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土工合成材料应用范文1
关键词 土工合成材料 软基处理 反射裂缝 加筋加固 排水隔离
0 前言
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。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料[1]分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。土工特种材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工复合材料是由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、复合土工织物、复合土工布、复合防排水材料（排水带、排水管）等。本文着重介绍当前公路路基施工中土工合成材料类型和应用，以及就土工合成材料的各种性质适合处理哪些类型的软土地基作简要说明。
1 土工合成材料的种类
1.1 土工布
土工布的制造过程是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。土工布按制造方法可分为有纺（织造）土工布和无纺（非织造）土工布。有纺土工布由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成。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联结方式。
土工布运用于路面裂缝的防治在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层，是一种常用的路面修复技术。它具有工期短、造价低、对交通影响小、修复路面服务性能好等优点。但其主要问题是沥青加铺层中容易出现反射裂缝，而设置土工布是延缓反射裂缝的主要措施之一。
1.2 土工膜
土工膜一般可分为沥青和聚合物（合成高聚物）两大类。含沥青的土工膜目前主要为复合型的（含编织型或无纺型的土工织物），沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜又根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。土工膜的不透水性很好，弹性和适应变形的能力很强，能适用于不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力，处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。
1.3 土工格栅
土工格栅是一种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类两种类型。
土工格栅有一定的刚度，从而使上面的负荷得到扩散，提高了地基的承载力；土工格栅抗拉强度大，格栅垫层可增强路基的稳定性；土工格栅能适应地基变形，砾石又能与格栅网孔互相锁合在一起形成稳固的平面防止砾石下陷，从而增加地基的抗剪强度，防止软弱地基产生过大或不均匀沉降以至侧向变形。
土工格栅在路基施工中的沟塘回填方面得到广泛使用，首先沟塘挖除淤泥回填至原地面后，先铺一层土工格栅并垂直路线铺设，沿路线走向铺满整个沟塘范围。横向铺网与路堤两边纵向盲沟相接，每相邻两幅土工格栅搭接长度为20cm，搭接边用u型钉固定。然后在其上填筑土并压实后再加铺一层土工格栅，再回填一层土并压实，最后再加铺一层土工格栅，其上再按照正常路基填筑，总共需要加铺三层土工格栅。这样处理过后能防止地基不均匀沉降造成的路基反射裂缝和侧向位移。
1.4 土工特种材料
1.4.1 土工膜袋
土工膜袋是一种由双层聚合化纤织物制成的连续（或单独）袋状材料，利用高压泵把混凝土或砂浆灌入膜袋中，形成板状或其他形状结构，常用于护坡或其他地基处理工程。膜袋根据其材质和加工工艺的不同，分为机制和简易膜袋两大类。机制膜袋按其有无反滤排水点和充胀后的形状又可分为反滤排水点膜袋、无反滤排水点膜袋、无排水点混凝土膜袋、铰链块型膜
1.4.2 土工网
土工网是由合成材料条带、粗股条编织或合成树脂压制的具有较大孔眼、刚度较大的网状土工合成材料。用于软基加固垫层、坡面防护、植草以及用作制造组合土工材料的基材。
1.4.3 土工网垫和土工格室
土工网垫和土工格室都是用合成材料特制的三维结构。前者多为长丝结合而成的三维透水聚合物网垫，后者是由土工织物、土工格栅或土工膜、条带聚合物构成的蜂窝状或网格状三维结构，常用作防冲蚀和保土工程，刚度大、侧限能力高的土工格室多用于地基加筋垫层、路基基床或道床中。
