工格室等。

2 土工合成材料的作用

土工合成材料一般具有多种功能，在实际应用中根据工程的具体情况往往只有一种功能起主导作用，其他作用则在一定程度上发挥作用。土工合成材料在工程中有多种作用，总体上可以分为以下六种。

2.1 排水作用

土工合成材料（如土工织物）具有多孔隙的性质，可以将土体中的水分汇集并排出。有的针织型无纺织物或复合型土工材料可以沿平面方向和垂直其平面方向排水。这种土工织物本身具有的排水通道可以把土体中的水分缓慢排出。在填筑路基时，可以铺设厚的无纺织物垫层，可起到固结排水的作用，防止翻浆。同时，在挡土墙、隧道灯构造物中，多采用土工织物作为排水设施。

2.2 过滤作用

由土工织物做成的过滤层可以起到代替砂石、砂砾的作用，具有造价低、施工简单，质量容易得到保证的优点。有纺织物和无纺织物都可以起到过滤的作用，防止土颗粒的流失，但在过滤要求不高时通常采用无纺织物作为过滤层。

2.3 隔离作用

在岩土工程中，为防止不同层之间的颗粒发生相互混杂，造成污染，通常将土工合成材料铺设在不用粒料层之间，起到隔离作用。如在软基路段，在铺设碎石层之前，在路基上铺设一层土工织物，可以有效的防止层间相互倾入和控制不均匀沉降。

2.4 加筋作用

土工合成材料（如有纺织物、土工格栅和土工网等）一般具有较强的抗拉强度，埋在土中形成土―土工合成材料复合体，可承受一部分拉应力，限制土体侧向位移，从而增强土体的稳定性。其中，土工格栅具有较强的抗拉强度和张拉模量，同时因土颗粒可以嵌入格栅的孔洞之中，产生较大的摩阻力，是一种比较理想的加筋材料。

2.5 防护作用

土工合成材料不仅可以扩散集中应力，还可以将应力由一种物体传递到另一物体，使应力分解，防止土体破坏，起到防护作用。如较厚的无纺织物和复合材料可以减缓和防止路面反射裂缝的发展。

2.6 防渗作用

土工材料中如土工膜，因具有良好的防渗功能，可以与无纺土工布形成复合材料，其中，土工膜可以起到防水，防渗的作用，而土工布可以起到导流的作用。

目前公路工程中使用较多的土工复合材料有以下几种，各类土工材料主要作用如表1所示。

表1 不同土工材料的主要功能

3 土工合成材料在公路中的应用范围

土工合成材料和以土工合成材料为基材制成的材料，因其优良的力学性能、耐腐蚀性、耐久性能和良好的抗变形性能，从而广泛的用于路基路面加固工程，软基处理和边坡防护工程。

（1）在道路改扩建工程中的应用；为了保持新老路基衔接处出现不均匀沉降，从而导致纵向裂缝的产生，采用土工格栅等作为加筋材料的应用可以有效的防止不均匀沉降的发生。

（2）在路面工程中的应用；在柔性路面中，采用土工合成材料，可以增强基层或底基层的整体强度。同时，在旧路路面进行罩面处理时，可以有效防止和减缓路面反射裂缝的发展。

（3）在软件处理中的应用；软基因其承载力低，如果在其上面直接修筑构造物或路基，容易导致沉降的发生。但如果在软基处理时，采用土工合成材料加固，则可以迅速提高地基承载力，减少沉降量，缩短工期。

4 结语

目前，土工合成材料在公路工程中的应用越来越广泛，具有广阔的应用前景。但土工合成材料还有很多性质和功能并没有完全得到应用，我们需要从实际工程中进行进一步的探讨。

【参考文献】

[1]叶飞.公路隧道工程建设质量管理研究[D].长安大学，2004.

[2]王永东.公路隧道运营安全技术研究[D].长安大学，2007.

篇3

【关键词】铁路路基 ， 施工，土工合成材料， 应用

【 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

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

一、新建张家口至集宁铁路是呼和浩特铁路局局管内第一条160km／h(预留200km／h)客货共线铁路，在管段DK83+529-DK98+700段路基土石方共295万m3，铺设土工格栅23万。按文件要求在路堤边坡水平宽度2.5m范围内自坡脚至基床表层下每隔0.6m铺设一层双向经编土工格栅，土工格栅抗拉强度不小于25Kn／m,延伸率小于10％，铺设表面平整，摊铺后及时填筑填料。个别地段铺设土工织物5.6万，根据地基承载力的不同情况需换填中粗砂，并与砂间铺设精编复合土工膜，其抗拉强度不小于20KN／m,顶破强度不小于2.0kN，其下换填0.5m厚二八灰土垫层。施工项目于2009年建成，2011年通车，在后期经过对普通路基、浸水路基、软土路基的检测和观察，发现铺设土工材料的地段对路基的稳定起到很好的作用，其土工材料的力学性能能够有效的充分发挥，确保了路基的稳定。

二、土工合成材料的含义及其应用简述

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工程材料，它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、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。

土工合成材料在土木、水利、交通、铁道和环境工程中得到广泛的应用，起到排水反滤、防渗、加筋、隔离、防护和减载等作用。这些作用是以不同的形式的产品来实现的，例如，土工织物用于滤层、隔离和防护；土工网和三维植被网垫用于排水和坡面的稳定；土工格栅、条带和有纺或编织土工织物用于加筋、土工膜用于防渗等。复合型土工合成材料则结合了各自的优点，例如，兼有过滤和排水性能的土工织物和土工网复合材料，结合加筋和隔离功能的土工织物和土工格栅复合材料，而土工织物和土工膜结合形成的复合土工膜则既能防渗又具有防刺破的作用，同时具有与土较高的界面磨擦系数。目前证明较成功的应用有：无纺土工织物代替粒状级配滤层应用于反滤排水工程中，土工合成材料加筋挡土墙代替重力式挡土墙，塑料排水带代替砂井，土工膜用于防渗材料等。在应用的初期，最担心的是耐久性，忽视铺放的位置，认为铺土工合成材料总比不铺好。而现在经验证明在土中耐久性是可以保证的，相反，土工合成材料铺放的位置不当或施工质量差，会降低作用，甚至适得其反。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它们是由煤、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。通过长时间的使用探索，人们发现材料的强度还与纤维的制作方法有关。在应用土工合成材料时，其性能更受施工方法、应用环境和侧限压力大小的影响。例如内蒙古卓资山旗下营大黑河的护岸工程，该工程采用聚丙烯编织布，聚氯乙烯绳网和混凝土块组成整体沉排，防止河床冲刷。无纺织物作为隔离材料，铁路部门首先应用于防治“翻浆冒泥”现象。随后的几年，铁路路基如：张家口至集宁铁路、集宁至包头增建第二双线铁路，还有地方专用线如西金铁路、东乌铁路等也都广泛的应用，增加了路基的稳定性。目前，品种繁多的人工合成材料陆续问世，它们可制成各种符合特定目的的产品，而且由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、价格低廉料源丰富等优点，为土木工程和铁路建设提供了一种崭新的较为理想的材料，并由此带来一种实施简便和经济有效的技术途径。土工合成材料是以合成材料为原材料制成的应用于岩土工程的各种产品的统称。因为它们主要用于岩土工程，故冠以“土工”两字，称为土工合成材料，以区别于天然材料。近些年来，土工合成材料在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效应。

三、土工合成材料的种类

（一）土工织物

1、土工织物的种类

土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造一般要经过两个步骤：首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。目前主要有有纺土工织物和无纺土工织物。有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成，其主要缺点是沿经线和纬线的强度高，而与经纬线斜交方向的强度低，无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成，按照联结纤维的方法不同，可分为化学(粘结剂)联结、热力联结和机械联结三种。其主要优点是强度没有显著的方向性，对变形的适应性较大，目前大部分企业使用的均属这种类型。

土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好(可做成较大面积的整体)，施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，则抗紫外线能力低，如暴露在外受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍较高，土工织物的性能与其聚合物原料、土工织物的种类及加工制造方法密切相关。

（二）、土工膜

土工膜是一种基本不透水的材料。根据原材料不同，可分为聚合物土工膜和沥青土工膜两大类。为了适应工程应用中不同强度和变形的需要，两类中又各有不加筋(单一或混合材料)和加筋或组合的类型。聚合物膜在工厂制造，沥青膜则大多在现场制造。制造土工膜的聚合物有热塑塑料(如聚氯乙烯)、结晶热塑塑料(如高密度聚乙烯)、热塑弹性体(如氯化聚乙烯)和橡胶(如氯丁橡胶)等。工厂制造土工膜的方法主要有挤出、压延或加涂料等。挤出是将熔化的聚合物通过模具制成土工膜，厚0.25～4 mm。压延则是将热塑性聚合物通过热辊压成土工膜，厚0.25～2 mm。加涂料是将聚合物均匀涂在纸片上，待冷却后将土工膜揭下来而成。现场制造土工膜是在地面喷涂或敷一层冷或热的粘滞聚合物而成。沥青土工膜用的是沥青聚合物或合成橡胶。

制造土工膜时还需要掺入一定量的添加剂，使在不改变材料基本特性的情况下，改善其某些性能和降低成本。例如掺入碳黑可以提高抗日光紫外线能力，延缓老化；掺入铅盐、钡、钙等衍生物以提高材料的抗热、抗光照稳定性；掺入滑石等剂以改善材料可操作性；掺入杀菌剂可防止细菌破坏等。对于沥青类土工膜，其主要的掺入材料是一些填料或纤维。填料可为细矿粉，它能增加膜的强度且降低其成本；加入纤维，也是为提高膜的强度。

（三）、土工复合材料

土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料，以其两种或两种以上的土工材料互相结合起来，成为土工复合材料。土工复合材料可将不同构成材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，将土工膜和土工织物按要求制成土工膜―土工织物组合物，称复合土工膜。土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。又如土工复合排水材料，它是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的合成材料芯材组成的排水材料，用于软基排水固结处理、路基纵向横向排水、建筑地下排水管道、集水井、支挡建筑物的墙后排水、隧道排水、堤坝排水设施等。不同的工程有不同的综合功能要求，故土工复合材料的品种繁多，可以说土工复合材料是当前和今后一段时期发展的大方向。这里主要介绍复合土工膜和土工复合排水材料两类。

1 复合土工膜

复合土工膜是用土工织物或其他材料与土工膜结合而成的不透水材料。根据主要功能的不同，复合土工膜可划分为加筋型土工膜和横向排水型土工膜两种。

(1)加筋型土工膜

加筋型土工膜具有较高的强度和模量，以满足工程中防渗与受力的要求，如氯丁橡胶土工膜和经编土工膜。加筋土工膜的厚度：聚合物有涂料的三层压延加筋土工膜厚0.75～1.5 mm；聚合物五层压延加筋土工膜厚1.0～1.5 mm。

(2)横向排水型土工膜

横向排水型土工膜一般由无纺土工织物与土工膜复合而成，常见的有“一布一膜”、“两布一膜”。其中，无纺土工织物不仅具有横向排水作用，而且对土工膜起保护作用。

2 土工复合排水材料

土工复合排水材料是薄型土工织物包裹不同材料制成的不同形状的芯材组合成的一种复合型排水产品。这种产品克服了土工织物沿织物平面方向排水能力小的缺点，可以沿产品芯材水平方向的排水通道通畅地排水，而外包的土工织物作为滤层以阻止土颗粒进入排水通道。复合排水带主要用于软土地基竖向排水固结处理等，我国生产及工程上普遍采用的产品主要是塑料排水带。复合排水板具有广泛的用途，如路基纵向横向排水、支挡建筑物的墙后过滤排水、隧道衬砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤坝排水设施等。

(1)塑料排水带

塑料排水带是由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹非织造土工织物(滤膜)而成。芯板的原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多种型式，常见的有城垛式、口琴式和式等。芯板起骨架作用，截面形成的纵向沟槽供通水之用，面滤膜多为涤纶无纺织物，作用是滤土、透水。

塑料排水带的施工是利用插带机将其埋设在土层中的预定位置。塑料带前端与锚靴相连，用插带机导杆顶住锚靴，插入土层中，达到预定深度后拔出导杆，但排水带仍留在预定位置，在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪断排水带，施工时可用静荷或动荷送杆，静荷送杆对土层扰动小，较为常用。我国插带机的插入深度可达约25 m，入土速率可达6 m/min。排水带的平面分布间距可借理论计算确定，一般为1～2 m。排水带插入软基后，为排除土中的多余水量提供了捷径，多余水可水平向通过带的滤膜进入芯板沟槽，再向上由地表的透水料垫层排走。排水带在公路、码头、水闸等软基加固工程中应用广泛，以加速软土固结。

(2)软式排水管

软式排水管又称为渗水软管，是由高强钢丝圈作为支撑体，以及具有反滤、透水及保护作用的管壁包裹材料两部分构成的。高强钢丝由钢线经磷酸防锈处理，外包―层PVC材料，使其与空气及水隔绝，避免氧化生锈。包裹材料有三层，内层为透水层，由高强特多龙纱或尼龙纱作为经纱，特殊材料为纬纱制成；中层为非织造土工织物过滤层；外层为与内层材料相同的覆盖层。为确保软式排水管的复合整体性，支撑体和管壁外裹材料间，以及外裹各层之间都采用了强力粘结剂粘合牢固。软式排水管兼有硬水管的耐压与耐久性能，又有软水管的柔性和轻便特点，过滤性强，排水性好，可用于各种排水工程中。

