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土工合成材料的工程应用范文1
中图分类号：X734文献标识码： A
1．概述
土工合成材料作为一种相对新型的施工材料， 已经在欧美等发达国家得到了很成功的应用，目前在铁路、公路、建筑工程中也都得到了很广泛的应用。在公路工程中，土工合成材料通常会被应用于填挖交界处、排水、地基处理、防护以及加筋等重要的隐蔽工程上，而且取得了非常显著的效果。它具有造价低、适用性强、耐久性强，强度高以及耐腐蚀性强等优点。不仅在公路工程行业，而且在水利、铁道、岩土等工程等行业都到了广泛应用。
2．土工合成材料的种类
土工合成材料根据材质和特征的不同，目前可分为以下几中类型：
3 土工合成材料的功能
3.1隔离功能 土工合成材料将两种不同的建筑材料隔开来，也可把相同材料的不同粒径的材料隔开，避免两种材料相互混杂，或者受到外部作用力的时候不至于流失，能够保证所使用建筑材料的整体结构和功能。
3.2防护功能 当外部有比较集中的应力作用到土体上的时候，土工合成材料可以将应力从一种材料传递到另一种材料，从而起到减轻和分解的作用。防护功能主要有两种情况，一种是冲刷防护，另一种是坡面防护。
3.3 滤层功能 土工材料能够使土壤中的液体排出的同时，还可以防止在渗透力作用下的土或者其他颗粒流失，从而引起路基的不稳定性。
3.4排水功能 较厚的土工合成材料能够将土壤中的水分凝聚起来，通过材料的空隙沿着材料流出。
3.5加筋功能 主要是利用土工合成材料的抗拉性来改善土层的力学性能，将材料埋置在土体中，可增强地基的承载力，土基的整体受力，提高路基的整体强度和稳定性，从而能够起到加固路基，稳定土基的作用，土工格栅，由于土粒嵌入格橱孔口之内，产生较大的摩擦力，从而提高土体的强度。
3.6防渗功能 在公路工程施工过程中，土工合成材料由于它具有特殊的结构性能，可以按照工程的需要制成各种层厚，防渗性能也相当明显，在碎石层和路基之间加铺一层防渗土工合成材料，可以有效的起到隔离水份的作用。
4 土工合成材料在公路工程的应用
4.1用于道路面层与基层之间的柔性路面结构层 高等级公路要求“强基薄面”，将高模量的土工合成材料置于路面结构层中，可增大路面结构层的抗拉强度，减薄路面结构层的厚度，保持路面的结构完整性。
4.2用于临时道路 许多林区、海港、油田及一些军用的临时道路要通过水文地质条件不良的地区，采用避绕的方法需延长线路增大投资。将土工合成材料铺设在软弱的地基上，利用其良好的抗拉强度和变形特性，避免其上部的填料在荷载作用下与地基土相混淆，同时约束填料的侧向移动，保证填料层的相对刚度，将上覆荷载扩散到较大面积的地基上，减少地基所需承受的压力。临时道路完成使命后，由于软弱地基土工合成材料的隔离作用其上的填料可回收再用。
4.3用于排水 用软式透水管水平打人路堑边坡中，排除边坡内积水，将其铺设于道路中央分隔带中，进行分隔带排水。
4.4用于植被防护 用三维土工网垫进行路堤(堑)边坡的植被防护，也可将其铺在河岸、水库、池塘岸坡上防止边坡被冲刷，或利用土工织物袋装砂石及土工膜袋作护坡。
4.5用于护坡 用土工格栅和复合加筋带构筑加筋土挡墙和桥台或加陡路堤边坡，增强稳定性，也用于路堤边坡加强层。
4.6调节刚度 用土工格栅和土工网铺设于桥头、填挖交界处、新老路基结合部位，以谓节桥梁到路基的刚度，减小冲击力，防止桥头跳车及错台。
4.7用于软土路基加固处理 用塑料排水板代替砂井以加速软土地基的固结，提高地基承载力。或用土工织物、土工格栅、土工网结合碎石或砂砾垫层铺设于软土地基和路堤之间，利用其抗拉强度加筋软基路堤，保证路堤的稳定性。