1.5 土工复合材料
土工织物、土工膜、土工格栅和某些特种土工合成材料，将其两种或两种以上的材料互相组合起来就成为土工复合材料。土工复合材料可将不同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，就是将土工膜和土工织物按一定要求制成的一种土工织物组合物。其中，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。
2 土工合成材料的应用
2.1 土工格室的应用
土工格室在集中载荷作用下， 受力的主动区会把所受的力传递给过渡区，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，抑制了过渡区和被动区的横向移动倾向，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。
2.2 土工格栅的应用
土工合成材料是解决软基处理问题的有效方法，可改进荷载分布状况，减少填料层厚度，并能满足抗剪强度的要求，限制土体侧向位移，抗拉性能高，能避免产生裂缝，增加土层刚度，特别是土工格栅在处理软土在路基中效果明显，物理力学性能良好，其对软土的加固作用主要体现在水平加筋上，复合地基中土工格栅在产生拉伸应力的同时，对土体产生了一个类似于侧向约束压力的作用，使得复合土体的具有较高的抗剪强度和变形模量，也就是说由于土工织物使其上部施加荷载能均匀分布在地层中，当地基可能产生剪切破坏时，铺设的土工织物将阻止破坏面的出现，提高地基承载力。
2.3 土工复合材料
土工复合材料在公路工程中被广泛应用在路堤加筋、台背路基填土加筋、过滤与排水、路基防路、路面裂缝防治等方面。土工合成材料与土相互作用原理归纳为两大类：一是准粘聚力原理；二是摩擦加筋原理。用土工复合材料提高新旧路堤的整体稳定性，其优点在于：压实效果好；占地面积较少；路堤稳定性好；有效防止滑移、塌方、沉降等现象。具有施工简便、易于推广、节省资金等优点。
3 结语
通过对各种土工合成材料在路面、路基施工和软土地基处理中的作用机理进行分析，可以得出土工合成材料可以显著提高地基承载力、减小沉降量及不均匀沉降，增大路堤稳定性，在改善桥头跳车方面具有明显效果，并且能有效的防止和延缓沥青路面反射裂缝的产生。土工合成材料理论在施工中的运用将更加完善，从而指导设计和施工。
参考文献：
[1] 水利部. 土工合成材料应用技术规范（GB 50290–98） [M]北京：中国计划出版社，1998
土工合成材料应用范文2
关键词：水库土坝除险加固 土工合成材料 综合处理 新技术
1我国病险水库概况
1.1水库概况
我国现有各类水库84926座，其中大型水库415座，属水利部门管理的342座，中型水库2618座，小型水库81893座，而土坝占水库总数的70%。目前全国病险水库有37000座，约占全国现有水库总数的44%。
1.2病险水库除险加固基本情况
国家对水库加固十分重视，1998年以来中央对2381座病险水库进行了除险加固，目前已经完成了2190座大型水库和中型水库的除险加固任务。小型水库加固工作正在有序进行。
2病险水库存在的主要问题
1.1水库基本组成
绝大多数水库主体建筑物由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成，大坝作为最重要的永久建筑物，主要起拦蓄来水的作用；溢洪道和输水洞均有下泄来水的作用，但溢洪道主要用来下泄来势较大的洪水，保证水库的防洪安全，输水洞一般用来有序利用水库蓄水，发挥水库兴利效益。
1.2病险水库存在主要问题
参阅部分水库安全鉴定结论和水利部安全管理中心的核查意见，病险水库土坝一般主要存在以下问题。（1）大坝坝顶欠高，水库大坝防洪能力不满足规范要求；（2）大坝坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。（3）大坝浸润线不正常，运行过程中，出现渗流异常现象；
3 水库土坝加固的研究
在全国已建的水库中，土石坝占70%，本文主要研究土工合成材料在土坝除险加固中的应用，并通过实例体现新技术、新措施的优势。大坝，它的安全不仅关系到发挥防洪、供水等效益，也关系到下游人民生命财产的安全，因此大坝加固亦是工程的的重点。大坝加固主要解决：坝高不满足防洪安全的问题、坝坡不稳定和大坝渗漏的问题。
本文提出采用当代先进加固技术――土工合成材料对土坝加固，并介绍了其主要特点。
3.1土工合成材料简介