(四) 土工特种材料

土工特种材料是为工程特定需要而生产的产品，品种多，现选择几种主要产品说明如下。

1 土工格栅

土工格栅是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先冲孔，然后进行拉伸而成的带长方形或方形孔的板材。加热拉伸是让材料中的高分子定向排列，以获得较高的抗拉强度和较低的延伸率。按拉伸方向不同，格栅分为单向拉伸(孔近矩形)和双向拉伸(孔近方形)两种。前者在拉伸方向上有较高强度，后者在两个拉伸方向上皆有较高强度。土工格栅的品种和规格很多，目前开发的新品种有用加筋带纵横相连而成的，也有用高强合成材料丝纵横连接而成的等等。

2 土工网

土工网是以聚丙烯或聚乙烯为原料，应用热塑挤出法生产的具有较大孔径和较大刚度的平面结构材料。可因网孔尺寸、形状、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差异。一般而言，土工网的抗拉强度都较低，延伸率较高。这类产品常用于坡面防护、植草、软基加固垫层，或用于制造复合排水材料。一般说来，它只有在受力水平不高的场合，才能用于加筋。

3、土工模袋

土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续状材料，袋内充填混凝土或水泥砂浆，凝固后形成整体混凝土板，可用作护坡。这种袋体代替了混凝土的浇注模板，故而得名。模袋上下两层之间用一定长度的尼龙绳来保持其间隔，可以控制填充时的厚度。浇注在现场用高压泵进行。混凝土或砂浆注入模袋后，多余水量可从织物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使强度增高。按加工工艺的不同，可将模袋分为两类，即机织模袋和简易模袋。前者是由工厂生产的定型产品，而后者是用手工缝制而成的。

4 、土工合成材料粘土垫层

土工合成材料粘土垫层是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末(或其他渗透性材料)以针刺(缝合或粘接)而成的―种复合材料。它与压实粘土垫层相比，具有体积小、质量轻、具柔性、密封性良好、抗剪强度较高、施工简便、适应不均匀沉降等优点，可以代替―般的粘土密封层，用于水利或土木工程中的防渗或密封设计。国外大量用于废料坑的底部防渗衬砌和顶部封盖。

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，厚度变化对织物的孔隙率、透水性和过滤性等水力特性有很大的影响。常用的各种土工合成材料的厚度是：土工织物一般为0.1～5 mm，最厚的可达十几毫米；土工膜一般为0.25～0.75 mm，最厚的可达2～4 mm；复合型材料有时采用较薄的土工膜，最薄可达0.1 mm；土工格栅的厚度随部位的不同而异，其肋厚一般由0.5 mm至几十毫米。有些材料在受压时厚度变化很大，需规定在某固定压力下测定厚度。一般规定此压力为2 kPa。 根据工程需要还应测试在20 kPa、200 kPa压力下的系列厚度。土工织物厚度可采用专门的厚度测试仪，土工膜厚度可直接用千分尺测定，―般要求加压面积为25 cm2，试样面积应大于加压面积的2倍，加压时间30 s，试样不少于10块。

2、单位面积质量

单位面积质量为单位面积土工合成材料具有的质量，它反映材料多方面的性能，如抗拉强度、顶破强度等力学性能以及孔隙率、渗透性等水力学性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料的主要物理性能之一。土工织物和土工膜单位面积质量受原材料密度的影响，同时受厚度、外加剂和含水量的影响，常用的土工织物单位面积质量一般在50～1 200 g/m2的范围内。测定单位面积质量采用秤量法，试样面积为100 cm2，数量不得少于10块，天平秤量读数应精确到0.01 g(现场测试为0.1 g)。测试前要求试样在标准大气压下恒温(20±2 ℃)，恒湿(65 %±2 %)24 h。

（二）、力学特性

反映土工合成材料力学特性的指标主要有拉伸特性及抗拉强度、撕裂强度、顶破强度、刺破强度、穿透强度及握持强度等。

1 、拉伸特性及抗拉强度

土工合成材料是柔性材料，大多通过其抗拉强度来承受荷载以发挥工程作用，因此抗拉强度及其应变是土工合成材料的主要特性指标。土工合成材料的抗拉强度与测定时的试样宽度、形状、约束条件有关，必须在标准规定的条件下测定。土工织物在受力过程中厚度是变化的，不易精确测定，故其受力大小一般以单位宽度所承受的力来表示，单位为kN/m或N/m，而不是习惯上所用的单位面积的应力来表示。

目前测定抗拉强度基本上是沿用纺织品条带拉伸试验方法，即把试样两端用夹具夹住，以一定的速率施加荷载进行拉伸直到破坏，测得试样自身断裂强度及变形，并绘出应力―应变曲线。目前条带拉伸试验的试样分宽条与窄条两种，宽条试样宽200 mm、长100 mm，宽长比B/L＝2；窄条试样宽50 mm、长100 mm，宽长比B/L=1/2。试验机具应选择具有等速拉伸性能、能测读拉伸过程中拉力和伸长量或直接记录拉力―伸长关系曲线的拉力机，同时要求试样的最大断裂力在满量程的10 %～90 %范围内。国内规定拉伸速率为50 mm/min。

目前关于土工合成材料的拉伸力学特性一般采用室内无侧限拉伸试验进行测试。但现场埋设在填料中的土工筋材的力学特性因填料的约束作用而不同，人们曾通过对不同宽带的试件进行拉伸试验，以评价筋材受侧向约束的影响。但更科学的是应将筋材埋在填料中进行测试。此时的力学特性所受影响因素较多。有约束的拉伸试验表明，约束力将增加土工织物的抗拉强度和模量，对于土工格网和土工格栅，约束力的影响更为显著，因为除了界面的摩擦阻力外，筋材横肋所受拉伸方向的土压力还将约束其变形，从而增大了模量。

2、 握持强度

土工织物承受集中力的现象普遍存在，握持强度是反映其分散集中力的能力。握持强度试验选用的仪器一般与条带拉伸试验相同，但试验方法不同。握持强度试验是握持试样两端部分宽度而进行的一种拉力试验。它的强度由两部分组成，一部分为试样被握持宽度的抗拉强度；一部分为相邻纤维提供的附加抗拉强度。它与条带拉伸强度之间没有简单的对比关系。由于各单位所采用的试样和夹具的尺寸不尽相同，试验的难度也较大，因此测得的成果相差很多。一般不宜作为设计依据。只可用作不同土工织物的抗拉强度的比较。土工织物握持力一般为0.3～6.0 kN。

3、 撕裂强度

土工织物和土工膜在铺设和使用过程中，常常会有不同程度的破损。撕裂强度反映了试样抵抗扩大破损裂口的能力，可评价不同土工织物和土工膜被扩大破损程度的难易，是土工合成材料应用中的重要力学指标。

目前撕裂强度试验仍沿用纺织品标准测试方法。常用的纺织品撕裂试验，按试样形状分为梯形法、翼形法以及舌形法，舌形法又分为单缝与双缝两种。目前多采用梯形法测定土工膜及土工织物的撕裂强度，这种试验从其加力方式看，近似于张拉试验。土工织物梯形撕裂强度值一般为0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂强度值一般为0.03～0.4 kN。

4 、顶破强度 刺破强度及穿透强度

在工程应用中，土工织物及土工膜常被置于两种不同粒径的材料之间，受到粒料的顶破作用，同样也将受到抛填粒料引起的法向荷载。根据粒径大小形状、土工织物及土工膜接触面的受力特征和破坏形式的不同，可分为顶破、刺破和穿透几种受力状态。

(1)顶破强度是反映土工织物及土工膜抵抗垂直织物平面的法向压力的能力。顶破试验与刺破强度试验相比，压力面积相对较大，材料呈双向受力状态。所用试验方法有液压胀破试验、圆球顶破试验和相CBR顶破试验。

(2)刺破强度是反映土工织物或土工膜抵抗小面积集中荷载(如有棱角的石子或树枝等)的能力。试验方法与圆球顶破试验相似，只是以金属杆代替圆球。

(3)穿透强度可通过穿透试验测得，这种试验是模拟工程施工中具有尖角的石块或其它锐利物落在土工织物或土工膜上的情况，用穿透试验所得孔眼的大小，评价土工织物或土工膜抵御穿透的能力。

（三）、水力学特性

由于土工织物、细孔土工网等土工合成材料可以使水及空气自由地通过，并能有效地截留和控制土颗粒的流失，因此被广泛他用作排水和过滤材料。为此必须研究其水力学特性，其主要包括两方面：―是透水与导水能力；二是阻止颗粒流失的能力。这些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔径大小与分布情况、渗透特性等。土工织物的渗透特性是其重要水力学特性之一。在过滤标准及其它有关水力学中，是一项不可缺少的重要指标。根据工程的需要，通常要确定垂直于织物平面的渗透特性和平行于织物平面的渗透特性。垂直于织物平面的渗透特性，主要用垂直渗透系数 表示。该系数是渗流的水力梯度等于1时的渗流速度，一般服从达西定律，土工织物的渗透系数约为 ～ cm/s，其中无纺织物的渗透系数为 ～ cm/s。使用土工膜的目的在于防渗，它可以阻挡水、水气、气体及有害物质(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的渗透。土工膜在水压力作用下产生渗流的原因是由于制造时的不均匀性和缺陷等因素所造成的，有些细微的通道，则是在一定的水压力下被水冲破而形成的，温度变化引起水体积变化，土工膜的渗透系数愈小，温度对试验结果的影响愈大。

（四）、耐久性

土工合成材料的耐久性包括许多方面，主要是指对紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、干湿变化、冻融变化和机械磨损等外界因素变化的抵御能力，材料的耐久性主要与聚合物的类型及添加剂的性质有关。

土工合成材料的老化现象主要是因为高分子聚合物具有链节结构，受外界因素的影响发生降解反应或交联反应的结果。使材料老化的各种因素中，阳光辐射起着最重要的作用。紫外线具有很大的能量，能够切断许多聚合物的分子链，或者引发光氧化反应。其试验方法主要有自然老化和人工老化两大类，近几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。添加防老化剂、方法简便，效果显著，是当前防老化的主要途径。土工合成材料在有覆盖的情况下(或埋在土中)，老化速度缓慢。

聚合物对化学腐蚀一般具有较高的抵抗能力，但某些特殊的化学药剂或废品对聚合物有腐蚀作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或废物存储池的防渗材料时，对其化学稳定性要认真对待。土工合成材料在铺设过程中易受损伤，且不易被发现，国外试验研究发现，埋在土中的织物老化主要是由于机械伤引起的，铺设造成的孔洞是使材料强度降低的主要因素。孔洞数愈多，原始强度降低得愈多。在高温条件下，合成材料将发生熔融现象。有时温度虽未达到融点，聚合物分子结构也可能发生变化，影响材料的弹性模量和强度。有些聚合物在特别低的温度下，也使柔性降低、质地变脆，影响其力学特性，给施工及接缝造成困难。此外，干湿度和冻融变化可能使一部分空气或冰屑存在织物内部，影响其渗透特性。

五、土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能，一种土工合成材料往往就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展，所兼有的功能就更多。总的说来，土工合成材料的主要功能可归纳为六类，即过滤作用、排水作用、隔离作用、防渗作用、防护作用以及加筋作用。

1 过滤作用

把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，可以有效地阻止土颗粒通过。从而防止由于土颗粒的过量流失而造成土体的破坏。同时允许土中的水或气体通过织物自由排出，以免由于孔隙水压力的升高而造成土体的失稳等不利后果。

土工织物可适用于土石坝粘土心墙或粘土斜墙的滤层，土石坝或堤坝内的各种排水体的滤层，储灰坝或尾矿坝的初期坝上游坝面的滤层。堤、坝、河、渠及海岸块石或混凝土护坡的滤层，水闸下游护坡下部的滤层，挡土墙回填土中排水系统的滤层，排水暗道周边或碎石排水暗沟周边的滤层，水利工程中水井、减压井或测压管的滤层等。

2 排水作用

有些土工合成材料可以在土体中形成排水通道，把土中的水分汇集起来，沿着材料的平面排出体外。较厚的针刺型无纺织物和某些具有较多孔隙的复合型土工合成材料都可以起排水作用。

它们可适用于土坝内垂直或水平排水，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。埋入土体中消散孔隙水压力，软基处理中垂直排水，挡土墙后面的排水，各种建筑物后面的排水，排除隧洞周边渗水、减轻周边所承受的外水压力，人工填土地基或运动场地基的排水等。

3. 隔离作用

隔离是指在两种物理力学性质不同的材料之间铺设土工合成材料，使它们不互相混杂。例如将碎石和细粒土隔离，软土和填土之间隔离等等。隔离可以为工程带来许多预期的良好效应，举例说明如下：