4.8用于处理膨胀土和湿陷性路基 用不透水的土工膜作封闭层，使路基土含水量不发生大的变化。
4.9用土工膜铺设于冻融翻浆路段，保持温度稳定减小路基冻害，治理道路翻浆。
4.10用纤维土(土工材料聚酯丝和无粘性土混合)建造陡坡路基和挡墙，法国及英国道路中于70年代末就有先例。
4.11用超轻质填料(聚苯乙烯块EPS)筑路堤，铺在桥台和引堤交接处，以减小地基荷载，防止堤身出现过度沉降和沉降差，以及桥台和引堤交接处错台。
5 结束语
土工合成材料在我国公路工程中的应用时间虽然很短，但由于其施工方便、造价低廉、效果明显、技术可行等优点，因而得到了迅速的发展，已大量应用于路桥工程的各种场合。材料也从单一的土工织物发展到采用具有较高强度和模量的土工格栅、土工网和复合土工织物、玻纤网及土工垫的应用数量也在逐年增加。
参考文献：
[1]王银河， 江志超. 公路施工中土工合成材料应用的探讨[J].中国新技术新产品， 2012，（3）： 45.
[2] 尚福涛. 土工合成材料在公路软基中的应用技术探讨[J].道路工程， 2012， （6）： 47-48.
土工合成材料的工程应用范文2
关键词：土工合成材料； 工程管道；市政工程
中图分类号：TU99文献标识码： A
目前，市政管道工程，尤其是流沙、软土地质地区进行市政管道工程的修建时，常常会发生盲沟管淤堵、路面塌陷、管口脱开漏水等现象，需要耗费大量的财力、人力和物力进行维修。追其原因可以发现，大多数流沙地质条件下发生管道问题是因为在施工期间采取了不恰当的降水措施从而使地基土受到扰动造成的；大多数软土地区出现管道问题都是因为在地基条件相对较差的情况下使用砂石基础的柔性接口管道，后期不均匀沉降致使管道接口破坏从而发生漏水。对于天津地区而言，为配合道路工程建设，很多管槽回填的都是碎石料，当级配不良时，地基会受到一定程度的扰动，甚至会导致路面出现严重的坍塌现象。土工合成材料的原料是人工合成的聚合物，例如合成橡胶、化纤、塑料等，将它们做成产品，放到各种土体间或者土体的表面或内部，可以起到保护土体、使土体防渗、排水、隔离、反滤功能增强的效果。土工合成材料的广泛应用和迅速发展，使市政管道工程难题的解决又多了一个新方法。
1、土工合成材料在盲沟排水设施建设中的应用
对于盲沟排水设施而言，其主要存在于明开槽施工降水工程、填埋场库区以及挡土墙和地道工程建设之中。在确保级配良好的条件下，砂石料在滤水管周围进行回填施工，并将其作为反滤层，这是最传统的盲沟排水方法之一。实践证明，因盲沟管的断面非常的小，所以整个施工过程中，反滤料级配很难受到有效的控制，而且当盲沟管发生堵塞问题时，会影响工程运行效率。
现如今，由于土工合成材料的发展极为迅速，出现了很多新的产品，在工程中已经使用土工织物和塑料盲沟管材进行盲沟排水，塑料排水盲沟管具有很强的适应不均匀变形的能力和抗压能力，孔隙率可以高达90%，将其与土工布的反滤功能有机的结合在一起，最常用的方法就是将土工合成材料沿侧壁、槽底铺设，将10厘米的级配砂石料铺设到它的上面，然后铺设塑料盲沟管材，在管顶以上15厘米处回填级配砂石料，在回填的级配砂石料顶面将土工合成材料搭接封闭，如图1所示，按照具体工程在其上进行回填。这里的土工合成材料起到了保土和反滤的功能，同时还排水能力也很强。如果工程有较高的要求，可以将一层土工织物包覆到排水管的外侧。现在也有塑料盲沟管和土工布的复合成品管材。
2、流砂土质区管道病害常见的原因
流砂是一种地质现象，它常常发生在地基被渗透破坏的不良工程中，是由于地下水渗流而使渗透力对土体发生作用而产生的。土体自身的渗流通道、水利条件、组织结构条件等因素与流砂现象的发展和发生有一定的关系。容易发生流砂现象的土层需要使如下条件得到满足：
土的不均匀系数小于5；