土工合成材料是一种新兴的岩土工程材料，可以分成土工织物、土工膜、土工复合材料和特种土工合成材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为材料，制成各类各型产品，至于土体内部，表面或者各层土体之间，发挥加强或者保护土体的作用。目前，土工合成材料已经在水利水电、建筑、公路、铁路、港口等工程中推广使用。
3.2土工合成材料的功能概述
土工合成材料的应用非常广泛，总结起来有下列五种基本功能：
1过滤作用，即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的通过，从而防止了由于土颗粒的过分流失而造成的渗透变形；2排水作用。有些土工合成材料可以收集土体中的水分，并沿着土工合成材料内的通道，把水排出土体中，加速土体固结，或者减小土体内的渗透压力；3加筋作用, 主要是一些特种土工合成材料，埋设在特定的方向，利用其抗拉强度，限制侧向位移，增强土体的稳定性；4防渗作用。土工膜和某些复合型土工合成材料，可以防止液体渗透、气体的扩散。5防护作用，多种土工合成材料铺设在建筑物表面，可以防止水流的冲刷。
由于以上功能，土工合成材料广泛使用在各种土木工程中，在水库除险加固中，也尝试针对工程实际问题，采用土工合成材料对土坝加固。
3.3土工合成材料在土坝上、下游坝坡稳定问题上的应用
坝高不满足防洪要求、坝坡不稳定的处理，传统的做法是：加大坝高，上、下游坝坡培厚。这种方法有以下后果：放缓的坝坡占用上、下游空间，导致水库上游库容减少、下游占用大量耕地，弊端在大坝较高时体现的尤其明显。如果采用新技术将新型材料――土工格栅分层植入上、下游坝坡，增大坝坡填土的抗拉、抗压力度，起到增大坝坡稳定性的效果，仅对坝顶进行局部加高，不进行上、下游坝坡培厚，则可达到节约耕地、少占水库库容，减少工程投资的效果。此外，土工格栅加固法，还具有施工便捷，工期短，不受气候影响等优点。
广州岑村水库为一小（2）型水库，位于铁炉山公园西南侧，总库容25.18万方，岑村水库大坝为均质土坝，坝顶高程42.5m，坝基高程29.0m，最大坝高13.5m，顶宽7m，有交通要求。上游游坝坡1:1.5，下游坝坡1:1.5，除险加固中，该水库大坝上、下游坝坡均不满足稳定要求，若采取上、下游覆坝的方法，则：将减少近2.5万方兴利库容；同时下游存在拆迁问题，难以解决，效果不佳。设计中采用对水库大坝上、下游坝坡分层植入土工格栅的办法，以增加坝坡整体稳定性，使坝坡稳定问题得到很好解决，同时，减少了施工用地，减少工程投资76万元，取得很好的社会效益。该大坝填填土受力原理见下图：
3.4 土工合成材料在土坝防渗问题上的应用
土坝渗漏是一个严重的问题，一般采取做混凝土防渗墙或帷幕灌浆进行处理。该方法防渗效果较好，但存在对地质勘探要求高、投资大、施工难的问题。采用易于施工，也较为经济的上游坝坡铺设一层土工膜防渗是很好的处理办法。这种方法对地质勘探要求很低，施工便捷、周期短，投资较小，效果很好。
我国广西田村水库土石坝，坝高48米，坝顶长139米。原设计用粘土作为心墙防渗体，但施工中，坝高筑到10米后，阴雨绵绵，致使粘土含水量高，无法使用。则改用溢洪道开挖的风化砂填筑心墙，在其表层铺设土工膜，并将土工膜底端埋设在上游面粘土内。很好的克服了施工难的问题，并取得很好防渗效果。
3.5合成材料在水利工程其他方面的应用
我国三峡工程，一期围堰和二期围堰的上部都采用了复合土工薄膜心墙防渗结构。一期围堰土工薄膜的底端与围堰下部的柔性材料防渗墙相连接；二期围堰土工薄膜的底端与围堰下部的塑性混凝土防渗墙相连接。在这个世纪大工程的施工过程中立了功。
最近以来，人们对土工合成材料加筋土结构在与环境保持和谐一致方面也作了尝试，用土工格栅加筋、带有面板的加筋体表面依然很美观，特别是在加筋体表面铺设三维植草网垫之后，更能美化环境，可见合成材料应用领域还有很大开拓空间，应该重视并延伸。
4 结语
综上所述土工合成材料有以下优点和优势：
1性能优越
土工合成材料应用于土体结构之后，高分子材料的优势都能充分发挥，产生良好的效果；
2施工方便、快速
土工合成材料本身重量轻，多为卷材，铺设或者安装都很方便。特别是早期在土工膜的接缝方面，只是简单的搭接或粘合剂粘结，现在已经可以焊接，超声波接缝等等。此外与土方回填碾压及混凝土浇筑相比，土工合成材料的铺设受天气的影响小。
3耐久性好，及时需要更换土工合成材料，也比较方便。
4价格低廉，使用土工合成材料，往往比其他工程措施要经济廉价。
目前我国土坝的除险加固工程措施还比较传统，大量新技术、新材料没有得到推广和应用，客观上对国家资金造成一定程度的浪费，同时，也不利于新兴土工合成材料产业在水利行业的发展,通过以上对合成材料的优势和具体实践应用，希望合成材料在水利工程上的应用更加广泛。■
参考文献
1．张光斗，王光纶《水工建筑物》。水利电力出版社，1992