(1)通过隔离层，引起应力扩散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。

(2)隔离提供排水面，加速地基土固结，使承载力提高。

(3)隔离层起整体性作用，可使要求的地基粗粒料支持层的厚度减少，节约建筑材料。

(4)地基中有部分软弱区域，或有小范围洞穴，铺隔离层有架桥作用，以掩盖和减弱洞穴区或软弱区的影响。

(5)在地下水位较高的地基中，隔离层可以切断毛细水上升，防止盐碱化，或减弱冻胀。

(6)道路基床中，隔离是防治翻浆冒泥的有效措施。

(7)隔离层还起一定的保温作用。

用于隔离的土工合成材料应以它们在工程中的用途来确定。应用最多的是有纺和无纺土工织物。如果对材料的强度要求较高，有时还要求以土工网或土工格栅作为材料的垫层。当要求隔离防渗时，则需要土工膜或复合土工膜。

4 防渗作用

土工膜和复合型土工合成材料，可以防止液体的渗漏、气体的挥发，保护环境或建筑物的安全。它们可用于土石坝和库区的防渗，渠道防渗，隧道和涵管周围防渗，防止各类大型液体容器或水池的渗漏和蒸发，屋顶防漏，用于修筑施工围堰等。

5 防护作用

多种土工合成材料对土体或水面，可起防护作用。它们主要用于防止河岸或海岸被冲刷，防止垃圾、废料或废液污染地下水或散发臭味，防止水面蒸发或空气中灰尘污染水面，防止土体冻害等。

6 加筋作用

很多土工合成材料埋在土体中，可以分布土体的应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体侧向位移；还可以增加土体和其它材料之间的摩阻力，提高土体及有关建筑物的稳定性，土工织物、土工格栅、土工网及一些特种或复合型的土工合成材料，都具有加筋作用。它们可用于加强软弱地基，加强边坡稳定性，用作挡土墙回填土中的加筋或锚固挡土墙的面板，修筑包裹式挡土墙或桥台，加固柔性路面、防止反射裂缝的发展等。

六、结论

（一）土工合成材料应用中存在的问题

1、在工程实际应用中，设计对土工合成材料的技术指标、施工工艺和方法常有特定的要求，但个别工程实施后达不到预期效果。主要原因是施工技术问题，部分施工人员对这一新型材料还比较生疏，施工设备和方法比较落后，操作不规范，以致施工质量达不到设计要求。

2、土工合成材料本身制约着工程质量，有些产品工艺落后，成本较高，质量难以达到规定标准。

3、工程施工中，部分单位在购买材料时低价竟标，更有相当多的单位没有检测设备和检测人员，没有把好质量关。因此，土工合成材料在生产及施工应用上，还缺乏必要的、严格的行业管理。

（二）结论

《铁路路基土工合成材料应用技术规范》自实施以来，有力促进了铁路土工合成材料的应用，路基工程质量得到了质的提高。但由于设计理论的相对滞后，土工合成材料生产厂家众多，产品质量参差不齐，技术规范有关条款不易操作等诸多原因，限制了进一步的推广应用。我认为在规范修订时，如下方面予以考虑完善。

(1)增加土工合成材料生产原料的技术要求，分不同地区、不同的应用条件提出相应产品技术指标。对作为重要受力构件的材料(如加筋土挡土墙拉筋带)，要增加蠕变强度等指标。

(2)各类结构、构筑物的计算理论和方法要在规范中明确和进一步细化；随着工程实践的积累，宜增加高墙(如单级超过10 m的加筋土挡土墙)、包裹式加筋土挡土墙、加陡边坡加筋路堤、土工格室加固软基等计算方法。

(3)补充新型土工合成材料，如经编土工格栅、立体植被网、双向拉伸土工格栅的应用条件和技术要求。

(4)吸收近年来土工合成材料应用的成功经验和教训，进一步完善设计和施工质量检验条款。

(5)参照国标和其它标准，统一材料名称，制定较详细的技术指标、检验(测)项目和标准。

土工合成材料在工程应用中有着极为突出的优势，在公路、铁路、水利、环保工程等方面，就地取材，原来不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能变成坚固的路基和挡墙，无需开山取石取土修建，有效地保护了自然生态环境，防止了水土流失和山体滑坡。随着科技的不断发展土工合成材料的用途将不断延伸，推广土工合成材料的首要目的和优势就是保护生态环境，有着其他材料不可替代的优点。

篇4

关键词:土木合成材料 运用 施工工艺

一、目前我国沥青路面存在的问题

沥青路面以其行车舒适、噪音低、扬尘少、易维修等优点已占据我国公路建设的主导地位。然而,其中存在的弊端随着车辆的不断增加和人们过往的日益频繁,严重影响了沥青路面的使用效果。

一是使用寿命短,目前我国的沥青混凝土路面中使用寿命较长的为8年～12年,普遍短于设计使用寿命的15年～20年,再加上由于自然环境的影响和运行状况不良等因素,有的路面甚至刚刚使用了3、5年就需要整体翻修改造。费工费料不说,还严重影响人们的生活正常秩序。

二是路面的早期破坏严重,有的新路面开通后短的2、3年之内,长的8年左右就出现坑糟、开裂、车辙、剥落、泛油、抗滑性能不足等病害而需要维修。这些原因,除了交通量增长过快,重载、超载严重,使道路长期处于超负荷运转状态以外,主要是设计和施工方面的原因,比如材料(沥青、骨料等)性能差,导致路面抵抗拉应力(如冷热、干湿的胀缩应力、荷载弯拉与疲劳应力、反射裂缝的扩张应力等)、剪应力、渗水和粘结老化等能力相对不足。

以上两方面的弊端非常严重地影响了行车的舒适性和行车的安全性。可想而知,路况差,必然增加行驶难度,造成驾驶人员紧张,降低运输效率,增加油耗,直接影响市政道路运输和经济发展,并带来不良社会影响。

二、土工合成材料的类型

“土工合成材料”是从80 年代后期兴起的早期称之为“土工布”、“土工织物”、“土工织物与土工膜”等系应用于土木工程中的合成纤维织物的统称。随着高分子化学工业的飞速发展合成纤维新品种和高分子合成新材料均不断出现这些新型材料已超越“织物”的范畴其产品或组合产品均相继在岩土工程中得到广泛的应用故而统称为“土工合成材料”。目前应用于强沥青路面的土工合成材料主要有塑料格栅、玻璃纤维格栅和土工织物。

(1)塑料格珊和玻纤网均为网状结构,在沥青路面中作用机理也完全相同。所不同的是塑料格栅刚度较小,延伸性较大,在路面结构中能够以较大的变形吸收应力,从而减少应力集中;玻璃纤维网刚度较大,且本身强度很高,能够依靠自身的刚度扩散应力分布范围,承受较大的应力。

(2)土工织物是透水性的平面土工合成材料。按制造方法分为无纺(非织造)土工织物和有纺(织造)土工织物。无纺土工织物是由细丝或纤维按定向排列或非定向排列并结合在一起;有纺土工织物是两组平行细丝或纱按一定方式交织而成的织物。

(3)玻纤聚酯防裂布是玻璃纤维和聚酯纤维的混合物,利用玻璃纤维的强度和聚酯纤维的柔韧特性生成的防裂布,提高了二种原料的优点,弥补了单一材料的缺陷。防裂布通过与沥青材料热熔后形成的一个结构层,具有防水耐热和耐腐的物理特性,并具有膨胀系数低,韧性好。

三、土工合成材料在沥青路面中的运用

据国外统计数据,公路工程中应用的土工合成材料已占其全部用量的1/3以上。我国从上个世纪80年代,就在各地陆续开展了土木合成材料在路面工程中应用的现场试验。迄今为止应用于强沥青路面的土工合成材料最广泛的主要是塑料格栅、玻璃纤维格栅、土工织物和玻纤聚酯防裂布。

(1)选择合适的土工合成材料

在一般车辆荷载作用下,公路三层结构的动稳定度基本上取决于表层,而与中、下层关系不大。在目前广泛使用重交通道路沥青和规范规定的混合料骨料级配条件下,如果在面层下部或底面合理采用适合的土工合成材料,既可提高面层的抗裂、防渗性能,还可以对基层或路基承载能力的提高发挥作用,不仅能够相对节省造价和不增加施工难度,而且维修周期将有效延长,破损程度也将减轻。

比如纯水泥混凝土承担更高荷载作用时,如果只考虑水泥的力学性能或骨料的配合比而不加入适当的钢筋(高分子聚合物等非金属)来承担它工作中过大的拉、压、剪应力,那么它至今也不会获得如此广泛的应用。

根据以往实践经验和国家标准《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290-98)第7.6节及交通部标准《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第七章规定,为了减少或延缓新建道路基层(因干缩作用)或旧路面(各种拉应力作用)已有裂缝向上新铺面层反射,可以选用非织造针刺土工织物,其单位面积质量(g/)不大于200,极限抗拉强度不小于8kN/m,耐温性宜在170℃以上。也可选用玻纤网,其孔眼尺寸宜为沥青混凝土面层的混合骨科最大粒径的0.5～1.0倍,极限抗拉强度应大于50kN/m,最大负荷延伸率不大于3%.不过二者在面层下面实际所起的作用机理和效果是多方面的,既有相同但又有区别。

(2)玻璃纤维材料的应用

近年来刚刚出现的玻璃纤网具有高抗拉强度和摸量,无长期蠕变且热稳定性好,表面经处置后与沥青相容性、材质的化学稳定性和望个嵌锁骨料的作用均较好。因此它铺在沥青混凝土面层下部或底面时,能使面层抗变形能力增强。同时由于它摊铺的面积一般较大,有时是在整路段全铺,面层上轮轴荷载带来的压力、次生弯拉应力、箭力以及温度拉应力求会在界面变形相容条件下转由它承担,并通过它在其覆盖范围内得到扩散,从而使面层抗疲劳强度获得提高、抗车辙及鼓包能力增强,同时还可减少弯沉值。

2004年,广(州)至惠(州)高速公路K75+150～K84+940段路基设计宽为35 m,沥青路面为双向4车道。路面基层验收过程中发现局部路段出现了纵横交错裂缝。从抽芯检查情况看,裂缝深度已贯穿整个上基层,属于不正常的基层质量问题。初步分析认为施工不规范产生裂缝。处理方案采用了莱芜市土工合成材料有限公司生产的玻纤格栅,规格为BJG50―50。广惠高速公路全线通车已近7年,经过日晒雨淋、车载运行,从目前通车情况来看,玻纤格栅处理基层裂缝效果较为理想

(3)半刚性基层沥青路面的施工技术

当前,特别是在等级较高的公路由于是由石灰土、水泥稳定粒料、二灰稳定土(粒料)等作为基层或底基层。其半刚性基层刚度较大,受温度影响容易产生收缩裂缝;同时,半刚性基层在施工之后由于水分变化也易产生干缩裂缝。这些裂缝在半刚性基层成型过程和使用中,不但不会减少,而且会变得越来越严重。在交通荷载和环境因素的长期综合作用下,这些裂缝逐渐扩展至沥青面层,这种裂缝常被称为反射裂缝。为了防止这些裂缝的反射,我们可以借鉴国外的一些经验并结合自身实际采取以下措施:

首先,我国一些地区,通过在石灰土基层上修筑-碎石过渡层,然后在碎石层上修筑沥青面层,利用碎石层来减缓反射裂缝的出现;在国外,多半是修筑较厚的沥青面层,但这种方法造价比较昂贵。近年来,由于一些新材料的出现,用土工织物、橡胶沥青、玻纤格栅等方法来防止或延缓反射裂缝,取得了一定的效果。英国使用一种聚合物网格"Tenser ARI"来加强沥青路面,使路面的疲劳开裂寿命延长了10年,在防止反射裂缝的车辙方面,道路使用寿命是原来的3倍。

其次,为减轻反射裂缝,我们还可以从改变半刚性材料的温度和湿度敏感性入手,例如,在半刚性材料中掺入骨料和乳化沥青等,以减少它们的湿缩和干缩系数。

再次,由于半刚性基层的裂缝是不可避免的。那么对于它的力学分析,如仍用连续介质力学,就会产生较大的差误。因此,我们可以用断裂力学原理对它进行分析。特别在裂缝的尖端,由于应力集中会产生一个很大的应力场,对于设计各种防裂措施都是十分必要的。

(4)土工合成材料在施工中应注意的问题

首先,土工合成材料铺筑时,应先将一端固定,然后紧勒,使张拉伸长率控制在1.0%-1.5%之间,固定另一端。

其次,在施工时如果采用玻璃纤维网,那么最好先铺设玻纤网,再洒布热沥青作粘层油(0.4―0.6kg/m2)。而土工织物在使用前宜先洒粘层油,再铺土工织物,最后洒布粘层油(0.4～0.6kg/m2)。

第三,施工车辆不得在土工合成材料上转弯、急刹车,如摊铺机在其上打滑,应在粘层油土洒石屑。

参考文献:

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关键词：土工格栅、土工格室、新旧路基、应用

1 工程概况

改扩建前的贵州都新公路于2000年5月建成通车，属于二级公路，是《国家高速公路网规划》中兰州至海口高速公路的组成部分。随着车流量日益猛增，路幅只有12米宽、设计时速仅为60公里／小时的都新公路已越来越不堪重负。2007年5月，按照山岭区高等级公路设置对都新公路进行全线改扩建，打造全封闭、全立交，双向四车道，设计速度采用80公里／小时，整体式路基宽度24.5米的高速公路，丰富路基宽度12.5米。