土的颗粒组成中，粉粒含量大于百分之七十五，粘粒含量小于百分之十；
地层中的粉细砂层或粉土层的厚度大于二十五厘米；
处于饱和的状态，含水量高于百分之三十。
通常情况下，流砂现象常出现在松散、饱和的粉砂地质、粉土、砂土地质中。在粉土层和粉砂中，因为其具有较小的渗透系数，所以常常出现塑性泥流或者流砂；而在砂性土层内，流砂常常是土体颗粒从少到多、从细到粗的渐进工程。
在流砂土质区，尤其是具有较高地下水位的情形下，明开槽铺设市政管道的时候，主要有以下两个病害：
第一，在施工开槽中，控制施工降排水和基坑支护是非常重要的。如果采用不当的降水和基坑支护措施，侧壁渗漏处和基槽底部就可能发生土体跑冒流失的现象，在存在降水井的位置，地下水可能将土中的细砂粒、粉砂以及粉粒等冲走。由于土体颗粒流失，扰动了管槽周围的土体，使地面的沉降存在了问题，更有甚者可能会造成边坡塌方，基坑工程施工的条件变得恶化，已建成的附近工程有下沉或开裂的现象产生。
第二，在进行管道施工过程中，大多沟槽都采用碎石料进行回填，假如孔隙率由于管道砂石基础和周围回填碎石料的级配不良而增大，在流砂地质的情况下，地下水位在施工结束后回升或者别的原因致使地下水位变动都可以让周围的土体颗粒随着渗透水流对管周碎石的孔隙进行充填，使原状的地基土受到扰动。如果管道发生局部破裂或者脱口的现象，土体颗粒将随着缝隙流入管道中，沿着管道的水流进行不断的流失，从而使得管周的土体被掏空，地面沉陷，更严重的可能会使周边建筑物受到影响。
3、应用土工合成材料解决沟槽回填病害的方法
一般情况下，粉砂土层和粉土容易产生流砂土质，它的地基承载力通常大于100千帕。如果场区具有较高的地下水位、管上地面进行碎石料回填时，能够采用此方法：将土工合成材料沿侧壁和槽底进行铺设，它的上面将砂石作为基础，用级配良好的碎石料对管顶及关侧以上不小于40厘米的地方进行回填，保证密实度不小于90%，在回填的碎石料顶面对土工合成材料就行搭接封闭，如图2所示，对其上进行回填时按照道路的要求进行。这里的土工合成材料起到了保土和反滤的功能，通过可以选用无纺或有纺土工织物，最好选择土工织物质量为每平方米300到500克。
软土地基主要分布在滨海地区，具有较低的地基承载力，后期承载量不均匀且量很大，持续沉降的世界比较长，尤其是市政基础设施建设在一些新进吹填的近海地区时这些问题更严重。现在将市政管道修建在软土地区时，如果地基承载力小于70千帕时常使用钢筋混凝土基础，如果地基承载力不小于70千帕，同时又小于100千帕，常使用砂石基础，在它的下边进行一定厚度的软土超挖，通过换填垫层的方法对其进行处理。对于开槽都很困难的滨海地区，超挖更是将难度增加，而且使用常规的换填垫层方法处理并没有对管道不均匀沉降的现象起到很好的效果。
加筋处理软土地基时使用土工合成材料，不仅能够将超挖换填的厚度减小，还能在将地基承载力提高的同时，很好的对管道不均匀沉降进行控制。它的主要方法是将200毫米厚的中粗砂铺设在软弱基土的顶面，将土工织物铺设到它的上边，如图3所示，然后再将砂石基础做好，对管道进行铺设。选择土工合成材料进行地基强化时可以选择高强土工布、土工筋带、土工网以及土工格栅等等。
结语：随着土工合成材料的快速发展，以及成功的在工程领域进行运用，对市政管道工程常见的一些问题的防治和处理起到了非常关键的作用。土工合成材料的主要功能是防护、防渗、隔离、排水、反滤和加筋，在进行土工合成材料的具体应用时，选择材料要按照具体的工程结构和应用目的进行合理选择。将土工合成材料完美的应用到市政管道工程中，为市政管道工程的发展增添一份力量。
参考文献:
[1]卢全轩.土工合成材料在水利工程中应用的寿命问题[J].广西水利水电.2009（03）.