2．潘家铮，何《中国大坝50年》中国水利水电出版社，2000
3.白永年《中国堤坝防渗加固新技术》中国水利水电出版社，2001
土工合成材料应用范文3
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
土工合成材料应用范文4
【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。
土工合成材料应用范文5
土工合成材料自广泛用于岩土工程建设以来，在水利水电工程建设中引起不小的变革，这不仅反映在水利水电工程的材料使用上，而且反映在设计原理、计算方法、施工工艺和工程管理上。防渗土工合成材料主要用于垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗，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。
2、渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题
经常遭受石块或其它尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支持，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。
3、防渗
防渗结构设置上、下垫层的目的是保护土工膜不受破坏；下垫层尚有排水、排气作用。
铺设土工膜后，膜下仍可能因缺陷引起渗漏而积水，也可能有土中排出的气体或产生的沼气等，水、气可能顶托土工膜，危及膜的安全，尤其是在大面积的膜下，必须考虑排水、排气措施。
4、工程防渗设计与施工
对含毒矿场的尾矿坝等，有毒物质混入水体将造成环境污染，危及人、畜生命安全，必须严格防止。条文中所述措施是为了确保安全。建议渠道防渗土工膜厚度不小于0.25mm是根据多年的实践经验。土工膜太薄可能产生气孔，也易于在施工中受损，使防渗效果减小。一般生活垃圾和工业垃圾不含毒质或毒质较小，故可采用单层防渗结构。如果这类垃圾也含有毒物质，则应选用双层防渗结构。如含剧毒，甚至要求多层结构。隧道、洞室防渗应采用复合土工膜或合适的防排水材料，是因为围岩（土）中皆有渗水，必须将其通过土工织物或防排水材料流入下方纵（横）向排水沟排走，以确保防渗衬砌安全工作。
5、加筋土挡墙设计
加筋土挡墙采用的筋材有两种。因筋材的抗拉模量不同，墙内填土中的潜在破坏面相异。
目前加筋土挡墙设计有极限平衡法和有限元法两大类。由于筋材、填土以及两者相互作用的本构关系难以准确和协调建立，加之缺乏破坏准则，工程中几乎均采用极限平衡法，后者可作为一种辅助和对比方法。排水设备对保证加筋土挡墙的稳定十分重要。
6、加筋土垫层设计与施工
实践可知，加筋垫层抗深层滑动计算采用圆弧法，得到的稳定安全系数往往提高较少，表明加筋效果很不显著，实际效果却很明显。这说明现有的稳定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析认为，加筋所以发挥明显作用可能与下列因素有关，例如加筋后潜在滑动面可能往深处发展，地基土的侧向位移受到部分限制以及地基中应力分布发生了变化等，而这些有利因素在计算中却未能计入，可见现有分析方法有待改进。我国铁路、公路系统目前在作圆弧滑动分析时，认为首先所加底筋应该是稳定的，即滑动圆弧不应该切断底筋，应将筋材及其上填土视为一整体，为此，潜在圆弧必然下移，稳定安全系数自然有所提高。此项考虑是否符合实际，应通过实践和积累资料来加以验证。由于筋材承受拉力才能发挥其加筋作用。所以建议回填顺序，目的是使筋材始终处于受拉状态。、软土地基处理中排水带设计与施工
利用排水带加固地基的目的，即是要求在预定工期内消除地基的规定预期沉降和提高地基土强度。排水带地基设计方法与传统的砂井地基设计相同。利用砂井计算方法时应将排水带断面转化为当量砂井直径。砂垫层所用应为洁净砂料，以保证排水通畅。存放排水带需加封盖，是为保护其不变坏。
土工合成材料应用范文6
关键词：复合材料；土木工作；应用情况
所谓复合材料，指的就是通过物理或者化学的方法，将两种或两种以上的不同性质材料在微观或宏观上组成具有新性能的材料，复合材料最大的优势就在于组成复合材料的各种材料能够在各自性能上实现取长补短，能够发挥出协同的作用，使得复合材料的综合性能远远比原组成材料的性能更加优异，进而复合材料也就能够满足更多不同的要求。[1]FRP就是纤维增强复合材料，其发展历史十分悠久，人们在上个世纪五六十年代就开始尝试将纤维增强复合材料运用到民用建筑当中，在1961年，英国有一座教堂的尖顶中就应用了玻璃纤维增强复合材料，之后，利物浦也利用玻璃纤维增强复合材料作为连系梁建立起了一座人行天桥。玻璃纤维增强复合材料在我国的应用是在上个世纪五十年代末期，我国开始尝试将玻璃纤维束应用到混凝土的构件中，发展到了七八十年代的时候，玻璃纤维增强复合材料开始在我国结构工程中得到了大面积的应用，并且针对玻璃纤维增强复合材料的研究也取得了一系列的成果。