在改扩建设计时，原公路的路基利用率近90%，充分发挥了少占耕地、保护环境、节约投资的筑路理念，但同时带来了新旧路基结合路段如何处治的问题。大量工程实践表明加宽路基在施工过程中和完工后的车辆营运阶段，通常会出现由新旧路基之间不均匀沉降而引起的工程病害。本文结合贵州都新公路改扩建工程，介绍土工合成材料在新旧路基结合部不均匀沉降控制的作用机理、现场试验要点及施工控制措施。

2 土工合成材料的作用机理

目前在路基工程中应用较广的土工合成材料主要有土工格栅及土工格室两种材料，土工格栅的作用机理有：①土工格栅有较大的刚度，可使作用在其上的荷载得以扩散，从而提高路基的承载能力，使路基变形均匀，减小不均匀沉降；②土工格栅的抗拉强度较大，加强了土基的纵横向连接，减少了土基的纵横向开裂，增强了路基的全稳定性；③由于土工格栅网眼的存在，制约了路基中颗粒材料的横向移动，形成良好的嵌锁作用，使土体具有较好的整体抗剪能力。

土工格室的作用机理为当有载荷施加到土工格室上面时，土工格室中无数个独立的网格结构能够限制填充材料的侧向位移并使物料结构更趋紧密，由于物料的无规则形状，大部分垂直力被转化为向四周分散的侧向力，每个网眼的独立性使这些侧向力因受力方向相反而相互抵消，从而大大降低了路基的实际负荷，增强了路基的承载能力。另外，由于土工格室自身的立体结构，使路基的整体刚性大幅度提高，避免了路基的不均匀沉降，而这是土工网、土工格栅等平面结构材料所无法比拟的。

3 现场试验要点

3.1 试验路段选择

在都新公路第三合同段K164+625～K164+790、第四合同段K171+360～K171+580以及第十一合同段K249+420～K249+600三个具有代表性的路段作为新旧路基不均匀沉降监测实施路段。上述路段为典型的高填方路堤，填筑高度均在20m以上，新旧路基采用土工格栅加筋处理、土工格室加筋处理以及不加筋处理三种设计方案。

3.2 试验监测项目：为了有效监测新旧路基及其下卧软土层的稳定性和不均匀沉降，根据工程的实际情况，对选取的三个合同段路基进行了如下四部分的监测项目。分别为：①、深层侧向位移，路堤边坡上埋设测斜管,观测坡体的深层侧向位移；②、地表沉降，利用沉降板，观测随路堤的填筑，路基表面不同位置处的沉降；③、水平位移，利用边桩观测新旧路基表面的水平位移；④、土压力，埋设土压力盒，观测土压力随填筑高度增加的变化规律。路堤填料主要采用的砾类土、砂类土等填料，压实机械用YZ20-JC型振动式压路机，碾压速度2.5-3km/h，碾压填土厚度约50cm。

3.3 试验结果分析

（1）在施工期初始阶段，随着填筑高度的增加，沉降增长较快，填筑完成后，沉降增加趋势大为减缓，趋于收敛。高填方路堤沉降总体表现为加宽路堤中上部沉降大于下部沉降，高填方自身压缩压缩变形不可忽视。实测沉降曲线可拟合为负指数函数形式，从而求得最终沉降。

（2）现场试验实测表明，深层侧向位移、地表沉降和水平位移均在允许范围之内，埋设土压力数值与理论值较为接近，内部土体未发生错位滑移，路堤稳定。现场试验结果为新老路基差异沉降的评价和路面铺筑提供了依据。

（3）现场试验实测数据表明，现场采用的机械组合与实际施工工艺满足都新公路高填方土石混填特点的要求，可总结推广之其他路段。

（4）现场深层侧向位移结果显示，在高填方路堤各级平台坡脚位置附近侧向位移较大，是施工重点注意部位之一，需要加强填料的压实与加筋处治，减少侧向位移，以利于路堤的稳定。土工合成材料有利于改善路堤的受力状态，铺设层位以在路堤放坡平台底部与中部较佳。

（5）土工格室与土工格栅处治高填方路堤现场试验的对比分析表明，土工格室加筋结构比土工格栅更明显地有利于荷载的扩散与传递，减小路基侧向变形与不均匀沉降，从而有效地改善路堤的受力状态，提高高填方路堤的稳定性。

4 施工注意事项

4.1 土工格栅

（1）土工合成材料不宜直接设置于原地基表面上，在铺设土工格栅之前，场地应压实平整，宜在原地表设置30～50cm砂垫层或其它透水性较好的均质土后，再铺设土工格栅；需设置多层土工格栅加筋的路堤，各层之间的间距，不宜小于一层填土最小压实厚度，且不宜大于60cm，土工格栅的最小铺设长度不宜小于2m，铺设时应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。

（2）土工格栅铺好后应及时填土覆盖， 一般不超过两天，如果紫外线照射较弱，可适当延长覆盖时间，以防日晒而使其老化。土工格栅的填土应尽量使其一次性成型，在回填前对填土的含水量进行检测，避免含水量过大而返工处理时造成土工格栅的破坏。

（3）应利用推土机或平地机严格按照试验段确定的铺土厚度进行铺土,并整平其表面, 局部高差不大于5cm。使表面不得有坚硬凸出物,以利于土工格栅与土面密贴。路基压实厚度不得超过30cm,并保证土工格栅不外露。机械的施工方向与土工格栅搭接顺茬方向一致,以保证土工格栅不被机械迎茬卷起。

（4）碾压时，必须由两侧向路堤中心碾压，严格反向碾压；碾压时压轮不能直接与土工格栅接触，压实的加筋体一般不允许车辆在上面行驶，以免筋材错位，压路机应顺路堤纵向行驶碾压，行与行之间应重叠0.3～0.5 m，碾压区段纵向也应重叠1.0 m。

4.2 土工格室

（1）土工格室铺设由人工摊铺，铺设时，不得褶皱和损坏，土工隔室应放平整，强度高方向与其受力方向一致，受力方向的连接必须牢固，连接强度不低于材料容许抗拉强度，另一方向密贴排放。铺设土工格室时，先将格室摆于路基一侧，用钢钎固定一端，沿路基横向进行拉伸，展开其内格，然后用钢钎固定另一端。

（2）土工格室铺设后应在一天内填充材料，土工格室填充料应采用级配良好、质地坚硬的碎石或砂；都新公路土工格室高度为5cm，要求填石粒径最大不超过3cm。

（3）土工格室填充材料后应在两天内覆盖填土, 以避免强光紫外线照射导致格室材料老化和脆裂。

（4）压实松铺厚度，一般控制在35cm；格室为填料之前，严禁压路机或其它施工机械直接碾压土工格室表面。用推土机初平,然后用平地机按照层厚摊铺平整,每一层终平后顶面平整度高差不超过+5cm,以保证土工格室与填土面保持密贴。压实做到无漏压、无死角，确保碾压均匀，达到规定的压实度。

4 结论

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[关键词] 边坡防护 边坡病害 侵蚀机理 土工合成材料

问题的提出

从20世纪80年代开始，我国的公路基础设施实现了跨越式的发展，取得了举世瞩目的成就。随着我国基础设施的大力发展，在公路、铁路等部门都涉及到大量的边坡问题，因此对边坡的正确认识、合理设计、适当治理，把边坡失稳造成的灾害降到最低限度意义重大。目前，土工合成材料发展很快，应用范围不断扩大，工艺水平日新月异，使得新产品常常成为展览品。各种土工合成材料，包括土工薄膜、土工织物、土工栅条、土工网格、土工模袋，在填土衬垫、陡坡和竖直挡土墙的加固、排水系统、软土路基、侵蚀控制、堤防和大坝等方面补充或替代了传统的设计。

路基边坡病害分析及防护设计原则

1.边坡破坏产生的危害。①边坡破坏带来系列的工程问题和环境问题，严重的中断交通，甚至造成人员伤亡，给国家和人民的利益带来巨大的损失。②边坡的浅层破坏造成边坡落石，还危及行车安全，导致人员伤亡事故有时发生。③边坡深层破坏带来的后果更加严重。除在公路建设和养护期间需要花费大量的人力和财力进行处治外，还往往中断交通。处治后发生病害的边坡在进行处治时，技术和施工难度增加。④路堤边坡破坏往往导致路面断板、开裂，这种现象较为普遍，严重的情况是出现路堤整体滑动和中断交通，除给公路运营管理部门带来直接的经济损失外，还给用路者带来难以估量的间接损失。

2.路基边坡病害的原因分析。（1）气候因素。气候因素有气温、降水、风速、风向、最大冻土深度等。在大面积的土质或风化岩质坡面上，由于温差对地表的影响，加上雨水直接冲刷坡面，极易风化剥落，导致堑坡水土大量流失，或坡面产生裂缝，发生浅层溜方。（2）水文因素。水文因素如地表水的排泄，河流常水位、洪水位，有无地表积水和积水时间长短，河岸淤积情况；水文地质因素有地下水埋深、移动规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。（3）土质因素。沿线地质因素，如岩石的种类、风化程度和裂隙情况，岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度以及有无断层或其他不良地质现象。

土是建筑路基及边坡的基本材料，不同的土类具有不同的工程性质。砂粒土的强度构成以内摩擦力为主，强度高，受水的影响小；黏性土的强度形成以黏聚力为主，强度随密实程度的不同变化较大，并随湿度的增大而降低；粉土类土毛细现象强烈，强度和承载力随着毛细水上升和湿度的增大而下降。对于黄土质砂黏土或其他黏土质土，因其透水性弱、崩解性强、经雨水浸泡后土体表层含水量达到和状态时，易使边坡失稳而溜方；若路堤填料不合格，又没有进行土质改良，将导致边坡结构层断裂破坏。

土工合成材料在路基边坡防护中的应用

土工合成材料的种类。土工合成材料大体可以分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料四大类，每类材料又都有各自的相关产品。

1.土工织物特点。土工织物是采用编织技术生产的透水性土工合成材料，他的特点是重量轻、整体连续性好。可做成较大面积的整体，长度可达数百米。并且施工简便、抗拉强度高、耐腐蚀和微生物侵蚀性好。

2.土工膜的分类及特点。土工膜是一种不透水的土工合成材料，可分为沥青土工膜和聚合物土工膜两类。土工膜的主要特点是透水性极低，其工程特性随类别、制作方法、产品类型的不同而发生很大的变化。土工膜还有很好的弹性和应变能力、良好的耐老化能力，尤其适用于水下工程。

3.关于土工材料的说明。土工格栅、土工网、土工模袋、土工垫和土工室以及轻型土工合成材料统称为土工合成材料。土工格栅是经过拉伸工艺形成的具有方形或矩形格栅的聚合物板材，主要用作加筋材料。土工网是合成料条带编织或合成树脂压制成的具有较大孔眼、刚度较大的网状合成材料，是主要的加筋材料。土工模袋是一种双层聚合物化纤织物制成的袋状材料，他可以代替模板成型混凝土或砂浆。土工垫和土工室是合成材料特制的三维结构，前者多为透水聚合物网垫，后者多为蜂窝状或网状三维结构，主要用于护坡或植草绿化

4.土工复合材料。土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料，以其两种或两种以上的土工材料互相结合起来，成为土工复合材料。土工复合材料可将不同构成材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，将土工膜和土工织物按要求制成土工膜―土工织物组合物，称复合土工膜。土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。不同的工程有不同的综合功能要求，故土工复合材料的品种繁多，可以说土工复合材料是当前和今后一段时期发展的大方向。

土工合成材料发展前景

土工合成材料有诸多功能，又有重量轻，体积小，强度高，耐腐蚀等特点，尤其是缺砂少石的地区更有其用武之地。但土工合成材料毕竟是一门非常年轻的新技术，对其生产、试验、设计、施工工艺等在世界范围内还没有完全统一，很多人对这种新型建筑材料还不甚了解，但土工合成材料毕竟是富有生命力的新生事物，况且世界对土工合成材料的研究与应用已达相当高的水平，在不远的将来，其效能一定能蓬勃发展，为社会主义建设作出重大贡献。

总之，搞好铁路、公路建设，确保公路边坡稳定、安全、搞好环境保护，要深入了解公路边坡破坏的型式与机理，针对不同工程对象的土质、水文、气候等特点，灵活采用不同的防护型式，加强设计，加强施工建设管理，建安全之路、建生态之路、优美之路。

参考文献：

[1]杨航宇，朱赞凌，罗志聪.公路边坡防护与治理[M].人民交通出版社.

[2]王道雄.土工合成材料在公路工程中的应用[M].人民交通出版社.

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关键词：公路工程；土和路面基层材料；试验检测

1 公路工程进行试验检测的必要性

试验检测工作可以提高公路工程质量，加快工程的施工进度，根据试验检测结果研究工程材料是否符合相关标准，以便公路施工的顺利进行。试验检测工作的严谨程度决定着公路工程质量的优劣。除此之外，通过试验检测能够全面地了解路面基层材料是否达到合格标准，避免在施工过程中由于路基材料的原因耽误施工进度，从而影响到整个公路工程。通过以上的分析可知，公路工程必须要进行试验检测。

2 土壤的试验检测

2.1 对土壤进行分类

因为我国地域辽阔，气候条件复杂，地形、地貌各不相同，所以土壤种类繁多。土壤是公路工程中不可缺少的基本要素之一，主要包括矿物质、有机质、水分、土壤空气，以及包括微生物在内的生物体等等。在公路工程施工时，要对土壤的种类进行划分，确定土壤的特点及性质，以便为工程后期施工的顺利开展提供基础。土壤分类的方法有简单的肉眼分辨及专业的试验检测两种。一般情况下，都是通过肉眼分辨之后，再对材料进行试验检测，以保证结果数据的准确性。土壤一般分为砂质土、黏质土及壤土三类。砂质土的特性为含沙量较多且颗粒粗糙，渗水速度快，水分保持度较差，通气性能好。与沙质土性质恰好相反，黏质土具有含沙量较少且颗粒细腻，渗水速度慢，水分保持性能好，通气性能差的性质。壤土的性质为含沙量一般，颗粒一般，渗水速度一般，保水性能一般，通气性能一般。通过检测土壤的检测，可以明确土壤之间的区别，然后根据不同土壤的特性使用不同的材料，为公路工程的施工提供便利条件。

2.2 土的性质

一般来讲，土的性质是指对土壤中的含水量、密度、粘度等成分进行性质方面的试验检测。掌握土的物理性质是公路工程工作的基础，路面基层材料在进行试验检测之前，要清晰了解土的性质，根据试验检测结果确定含有不同成分的土体性质。

2.3 对于土壤进行的相关试验

2.3.1 筛分。对土壤进行筛分是首要环节，主要通过对土壤样品试验完成，样品试验方法有如下几种。第一种方法是把土壤样品放入酒精中燃烧，然后观察土壤水分的蒸发时间，以此来判断土壤中的含水量，这种方法用时较短。第二种是烘干法，把土壤进行高温加热。烘干法是测定土壤水分最普遍的方法，也是标准方法。第三种方法是电阻法，利用石膏、尼龙、玻璃纤维等材料的电阻和它们含水量的关系来确定含水量，当把这些中间物加上电极放置在潮湿的土壤中，过一段时间后，它们含水量达到平衡。除以上主要测量方法之外，还有中子散射法、γ射线法等，但是由于难以实施且不容易掌握，所以不经常使用。

2.3.2 标准击实。所谓标准击实，就是指通过实地取样及样品试验检测分析土壤的性质。土壤击实的方法和工艺又很多种。第一种法法是对土壤进行取样，通过样品分析试验得到土壤的密度，这种方法主要适用于细粒土。接下来，将取得的土壤标本放入特定容器中，并用石蜡密封好，便于检测土壤的密度，这种方法虽然具有较高的准确度，但是耗时较长，比较适用于硬质土壤。此外，把样品注入土壤之中也是一种很好的方法，此方法对于测定巨粒土和细粒土比较有效，而且多用于工程的施工现场中。

2.3.3 液塑限。液塑限试验检测方法一般有两种，第一种方法的原理是根据土壤颗粒的直径对其进行筛选，主要适用于颗粒直径较大的土壤。另外，对土壤进行称重测量，这样也可以计算出土壤的颗粒含量，这种方法叫做重量计量法。重量计量法主要适用于直径较小的土壤。

3 路面基层材料的要求

3.1 水泥

水泥是路面基层施工中的主要材料，因组成成分有所区别，所以种类较多，具有很强的选择性。水泥一般分普通硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥和特殊水泥，属于硬质结合料，在很大程度上水泥可以加强混合材料的黏滞性。在公路工程施工过程中，所使用水泥的质量、缩水性能，以及稳定性都必须要符合施工标准和技术要求。把水泥和质量较好的碎石按照科学配比进行混合而形成的材料，可以提高路面基层的牢固程度与承载能力。

3.2 石灰

石灰是由以碳酸盐类岩石为原料，经过高温煅烧，分解出二氧化碳后所得到的一种胶凝材料。主要成分为氧化钙和氧化镁。根据成品加工方法的不同，石灰的种类可分为块状生石灰、生石灰粉、消石灰、石灰浆等。从外观上看，优质的石灰表现为颜色呈洁白或带灰色，且质量较轻，具有很高的细度，适用于高速公路与一级公路等对石灰细度的要求较高的公路上。

3.3 粉煤灰

一般情况下，粉煤灰是通过火力发电厂得到充分的燃烧之后所产生的。粉煤灰的用途非常的广泛，可做水泥、玻璃、免烧砖、陶粒等等。粉煤灰的烧失量可以按照控制飞灰可燃物的方法进行控制，因为烧失量主要指的是干灰中的碳和硫等可燃物部分，其中以碳为主。在路面基层的建设中，只有粉煤灰的烧失量不超过20%才能使用。

3.4 煤渣

煤渣是路面基层材料中重要组成部分，是从工业和民用锅炉及其他设备燃煤所排出的废渣，主要由脉石、灰分、熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成的，具有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，可显示出水硬胶凝性能，是优质的水泥原料。煤渣既可以作为水泥混合料使用，也可以制成无熟料水泥。由于不同级别的公路对煤渣的要求也不尽相同，所以在公路工程建造时，要特别的注意。

4 底基层和基层材料的试验检测

4.1 混合材料试验

无机结合料的标准击实试验主要是针对材料的密实度进行试验，目的是检测材料中水的含量以及最大干密度，这个实验是借助于击实仪器完成的。承载比是指对材料的承载能力进行的试验检测，通过这种方法分析材料是否达到公路建造材料的标准，这种试验方法简单方便，只需通过路面材料检测仪检测就可以。无机结合料的无侧限抗压试验是对材料抗压能力进行的检测，通过对材料进行正确配比的混合，来确保公路工程的质量。

4.2 无机结合料配合比试及水泥剂量的检测

土壤的试验检测和分析对路基工程的建设至关重要，是公路工程施工顺利进行的基础和前提。因此，在施工时，所使用无机结合材料的配比必须具有科学性，严格控制水泥、石灰等的剂量，不可过多或过少，以便工程的验收质量符合相关部门的要求。底基层施工是路基工程中的重要环节，它的施工专业技术水平与质量直接影响路面工程的整体质量，所以在施工过程中，相关工作人员必须重视试验检测工作，保证试验数据的准确性和可靠性。

5 结束语

通过文章的分析可知，公路试验检测工作是公路工程施工的关键部分，所以检测人员必须按照相关部门的规范标准进行检测，提高自身的检测技术水平，本着严谨认真的工作态度，科学合理地对公路工程中使用的材料进行试验检测。只有这样，才能保证公路工程质量。

参考文献

[1]张航.公路工程材料试验检测技术的若干思考[J].珠江水运，2013，13.

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土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称，属新型土木工程材料。土工合成材料从学科上分属于高分子材料学科，从应用工程上分属于土木工程。作为一种土木工程材料，它以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原材料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用，具有反滤、排水、隔离、防渗、防护、加筋等多种功能。土工合成材料是继木材、钢筋和水泥的第四种建筑材料。目前，土工合成材料的应用范围已遍及水利、水电、水运、公路、铁路、港口、建筑、采矿、钢铁及军工等工程的各个领域。

土工格栅系土工合成材料中的一种，其按材质不同分为塑料拉伸格栅、钢塑格栅、玻璃纤维格栅和涤纶经编格栅。，它具有优越的加筋性能，可以广泛应用于铁路、公路、水利及环保工程等领域，用于加筋土地基、土边坡、土挡墙、土桥台、河岸和路堤，同时对于边坡生态防护、加筋路面抗裂和高速公路路基不均匀沉降控制起到很好的作用，对于提高工程质量，缩短施工周期，节约工程成本，延长大型基础设施寿命起到了关键性作用。

二、塑料土工格栅

在土工格栅中，塑料土工格栅和涤纶经编土工格栅是应用最广泛的格栅类土工合成材料，也是发展最快的土工格栅产品；而玻纤土工格栅和钢塑土工格栅的应用范围相对较小，发展偏缓。塑料拉伸格栅是用聚丙烯、聚乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅。上世纪80年代初期在英国开发成功，目前国内塑料土工格栅的生产厂家有20多家，但专业塑料土工格栅生产厂家不到10家，所生产的格栅大部分用于公路与铁路铺设及相关挡土墙、边坡防护、桥台等工程。2009年我国塑料土工格栅的消费量达到了1.4亿平方米。

土工格栅市场在四种土工格栅竞争中不断拓展。近年来，土工格栅的用量增长较快。2008年我国土工格栅市场规模20.75亿元。2009年我国土工格栅市场规模达26.07亿元。四类土工格栅中，塑料土工格栅面市时间最早，尽管在经编、玻纤和钢塑土工格栅进入市场时，塑料土工格栅的市场受到了较大冲击，但从近年来的市场接受情况看，随着塑料加工技术的突飞猛进，塑料土工格栅性能大大提升，其优越性能又重新得到市场的认可，市场增长较快。据相关统计，2009年塑料土工格栅市场规模达14.28亿元，在整个土工格栅使用量中所占比例接近55%。

三、土工格栅的市场及应用

土工格栅在工程基建中的作用已得到广泛的认可，根据铁道部、交通部、水利部颁布的《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98）、《铁路路基土工合成材料应用设计规范》（TB10118-2008J532-2006）、《铁路路基工程施工质量验收标准》、《铁路路基设计规范》、《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T019-98）、《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》、《公路沥青路面设计规范》、《公路水泥混凝土路面设计规范》、《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）等设计、施工规范文件，土工合成材料及土工格栅可用于涉及交通领域的公路、铁路、民航机场建设等多个领域的施工建设。随着我国在铁路、公路及市政工程市场、水利投资等各项工程上大力投资，土工格栅的需求量将逐年增加。

1）铁路市场

《国家铁路“十二五”发展规划》中提出到到2015年，全国铁路营业里程达12万公里左右，其中西部地区铁路5万公里左右。西部地区城市密度和人口密度较小，铁路建设中路基里程较多，对土工合成材料的需求量会增加。

同时，《国家铁路“十二五”发展规划》提出加强绿色铁路建设，扩大新能源、新产品、新材料的应用，积极推广节地、节材技术，这些要求为土工合成材料提供了机会。

2）公路及市政工程市场

土工合成材料在公路工程中应用比较广泛，公路中主要采用土工合成材料来解决沥青路面反射裂缝病害问题，同时公路中隧道、挡墙比较多，所以应用的土工膜、土工格栅比较多，城市内的市政道路建设也采用土工合成材料，以减少道路返修率。港口建设、航道建设、机场建设等各项建设工程都需要使用土工合成材料，主要使用：土工格栅、非织造布、土工膜等土工合成材料。。

《高速公路“十二五”发展规划》中提出到2015年国地两网高速公路共计通车里程约达14万公里，5年建成国家高速公路网3.5万公里；这些工程项目增加了土工合成材料的需求。

3）水利市场

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关键词：土工合成材料；铺设损伤；强度折减系数；现场试验

土工合成材料铺设损伤是加筋土工程中广为关注的问题，国外研究结果表明：在路堤加筋工程中，压实机械的碾压是导致土工合成材料强度降低的主要因素之一，相对于国外的深入研究，国内对该领域的研究工作较少，用于指导工程实践的研究成果更为缺乏，而随着国内高等级公路建设的不断深入，公路穿越的不良地基也越来越复杂，导致土工合成材料用量急剧增加。因此，对土工合成材料铺设损伤进行研究，已成为工程建设的一项迫切需求。本文依托某高速公路扩建工程，对土工合成材料铺设损伤进行了现场试验研究，从而为土工合成材料铺设损伤研究提供了现场试验依据，对于进一步深入研究以及工程实践，都具有重要的实际意义和参考价值。

1 工程概况及现场试验

在某高速公路施工现场选择一块15m×4.5m的平坦的场地，去除表层杂草及腐殖土，用施工机械整平并用重型压路机（本试验采用徐州工程机械厂生产的18t光轮压路机）碾压4～6遍，以前后两次的碾压不再出现明显轮迹为止。

根据现场路堤施工所确定的松铺系数，在压实好的场地上用路基填筑材料铺筑一定厚度的填料并压实至30cm厚的下卧层，然后用压路机进行碾压，在碾压初始不断用人工来找平，下卧层的施工完全按照现行《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）进行。

将事先裁好的土工布和土工格栅按试验方案要求平铺在已碾压好的下卧层上，试样的裁剪严格按照现行《公路土工合成材料试验规程》（JTG E50-2006）进行。并用人工在上面铺筑一定厚度的同一种填料，不同厚度之间保留0.5m的过度段，试验段两侧填料各宽出土工合成材料1m，以保证合成材料上面填料的压实度。本试验采用压实后10cm、20cm和30cm的不同对比厚度。铺筑完毕后进行压实，然后用灌砂法测定碾压后的压实度，所有的碾压和试验方法皆按现行有关公路技术规范进行。除地基外，下卧层及上层填料的压实度皆保证93%且最低碾压次数不低于10次。

图1 现场铺设试验路段碾压前照片

本次试验共用两种填料，分别为砾类土（粗颗粒为花岗岩）和砂类土（粗颗粒为砂岩）。每种填料各做了压实后10cm、20cm、30cm三种不同铺设厚度的对比试验，共做了5个不同厂家的 12块试样。除土工织物的每块尺寸均为1.2m×1.2m外，其他几种土工格栅的铺设用试样尺寸分别为：A土工格栅0.8m×1.6m，B土工格栅的尺寸约为1m×1.8m，C土工格栅的尺寸为2.4m×3.6m。