一、工程结构加固补强
复合材料在社会上的各行各业中都有着很多的应用，其主要是通过各种方法将玻璃纤维增强复合材料附着在构件表面上受力，这样一来就可以有效增强原有构件的受力性能。我国在上个世纪八十年代的时候就尝试在工程实践中利用混凝土结构外贴玻璃纤维增强复合材料内夹高强钢丝的加固方法，但是尝试这个加固方法的主要目的只是为了起到防腐的作用，并且将混凝土与钢丝相结合，因而这种尝试并没有得到广泛的推广。[2]在九十年代初期，对瑞士的多跨连续箱形梁桥使用了碳纤维增强复合材料进行了加固并取得了很好的效果之后，纤维增强复合材料的加固结构修复技术开始在全球范围内得到了研究与普及，取得了很快的发展，并且在实际的工程中得到了大量的应用。1988年，我国成功完成了第一项碳纤维增强复合材料加固工程，进而也就开始了我国的纤维增强复合材料的发展之路，尤其是2008年汶川大地震之后，纤维增强复合材料加固技术更是极大的支持了建筑重建工作以及加固修复震损结构工作。在现阶段内。纤维增强复合材料在各种类型的结构加固中都得到了大量的成功运用，比如在混凝土结构、钢结构等方面，另外，纤维增强复合材料除了涉及桥梁与建筑领域的结构之外，同时还涉及到了地下结构、水工结构以及隧道等等，所涉及的领域十分广泛。纤维增强复合材料的加固形式十分多样，主要包括纤维增强复合材料布缠绕加固混凝土柱、将纤维增强复合材料片材贴在梁与板手拉面、利用纤维增强复合材料片材包裹梁、柱构件。[3]
二、纤维增强复合材料
在纤维增强复合材料中，纤维占了一半以上的含量，纤维增强复合材料筋的重量相对很轻，只有普通钢筋重量的百分之二十左右，但是其强度十分大，是普通钢筋强度的六倍之多。纤维增强复合材料具有很好的耐腐蚀性，这也是其能够代替钢筋的重要因素之一，这能够防止因为钢筋锈蚀而对结构造成的损害，并且还明显减少了结构的维护时间与费用。同时，纤维增强复合材料还具有良好的非磁性，能够满足某些特殊工程的无铁磁性的要求。在桥梁工程中，纤维增强复合材料索有着很多的应用，比如其可以作为缆索运用到悬索桥或斜拉桥中，或者是作为预应力筋运用到混凝土桥中。[4]在上个世纪六十年代初期的时候，一些发达国家就开始对纤维增强复合材料配筋在混凝土梁中的应用进行研究，包括美国、日本等等，其研究的内容主要就是如何利用纤维增强复合材料减少近海区域或寒冷地区的钢筋混凝土结构的盐蚀危害。此外，在这些发达国家，纤维增强复合材料在岩土工程的加筋土中也有着很多的应用，并且由于纤维增强复合材料具有安装简洁、耐久性强、价格低廉等优势，使得其得到了越来越广泛的应用。我国对纤维增强复合材料配筋在混凝土梁中的应用的研究也比较早，到目前为止，我国已经能够生产出多种纤维增强复合材料筋、索产品以及与其相配套的夹具，随着研究的力度不断加大，促使我国在实际的实践中也取得了一定的研究成果。[5]在研究纤维增强复合材料筋混凝土的过程中，主要是研究两个方面的内容：首先是混凝土与纤维增强复合材料之间的截面的粘结性能的问题，这是因为这两者的粘结性能都很差，不同的筋材形式与表面处理形式，最后得到的粘结性能也是具有差异的；其次是特殊力学性能，纤维增强复合材料筋是一种弹脆性材料，因此与传统钢筋混凝土构件相比，应用了纤维增强复合材料筋的混凝土的构件的受力性能也是不同的，这也成为了相关学者在今后都将进行重点关注的研究内容。
结语：
综上可知，与纤维增强复合材料的其他应用领域相比，复合材料在土木工程中的应用条件更加具有复杂性，土木工程行业正处于高速发展的阶段，虽然现代混凝土与钢材的大量应用有着很长的历史，但是其应用仍需要进一步加强与完善。纤维增强复合材料具有多样化的应用形式，其在未来必定会得到更加广泛的应用，发展前景十分广阔。
参考文献
[1]王全凤,杨勇新,岳清瑞.FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究[J].华侨大学学报(自然科学版),2005,01:1-6.
[2]邓文,崔建伟,张慧萍,晏雄.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用[J].产业用纺织品,2008,06:28-32.
[3]季园园,韩庆华,芦燕,刘锡良.CFRP在土木工程中的应用研究[J].结构工程师,2014,05:210-219.
[4]颜录科,寇开昌,哈恩华,颜海燕.纤维增强复合材料在土木建筑工程中的应用研究与进展[J].中国塑料,2004,04:3-7.