图2 现场试验路段碾压后情况

2 试验结果分析

为了解碾压后土体颗粒粒径变化，用四分法取试验前后不同碾压厚度的砾类土各100kg左右进行筛分试验，表1给出了砂岩砂类土的物理指标，表2给出了花岗岩砾类土筛分后D50的变化值，图3则给出了花岗岩砾类土未碾压前及碾压后的筛分曲线。

图3 花岗岩砾类土筛分试验曲线

由表2可以看出花岗岩砾类土经碾压后D50迅速降低，铺设厚度越小，D50降低的也越小，30厚填料经碾压后，D50下降了近一半，由此可以看出，土工合成材料在碾压过程中所承受损伤也将相当严重，图4为试验后塑料土工格栅照片。

图4 30cm花岗岩砾类土下B土工格栅

压实后10cm厚砾类土下的塑料土工格栅，掘出后共有7根断肋，占整个肋数的21.8%，并有超过一半的粘结点出现滑动脱落；压实后20cm厚花岗岩砾类土下的塑料土工格栅，亦有近一半的接点遭到破坏，但未发现断肋，这说明20cm以上砾类土的填筑厚度对土工格栅有较好的保护作用，但由此造成的损伤仍很明显；压实后30cm厚砾类土填料下的塑料土工格栅，亦未发现因碾压而造成的断肋现象，但遭到破坏的接点数亦近1/3，在此种填料和厚度下铺设的两块土工织物，上层表面明显的搓松起毛，特别是规格为250g/m2的土工织物，上表面破坏更为明显，粗估其强度降低有一半左右，但与下卧层相接触的下表面却仍非常光滑，几乎未有什么改变，由此可见下卧层的光滑和平整对于土工合成材料的铺设损伤具有一定影响。同时，这两块土工织物经铺设碾压后各有多处孔洞，比较严重的一块有明显10多处较大的孔洞。在30cm厚砂岩砂类土下铺设的塑料土工格栅，外表无明显变化，既无断肋也无结点破坏。在该类填料下铺设的两块土工织物，其下表面变化不大，但上表面亦被搓动起毛，这显然会对土工织物的强度造成影响。由此可见，即便在土工合成材料上面铺筑30cm厚的砂类土，其损伤情况亦比较明显。在10cm和20cm厚砂岩砂类土下铺设的塑料土工格栅，亦未发现断肋或结点破坏，由此可见，填料的颗粒大小和硬度对土工合成材料铺设损伤具有一定影响。

将铺设前后的土工合成材料进行宽条样拉伸，其中塑料土工格栅亦应用20cm的夹具，所得拉伸试验结果见表3。

注：强度折减系数为原始试样最大拉伸强度与铺设损伤后试样的最大拉伸强度比值。

由表3可以看出，两种土工织物在砂岩砂类土下的强度折减系数都在1.5左右，而在花岗岩砾类土下的强度折减系数都大于2.0，亦即铺设后最大拉伸强度损失了50%以上，由此可见，铺设损伤对土工合成材料强度降低的影响非常显著。

针对单向粘结式C塑料土工格栅CATTDG40，现场还用花岗岩砾类土和砂岩砂类土做了压实后10cm、20cm和30cm三种不同厚度的对比试验，试验所得的强度折减系数见表4。

由上表可以看出，当填料压实后厚度为10cm时，试验用土工合成材料强度降低极为明显，这说明过薄的填料铺设厚度会对土工合成材料产生严重损伤，国外研究结果表明：土工合成材料上面覆盖15cm厚的填料松铺厚度是施工时的最低铺设厚度，虚铺厚度低于此值，土工合成材料铺设损伤后强度将急剧下降。本次现场铺设用18t重型振动压路机，对以上两种填料的有效压实厚度皆在30cm左右，故当填料的铺设厚度在20cm左右时，塑料土工格栅仍承受了较大的铺设损伤。由此可见：在路堤加筋工程中，当填料的铺设厚度在压实机械有效压实厚度附近时，不仅可有效利用压实机械，而且对降低土工合成材料的铺设损伤具有重要意义，过薄的碾压层厚不仅会导致施工机械的浪费，而且对土工合成材料的强度保持也不利。

3 结语

通过土工合成材料铺设损伤现场试验，验证了室内模拟试验结果的可靠性和可重复性，也证明本文所得出的土工合成材料铺设损伤折减系数建议值获得了工程实践验证，该系数具有可推广性和工程实用性。同时通过对不同铺设厚度的现场铺设损伤试验结果进行分析表明，过薄的填料铺设厚度会对土工合成材料造成过大铺设损伤，在加筋土工程施工中，根据填料和压实机具类型合理确定出填料的有效摊铺厚度，不仅可充分发挥压实机具的有效性能，而且对于避免土工合成材料遭受过大的铺设损伤具有重要意义。

在路堤加筋工程中，压实机械的碾压是导致土工合成材料强度降低的主要因素之一，欧美等发达国家通过研究发现，土工合成材料的最不利状态是在施工铺设阶段，如果土工合成材料经受得了施工铺设过程中引起的应力，那么也就能经受使用阶段的应力。由此可以看出铺设损伤对土工合成材料工程应用有着重要的影响。试验结果不仅证明了铺设损伤是导致土工合成材料强度降低的一个主要影响因素，同时也土工铺设损伤的研究提供了重要的现场试验依据。

参考文献

[1] 包承纲.土工合成材料应用原理与工程实践[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[2] 王正宏.ASTM有关土工合成材料的试验标准，兼述我国的相应标准[A].2009.

[3] 交通运输部.公路工程土工合成材料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2006.

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关键词：土工合成材料；加筋土；性能；应用

引言

在古代天然土工材料加筋土已得到应用，现代加筋土的概念被提出来后，人们设计了多种诸如强度较大的天然材料、钢筋、钢带、土工合成材料等加筋材料，加筋土技术从经验判断上升到理论设计阶段。随着合成纤维的飞速发展，土工合成材料加筋土技术已经与传统 的设计方法一样，被大众所接受认可，并逐步体现出它的优势。

1.土工合成材料的性能

1.1材料性能和类型

土工合成材料主要是以聚酯纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙纤维等高分子化学材料作为原材料而制成的各种类型产品，它是土木工程中应用的一种新型工程材料，具有排水、反虑、隔离、加固补强、保护和防渗等六个方面的性能。

土工合成材料有以制造方法分类的，也有以结构和性能分类的，还没有合理、明确的统一定义和分类。一般将土工合成材料分为广义土工织物、土工膜和土工复合产品。广义土工织物有土工布、土工编物、土工格栅、土工网、土工垫和土工模袋等，土工复合产品有复合土工膜、复合土工织物和复合防（排）水材料等。在我国，规范推荐主要使用土工格栅、复合土工带、复合拉筋带和土工织物等加筋材料。

1.2土工合成材料的优点

与传统工程材料相比，土工合成材料具有4个方面的优势：纤维习性、与土兼容协调、节省运输、施工简单且质量有保证。其中纤维习性的优势表现在抗拉强度高，具有一定范围的变形模量，化学结构稳定和纤维孔径小等方面。

2.土工合成材料加筋土的性能

加筋土作为一种复合材料，不仅需要了解土工合成材料本身的性能，还要探究土和土工合成材料相互作用的特性，通过试验求得筋土界面相互作用的一些参数，以此来判断加筋土性能的优劣。

2.1加筋土的试验方法

为了测试筋土界面摩擦特性参数，国外有直剪试验和拉拔试验标准[1]，而我国水利部规范[2]和交通部规范[3]也推荐采用直剪试验和拉拔试验，另外，我国纺织工业局制定有直剪试验标准《土工布及其有关产品摩擦特性的测定第一部分》（GB/T17635.1-1998）[4]。

直剪试验和拉拔试验的试验组成部分相同，分别由试验剪切盒（试验拉拔箱）、加载装置和量测装置组成。试验拉拔箱在《公路土木合成材料试验规程》（JTJ/T060-98）[3]中要求长×宽×高不宜小于25cm×20cm×20cm，而剪切盒尺寸不小于15cm×15cm，垂直加载都最好采用空气袋方式加载，拉拔试验的拉拔速率以1mm/min为标准，而剪切试验的剪切速率以0.02-3mm/min为标准。两种试验按水平加载方式不同可分为应力控制式和应变控制式，应变控制式要求剪切速率相等、各级的垂直荷载保持不变，因而应变控制式较之应力控制式能更加准确地测定出剪应力和位移曲线上的特征值，且操作方便，因而国内外均推荐利用应变控制式方法。

另外，为了得出加筋材料与剪切面呈一定角度时的剪切摩擦特性，日本开发出了倾斜剪切摩擦实验装置[5]，该试验装置滑动面的角度，上覆压力和加筋材料水平拉力可以自由设定，拉力由电动传感器控制。

2.2筋土界面相互作用参数

各规范一致认为两种试验的界面抗剪强度与法向应力呈线性关系，按照摩尔库仑强度理论表示，即：

各国对筋土界面似摩擦系数定义不同，造成计算结果差距较大，我国规范[7]计算得到的是反映了筋土间摩擦效应的综合强度参数，不同于传统概念上的由一个内摩擦角所表述的摩擦系数，而美国规范提出的摩擦系数 即为我国常用的摩擦系数比K。

3.土工合成材料加筋土的应用

利用土工合成材料的加固补强、排水和保护等性能，加筋土已广泛用于堤、挡墙的设计和施工中，而利用加固补强、隔离、嵌锁咬合的约束性能，加筋土也被用于地基的设计与施工中。此外，加筋复合地基，连续纤维加筋土，轻量土等也逐渐得到关注和研究。

4.结语

土工合成材料可以弥补普通材料的不足，当作为筋材与土结合形成土工合成材料加筋土后，这种加筋土复合材料极大地提高了土的抗剪强度和结构物的稳定性，从而被广泛地应用于多种工程中，并值得我们不断地深入研究。

参考文献：

[1]王钊.国外土木合成材料的应用研究[M].香港：现代知识出版社，2002.

[2]SL/T235-1999，土木合成材料测试规程[S].

[3]JTJ/T060-98，公路土木合成材料试验规程[S].

[4]GB/T17635.1-1998，土工布及其有关产品摩擦特性的测定[S].

[5]徐光黎，刘丰收，唐辉明.现代加筋土技术理论与工程应用[M].武汉：中国地质大学出版社，2004：39-57.

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关键词：土工布；有效孔径；测试方法；分析

土工布是用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材，也称土工纤维或土工薄膜。土工布根据加工方法不同可以划分为机织土工布、针织土工布、非织造土工布[1]。最为常用的是非织造土工布，它是使用机械的、化学的、热力的或者其他的方法，使纤维网固结在一起而形成的纤维结构材料[2]。

非织造土工布独特的纤维三维网络结构使其具有良好的排水性能和保沙土性能，以此代替传统的砂砾渗滤层，不仅可以节省投资而且还能缩短施工周期。土工布渗滤层设计及选用的重要依据是其透水性能和保土性能，而这两个性能的重要特征指标为其孔径。准确测定土工布的孔径有利于工程上更加合理地选用土工材料。本文结合实际工作经验，对土工布孔径测试方法归纳如下。

1 孔径参数

孔径参数主要包括有效孔径、特征孔径、平均孔径、最大孔径、最小孔径、泡点孔径、孔径分布、孔隙率等 ［3］。

1.1 有效孔径（Oe）

JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》中的定义如下：能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工织物中90%的孔径低于该值[4]。GB/T 14799—2005《土工布及其有关产品有效孔径的测定》中定义则如下：有效孔径是能有效通过土工布的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工布中90%的孔径低于该值[5]。

1.2 等效孔径EOS（或称表观孔径AOS）

SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中定义如下：以土工织物为筛布对颗粒料进行筛析，当一种颗粒料的过筛率（通过织物的颗粒料重量与颗粒料总重量之比）为5%时，则该颗粒粒径尺寸定为土工织物的等效孔径[6]。GB 50290—1998《土工合成材料应用技术规范》及SL/T 225—1998《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》中定义如下：土工织物的最大表观孔径[7-8]。JTJ/T 019—1998《公路土工合成材料应用技术规范》中定义如下：用于表示织物型土工合成材料孔隙大小的指标。采用不同的筛余率标准，可得到不同的等效孔径值[9]。

1.3 特征孔径

土工布的孔眼尺寸，相当于90%的土颗粒通过土工布时的最大颗粒尺寸[10]。该定义适合于土工布及其有关产品有效孔径测定中的湿筛法。

1.4 泡点孔径

滤布一侧的气体穿过滤布到达另一侧的水中而产生气泡，用此方法计算出滤布孔径[11]。

1.5 最大泡点孔径

当气体穿过滤布到达水中产生第一串气泡时的泡点孔径[11]。

1.6 孔径分布

对于给定试样，根据孔隙直径分布，计算某一孔径所对应孔隙的百分数[12]，可用来表征不同孔径在整个孔径分布中所占比例。

1.7 孔隙率

材料的孔隙体积与总体积的比值，反映土工布空隙程度的指标，它是影响土工布渗透性等水力性能的重要因素[13]。

目前，在各标准中，关于等效孔径、特征孔径的定义基本一致，均为用颗粒的尺寸来表示孔径的尺寸。泡点孔径则需要根据测量气泡出现时的压力差来计算出等效孔径。

2 孔径测试方法

土工布孔径测试方法分为直接法和间接法，直接法包括显微镜法、图像分析法等；间接法主要有干筛法、湿筛法、泡点法、水动力法和水银压入法等[14]。关于各方法的原理及其评价如表1所示。

直接法例如显微镜法。该法直接、直观和可靠，可以直接得出孔径的数量及大小，不会改变试样的原始状态，不污染损伤试样，尤其适用于薄型织物，但投影面上孔隙分布无法反映织物内部孔隙结构，因此此法只适合于规则的织物，且测试结果具有一定的随机性，代表性不足。

对于孔隙不规则的土工布测试一般用间接法。计算法虽然通过数学模型的建立及推理，具有一定的合理性，但参数的测定也不能脱离试验。水银压入法水银有毒且危害环境，负压排水法用水作为测孔介质方便无污染，但一直存在织物亲水性的问题难以解决；泡点法可获得较好的孔径分布曲线，却没有很好的模拟实际使用情况；渗透法虽省时、可靠，却不能获得孔隙分布曲线。鉴于各方法各有优劣，目前，国内外普遍采用的为筛分法。筛分法分为干筛法、湿筛法和动力水筛法。干筛法存在静电现象，影响结果的准确性；湿筛法试验条件接近实际工作条件，但水流不易控制，操作复杂；动力水筛法则需时太长。此3种方法各有其优缺点，干筛法由于方法较成熟，经验积累多，是目前国内用得最多的方法。

3 孔径测试标准

目前，国内外已有的孔径测试的标准、试验方法及适用范围如表2所示。

国内关于孔径测试的方法标准一共有4个，分为干筛法、湿筛法、泡点法、毛管流动孔隙仪法。其中GB/T 24219—2009适用范围限制为机织过滤布，而GTT TM 017—2010毛管流动孔隙仪法的适用范围为孔径为0.013μm～500μm的所有非织造材料，相比之下，干筛法、湿筛法的适用范围比较广泛。国内产品标准采用最多的也为筛分法，各产品标准采用的方法标准情况如表3所示。国内产品标准采用最多的为GB/T 14799—2005《土工布及其有关产品 有效孔径的测定 干筛法》，其次是湿筛法GB/T 17634—1998《土工布及其有关产品 有效孔径的测定 湿筛法》，主要在国标中采用。另外，交通部JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》及水利部SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中应用的方法均为标准自带方法，试验方法为干筛法，基本原理与GB/T 14799—2005相同。

4 结论

土工布越来越多地被用作公路、铁路、土木、水利等工程材料。孔径是土工布水力学特性中的一项重要指标，它反映土工织物的过滤性能，既可评价土工织物阻止土颗粒通过的能力，又反映土工织物的透水性，而土工布孔径的测定结果与其所选用的测试方法密切相关。目前国内外土工布孔径大小及分布测试方法各不相同，各有优缺点。因此研究土工布孔径测试方法对进一步推动土工布在工程建设中的应用具有非常重要的意义。

参考文献：

[1] 范晓玲，郭秉臣.非织造土工布的开发应用[J].非织造布，2001,9（1）：37-40.

[2] 朱诗鳌.土工合成材料应用[M]. 北京：科学技术出版社，1994: 1-2.

[3] 倪冰选，张鹏，杨瑞斌，等. 非织造土工布孔径分布测试方法研究[J].产业用纺织品，2011,246（3）：31-34.

[4] JTG E50—2006公路工程土工合成材料试验规程[S].

[5] GB/T 14799—2005 土工布及其有关产品有效孔径的测定 干筛法[S].

[6] SL/T 235—1999土工合成材料测试规程[S].

[7] GB 50290—1998土工合成材料应用技术规范[S].

[8] SL/T 225—1998水利水电工程土工合成材料应用技术规范[S].

[9] JTJ/T 019—1998公路土工合成材料应用技术规范[S].

[10] GB/T 13759—2009土工合成材料 术语和定义[S].

[11] GB/T 24219—2009 机织过滤布泡点孔径的测定[S].

[12] GTT TM 017—2010 纺织品 非织造材料孔隙特征测试方法[S].

[13] 魏取福，贺福敏，褚慧芬.针刺土工布压缩性能及孔隙率的分析[J].非织造布，1995,3：16-18.

[14] 吴正爱.干筛法测定土工织物孔径问题的探讨[J].东北水利水电，1989,56（2）：31-34.

[15] 吴凤彩.无纺土工织物孔径测量技术[J].岩土工程学报，2006,28（4）：495-503.

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【关键词】路面施工；加筋土路基；施工工艺；质量控制

【中图分类号】TU718 【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0142-01

加筋土工程施工有别于传统的土石方工程，具有很大的隐蔽性，施工工艺不当，施工过程中的质量控制不严常常会给工程留下安全隐患。因此，必须按照设计和规范要求精心施工，确保工程安全可靠。

一、软基加筋土路基施工工艺与质量控制

在路堤底部铺设单层或多层土工合成材料，与砂石等组成加筋垫层，多用于加固软土地基，达到约束地基侧向变形、均化基底应力分布、增强路堤抗滑稳定性和提高地基承载力的目的，加筋材料宜选用强度较高、蠕变较小的机织土工织物或土工格栅，也可采用土工格室。

1、施工工序与要求

施工方法及工序至关重要，基本施工步骤如下：

（1）施工放线。按设计要求严格放出路堤的坡脚线，并用石灰或其他方式明显标志。根据设计图纸和文件的要求，进行填筑前的清表、平整处理，并检验基底承载力是否符合设计要求和规范规定．

（2）铺设土工合成材料。a、填土前应检查土工合成材料有无破损，如织物破洞、撕裂，格栅断肋等．如发现有，应立即处理。b、尽量采用宽幅的土工合成材料，并使其强度高的方向垂直于路堤轴向方向．c、铺设时，土工合成材料不允许有褶皱，要尽量张紧，必要时可采用U形钉等措施固定。土工织物在铺设时，幅与幅之间纵向连接采用搭接法，其搭接宽度宜为10cm-15cm；土工合成材料受力方向尽量采用整幅，不连接，如必须连接，则应采用可靠措施使其连接强度不低予材料本身强度或设计容许强度。对土工格栅多采用绑扎方法，一般每格10cm-15cm应有一绑扎点；对土工织物一般采用缝合法，缝接长度在20cm左右。d、借加重或U形钉使加筋材料定位，不得因填土而移动。e、铺设多层土工合成材料时，其上、下层接缝应交替错开，错开距离不宜小于50cm。

（3）铺设砂(砾石)垫层。按设计铺设要求厚度的砂(砾石)垫层并压实平整，表面严禁有碎块石等坚硬凸出物．当加筋材料采用土工织物时，垫层宜采用中粗砂，含泥量不宜大于5％;采用土工格栅或土工格室时，垫层宜采用砂砾石，其最大粒径不宜超过8cm，含泥量不宜大于10％．接触土工合成材料10cm内的垫层材料，最好采用砂，以减少碾压施工对土工合成材料的损伤．

（4）重复步骤（2）之铺设土工合成材料

（5）填土与碾压。垫层施工完成后，可在其上进行正常的填土与碾压。接触土工合成材料层10cm内的填土，其最大粒径不宜超过6锄。针对不同的地基条件，应采取不同的填土填筑方式。

对于软弱地基来说，（a）应采用后倾卸式卡车沿加筋材料两侧边缘卸土，以形成运土的交通便道，以绷紧土工合成材料和避免集中填士引起地基破坏。卸土宜卸在前已摊铺好的土面上，不宜直接卸在合成材料上面。卸土高度以不大于lm不宜，以防造成局部承载力不足；卸士后应立即摊铺，避免局部下陷．(b) 形成交通便道后，再由两侧向中心平行于路堤中线对称填筑，宜保持填土施工面呈U形；（c）在第一层填土上，一切车辆、施工机械只允许沿路堤轴向方向行驶，不允许在填土上回行．车辆、机械大小及重量均应限制，使其形成的车辙不宜大于7cm-8cm；（d）第一层填土上宜采用推土机或其它轻型压实机具进行压实。只有当填土层厚度大于60cm后，才能用重型机械压实。(e) 软基上路堤填筑速率应满足设计或公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)要求。

对于一般地基来说，在一般地基上填土应由中心向两侧对称填土，呈现u形，利用填土，使合成材料保持受拉。第一层填土可采用重型机械压实，但注意不要超压。其余与一般路基填筑方法相同。

（6）若有多层加筋垫层，重复以上步骤。

（7）施工观测。应布置必要的观测仪器，随时测量地基中的孔隙水压力、沉降及侧向位移等，以监测路堤及地基情况，如发现异常，应及时调整工程进度或修改设计方案。

2、施工质量控制与检测

路堤堤底加筋垫层的施工质量控制内容主要有：加筋材料物理力学性能、砂(砾石)垫层铺设宽度、厚度、平整度等、加筋材料铺设长度、宽度及搭接宽度、土工织物受力方向缝接长度等。同样，应设置旁站进行以下项目检查：(1)土工合成材料的绷紧程度；(2)土工合成材料的破损情况；(3)填土的粒径控制； (4)填土的摊铺、碾压顺序。

二、路基结合部加筋土路基施工工艺与质量控制

路基结合部加筋可分为填挖结合部加筋和新老路基结合部加筋，其加筋材料应采用高强度、蠕变小、糙度大的土工格栅。其施工工艺与堤身加筋土路基基本相同，仅在以下方面有所不同。

1、施工工序与要求

填挖结合部加筋路基的与一般路基加筋不同之处在于需要考虑加筋材料的锚固。一般需在填挖交界处或老路基边坡上开挖台阶，筋材铺设在台阶处并延伸至新填路基内部，加强新填路基与原地基(路基)的结合。根据原地基(路基)坡度的不同，可采用以下3种方式加强筋材与原有地基(路基)的结合。

（1）采用加长型u形钉， u形锚固钉长度应由设计确定，一般不短于20cm。（2）在台阶根部开挖长、宽30~50cm的方形沟，将土工格栅沿沟底铺设，然后再回填，最后压实至规定压实度，若考虑排除原地基(路基)渗水需要，沟内可回填碎砾石等透水性材料。（3）若原地基(路基)坡度较陡，则可在台阶根部方形沟内铺设加筋材料后，现浇钢筋混凝土锚固.

2、施工质量控制与检测

路基结合部加筋的施工质量控制与检测与加筋土路堤基本相似，但应注意以下项目的质量控制与检测。（1）加长型u形钉长度检查，其长度应在设计长度L±10mm内，检查频率应抽查2％；（2）台阶根部方形沟的回填填料的粒径应不大于6cm，应设旁站进行检查；（3）台阶根部方形沟回填土的压实度宜大于等于同层位其它填土压实度，检查频率宜每100m沟长测4处；（4）台阶根部现浇钢筋混凝土质量应符合其它有关规范要求。

三、结语

在借鉴国内外现有加筋土设计和施工规范，以及已建相关工程施工经验的基础上，结合公路加筋土路基特点和本项目有关研究成果，对加筋土路基应用场合的几种典型型式(如软基加筋路基、路基结合部位加筋路基)路基的施工工艺与质量控制进行了总结和分析，提出了加筋土路基所需检查的项目及标准。

参考文献：

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关键词：公路施工；加筋技术；质量控制

为了保证公路工程在完工以后的使用质量，在施工中，就必须要对公路的质量进行控制，采取必要的措施，强化路基、路堤、路面的质量。加筋技术的应用提高了公路的刚度和韧度，使公路的质量大幅度提高，因此有必要对该技术在施工中的一些应用进行分析和介绍。

1、路面加筋

目前，公路建设中路面结构主要采用土工合成材料进行加筋，并得到了广泛的实践和应用。为了延缓或减少路面反射裂缝的数量，降低沥青路面的车辙，路面工程主要是用土工合成材料加筋技术。半刚性基层沥青路面中采用加筋技术能提高基层的使用寿命。路面加筋技术防治裂缝的方法主要有：①路面面层的上部用土工合成材料加筋，降低温度导致的裂缝，强化路面表层，减少车辙，路面的使用寿命就能提高。②在沥青路面新路施工中，基层出现裂缝时，为了降低反射裂缝的影响，则在公路基层和面层采用土工合成材料进行加筋处理。③如果是老路补强、旧水泥混凝土路面加铺沥青或混凝土路面、桥头和桥面路面铺装中采用土工合成材料进行加筋处理，就可以有效的防止反射裂缝。

2、路堤加筋

对路堤进行加筋处理，主要是为了减小和控制路基的不均匀下沉，提高路基的稳定性。路堤加筋是利用加筋材料能承受拉力的特点和加筋材料与土层之间存在的摩擦力形成一定的抗滑力，从而使公路路堤的稳定性提高，加筋材料的使用也大大的分散了路堤承受的负荷，使道路的路堤整体性增强，降低不均匀的下沉的现象，土工合成材料可以选用土工织物、土工格栅、土工网等材料进行路堤加筋，选用的土工合成材料必须具有足够的抗拉强度和比较高的具有较高的顶破强度、刺破强度和握持强度。

2.1设计计算

加筋材料的铺设范围、铺设层数都要通过对加筋路堤土工合成材料锚固长度计算和平面稳定验算等稳定计算来确定。一般对加筋路堤堤身稳定性和整体稳定性验算都采用圆弧条分法来计算，以求出相应的临界滑动面和安全系数的最小值，如果路堤下方地基是较浅层的软土层时，则需要验算加筋路堤的平面滑动的稳定性，这些计算方法在我国公路设计建设过程中已经通过规范形成了一套相对较成熟的计算方式。

2.2提高路基稳定性

路堤的稳定性出现故障时，可以采用土工合成材料进行加筋处理，这样就可以提高路堤的稳定性。提高路基稳定性需要一个合理的加筋结构形式，结构形式的选择应该根据道路工程的实际情况，遵循经济合理、技术可行、施工便捷的原则，进行综合的评定后确定其结构形式。

2.3降低路基不均匀下沉

加筋技术对路堤的下沉尤其是不均匀下沉有一定的调节和降低作用，这一点在诸多的道路工程都得到了验证，但是目前还对基本理论的研究还不成熟，尚未建立起一整套完整的计算方法。其中应用反应效果比较好的结果形式主要包含以下几种：

2.3.1软土地基处理

在路堤沉降计算和稳定验算没有达到设计要求时，就需要对软土地基进行必要的加固。常用加固方法主要以表1中所列举：

2.3.2轻质材料路堤

为了降低路堤对地基的承载力，可以采用轻质材料填筑路堤。现在我国已有成功的用粉煤灰填筑路堤的经验，可以减轻路堤自重的25%左右。重型击实试验法测定最大干容重为9~12Kn/m3。硅钻型粉煤灰塑性差、粘性小，但是液限在64%上下，含水量高达37%~41%，具有较好的压实性能。路堤边坡表层要用l~2m的粘质土进行包覆，稳定边坡，也利于长草，顶面用粗粒进行封闭，厚度约0.3~0.5m。

2.3.3灰土挤密桩

如果软土地层的含水量过小或过大时，则需要采取灰土挤密桩。含水量过大的话可以往孔内填塞石灰粉或干土粉进行水分的吸收，方法是边成孔边下套管或快速成孔浇灌或成孔以后下套管；如果含水率过小，就应该提前浸湿加固范围内的土层。成孔的顺序应该是先从外圈入手，然后转圈并间隔进行成孔；对已经成的孔要防止受到水的浸湿，最好是当天就进行回填夯实；为了避免在夯打的过程中造成缩颈的堵塞，就应该打一个孔填一个孔；如果桩孔打的比较密，而且土质比较松软时，则应该采取间隔跳打进行夯实。在施工中，要严格按照质量评定标准规定进行抽样检验。

2.3.4桥头台背路基填土加筋

桥头台背路基填上用土工合成材料进行加筋处理，主要是利用构造物之间的铺固力、路基填料之间以及土工合成材料间的嵌锁力和接口摩阻力把路基填充材料和结构物联结在一起，增强路基的整体性，降低两者之间在外力下的不均匀下沉现象。加筋材料一般采用土工格栅或者土工网，台背路基填料一般选用压实性能和水稳性良好的材料，主要包括碎石土、砾石土或天然砂砾进行填充。近些年来，公路建设飞速发展，在公路建设中的沉降观测控制、防止路堤不稳定、软土地基处理技术等方面也取得了理想的成果。对软土地基处理中用沉降速率作为铺筑路面时间的下沉控制方法进行控制，使得在软土地基上一次就可以完成高级路面建设的技术核心问题得到最终的解决。

2.3.5土工合成材料加固

一般小于3m厚的软土层就浅层的软土层，浅层软土地基可以先在地表铺设土工布，再进行路堤的填筑，土工布所起的作用主要是分隔、排水、过滤、和加速凝固等作用，也就取代了常规的置换方法。软土层的厚度在3~5m之间时，就采用土工布和砂垫层联合进行处理，排水砂垫层厚度可以由50cm降低到30cm。也可以在路堤的下面和地表间铺设多层的土工织物，利用材料较高的抗拉韧度去克服地基变形、滑动，从而保持路基的稳定，通过控制填土速率，加上超载预压，使路基快速固结。

3、加筋土挡土墙结构

3.1加筋土挡土墙结构原理

加筋土挡土墙是由填料、面板、筋带结合而成。加筋土结构中，填料的自重与外力所产生的侧压力作用和面板，然后面板上的筋带连续元件把侧压力传输给筋带，筋带在作用力下会从填料中被拉出，但是筋带材料又被压在子填料下，所以筋带和填料间的摩擦力就阻止了筋带被拉出。摩擦力把筋带和填料联结在一起，形成一个整体，加上墙面板，就形成了重力式挡土墙。

3.2加筋土挡土墙结构特点

加筋土挡土墙结构在公路施工中迅速的发展，并得到广泛的采用，其主要具有几下几个特点：首先，组成加筋土挡土墙的筋带和面板可以提前制作，施工现场可以用机械进行分层填筑，这种施工方法快速、便捷‘而且比较节省劳动力，工期也比较短，节约了时间。其次，加筋土挡土墙是柔性结构物，可以很好的适应地基物力性的变形。同时，因为其具有一定的柔性，它的抗震性就比较强，是一种较好的抗震结构物。第三，加筋土挡土墙造型美观、节约用地。加筋土挡土墙的建造费用比较低廉，与钢筋混凝土土挡土墙的造价相比较，节约了造价的一半；和石砌重力式挡土墙相比较，节约了至少20％的工程造价，所以它具有经济效益的优势。最后，加筋土挡土墙的工程安全性较高。

4、结束语

加筋技术的应用是完善和发展新的技术，该技术采用的材料较广泛。一方面新材料随着高新技术的发展不断出现，另一方面该技术应用的范围在不断扩大，应用的形式随着实际情况也在不断的更新发展。

参考文献

[1]郝智明.加筋土挡土墙边坡的稳定性研究[J].安徽职业技术学院学报.2007(2).

[2]黄爱民.加筋土挡墙在堤防工程中的应用及推广[J].硅谷.2009(3).

[3]马玉静.加筋土挡墙的应用与发展[J].山西建筑.2009(1).

篇14

关键词：土工格栅， 路基， 不均匀沉降

Abstract: the roadbed fill in taking on both sides of the mechanical structure dig quite different, appear easily uneven settlement, seriously affect the service life of the road, railway, therefore, this place become guarantee the quality of the key parts of the road. For such part of the way was using the conventional treatment RCC layer, but the effect is not good. This article through the examples of engineering application introduced in roadbed fill the dig imbuing laid grille reduce subsidence and control the uneven settlement construction method, construction to provide the reference for the similar projects.

Keywords: grille, roadbed, uneven settlement

中图分类号：U213.1文献标识码：A文章编号：

土工格栅作为我过90年代从意大利引进的土工施工技术，在解决铁路和高速公路填方路基不均匀沉降的问题上发挥了重要的作用。浙赣铁路横跨江西、浙江两省，大部分位于江西省中部，地形较复杂，气候潮湿，高填深挖比较多，线路经过地区以东部以平原、西部以丘陵山地为主，软基多。山区地段填方高度达到了25米，浙赣铁路提速改造工程对于路基的稳定性，工后沉降要求较高，解决路基的沉降量，和保持路基的稳定性成为路基施工中的重要的技术问题。浙赣铁路提速改造工程九标段在路基填挖交界处以及半挖半填地段，除了采用A、B类土作为填料并按规范做好碾压外，还铺设了一定数量的土工格栅来控制路基的沉降。通过沉降观测，路基经过一个雨季后的工后沉降量不到10mm。通过工程施工试验证明，在路基的填挖结合部位铺设一定数量的土工格栅可以改变土体的力学性能，有效的克服路基的不均匀沉降问题，保持路基的稳定性。

1 土工格栅的特点

土工格栅是一种用高密度聚乙烯（HDPE）等聚合物为主要材料，加入了一定的防紫外线，抗老化助剂，经挤压加工再拉伸制作而成的格栅状土工合成材料。或以高强度化纤为原料制作的格栅状土工合成材料。根据材料在平面的两个方向上抗拉强度的不同，有单向土工格栅（TGDG）和双向土工格栅（TGSG），同时按抗拉强度的大小，又有多种型号的单向和双向土工格栅。

本工程中使用的是TGSG25-35型双向拉伸聚乙烯土工格栅，其纵向强度均匀，耐久性好，具有很高的抗拉强度、柔韧性、延展性以及较高的抗疲劳性能。在土木工程应用中，主要有加筋、压实、抗变性和隔离作用。此外，其网状结构可使空隙水压力更快的消散，借助于格栅网面层的高摩阻力而产生的高抗拉强度，可以增加结构层材料的整体性和剪切强度。

2 理论依据浅析

按摩擦加筋原理解释为：土工格栅布设于填挖交界、半填半挖部位的路基中，沉降量小的一端相当于锚固端，沉降量大的一端则相当于自由端，自由端下沉时的剪切破坏受土工格栅的约束，土工格栅企图从锚固端拉出，而锚固端受到其上部土体的重力作用所产生的摩擦力的影响阻止了自由端的下沉，从而维持了土体的稳定性，也就控制了路基的不均匀沉降。摩擦力T的大小与上部土体的重量N，摩擦系数F以及锚固端长度成正比关系：T=2FLγ（γ代表覆盖土的容重）。

3 土工格栅布设的一般规定

3.1 土工格栅布设地段

土工格栅布设在沉降量有差异的地段，主要包括路基填挖交界处（图一）、半挖半填地段（图二）以及路基帮宽填筑地段（图三）。

图一：路基纵向填挖结合部土工格栅布置图

图二：路基横向填挖结合部土工格栅布置图

图三：并修、拨移路堤帮填地段

3.2 土工格栅布设层位

在进行路基施工过程中,布设土工格栅的最佳层位应使摩擦力T尽量靠近极限抗拉强度。充分考虑工程投资、工期及土工格栅在保证路基质量方面的辅助作用，确定土工格栅布设在路基顶面以下200cm（路基帮宽填筑地段为150cm）位置。路基纵向填挖交界处沿纵向设台阶，台阶宽度不小于1m，台阶底设置2～4%向内倾斜的坡度，按台阶设土工格栅。路基横向填挖结合部在路槽顶面以下200cm位置设土工格栅，间距1.5m，设2～4层。

3.3 土工格栅布设方向

土工格栅的布设根据挖填结合部形式的不同采取不同的布设方向。在路基填挖交界处，土工格栅纵向与路线纵向平行布设；在路基半填半挖处，土工格栅纵向与路线纵向垂直布设。

4 土工格栅铺设具体措施

4.1 土工格栅材料准备

本工程选用土工格栅材料的纵向屈服伸长度率≤13%，横向屈服延伸率≤16%，每延米纵向拉伸屈服强度≥25KN/m，每延米横向拉伸屈服强度≥35KN/m的双向型土工格栅TGSG25-35。铺设前对有褶皱的土工格栅，一定要拉直整平。

4.2 土工格栅铺设

采用预拉加筋工艺铺设土工格栅。铺设时先整平清扫下承层，然后摊开土工格栅，沿土工格栅纵向利用人工预拉，使其承受一定的预应力，并利用U型钉固定在路基上。施工过程中不允许出现土工格栅鼓包、断裂现象。

土工格栅铺设要求幅之间纵向采取密贴排放，横向采用连接棒连接或搭接法连接，连接强度不低于设计强度，横向接缝错开不小于1m。纵向搭接采用重叠或捆绑的方法，重叠搭接长度不小于30cm，捆绑搭接长度过不小于10cm，捆绑法用聚乙烯绳螺旋式的将上下格栅条捆绑在一起。铺设时使格栅与土层密贴，每隔一定距离用U型钉将格栅固定。

格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖40cm厚，并按设计要求铺回折段砂，外边逐幅回折1m，用砂压住，然后进行整平、压实达到设计要求。

4.3 铺设土工格栅的路基碾压

对铺设土工格栅的路基进行碾压时，禁止重车和其它施工机械直接碾过土工格栅表面。铺设好土工格栅后，每一层填土可在土工格栅旁边卸土，用推土机摊铺土方，碾压时采用轻型压路机压实，避免损伤土工格栅。

4.4 土工格栅保存

土工格栅保存在阴凉的地方，禁止将土工格栅长时间暴露在太阳光下超过48h。

5 实施效果

在路基施工过程中，通过在路基填挖交界、半填半挖地段以及路基帮宽填筑地段使用土工格栅不仅保证了路基稳定性，而且减小了沉降并控制不均匀沉降。从工程的实际情况看，路基质量稳定，无明显的路基沉降现象，说明土工格栅在保证路基稳定性及减少沉降上起到了明显的成效。

6 应用前景

由于土工合成材料所具有的功能和特征性及其在工程实践中的卓越成效，现在土工合成材料己经广泛应用于铁路、公路工程的路基、路面、排水、防护等各种结构中。

——加筋土挡土墙公路旁边和垂直挡土墙中加铺土工合成材料，可提高挡墙的承载能力。

——路面、路基增强土工合成材料可用于公路路面、路基的补强，尤其是在软地基的公路，解决了路面裂缝、车辙压痕问题，可大大提高路面、路基的承载力和使用寿命。

——边坡防护用土工合成材料铺在铁路、公路边坡上，可防边坡上的石块和泥土滑落到路上，危及行车安全。