[2]陈斌.土工合成材料在水利工程中的应用及其施工方法研究[J].价值工程.2013（07）.
[3]刘征.土工合成材料在市政道路工程中的应用[J].知识经济.2012（02）.
土工合成材料的工程应用范文3
关键词：路基；防渗；不均匀沉降；土工合成材料
0 引言
土工合成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。直到70年代末，随着无纺织物的推广，土工合成材料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。80年代中期，土工合成材料才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用。1994年在新加坡召开的第五届国际土工合成材料学术会议上，正式确定这类材料的名称为“土工合成材料”（geosynthetics）。
道路路基是道路建设中的主体工程，其工程质量好坏直接决定整个工程的成败，在根本上决定着道路工程寿命的长短。本文阐述土工合成材料在路基工程中的应用。
1 概述
土工合成材料是岩土工程领域中一种建筑材料，原材料是高分子聚合物（polymer）。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（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。这些材料的耐久性都很好，能保持材料在正常使用环境下性能不变，目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。
2在路基中防渗排水的应用
在软土地区道路的路基中有很厚的高含水量土层，同时地下水位相对较高。由于完全清除路基中的软土层代价太大，现状路基中的含水量很大（高于液限），如何在这种现状下保证路基稳定对道路设计工作提出了很高的要求。
2.1排水设计
地下水对路基的破坏一般表现在以下几个方面：
首先，路基含水量可使路基无法有效压实，导致路基承载力不足，根本无法有效承托道路结构，工程质量无法保障。
其次，路基上部结构建成后，由于软土层含水量很大，由于毛细水作用地下水会越过地下水位向路面结构内上升，随着时间推移，会对路面结构造成破坏。
在软土路基中一般使用土工合成材料包裹粒料填筑作为道路路基的排水层，在路基中通层布置，用于填挖结合部排水时，土工复合排水材料应设置在地下水容易出现的部位，布置方向应与渗水方向垂直，且应和路基其他排水设施相接，使路基中的水横向排至路外。
土工合成材料应根据其埋设深度和承受荷载，选用相应的规格，在实际荷载作用下，土工合成材料排水截面最大压缩率应小于15%。
外包土工织物的带孔塑料管、波纹管、混凝土管、钢管等管件及透水软管的排水安全系数Fb见下式：Fb
注：Q-需要排出的水流量
QE-管件的排水能力，即能排出的水流量
土工复合排水材料不宜弯折，在出现弯折的情况下，应对弯折部分的通水能力进行折减，并验算接头、转角部位排水体的通水能力。
2.2防渗设计
在道路中央分隔带路基、路肩底部、迎水面边坡等位置需要设置防渗措施防止水分渗入路基。工程材料适用复合土工膜、防渗土工布等土工合成材料，其规格宜为织物质量/膜厚/织物质量=200g/（0.5～1mm）/200g；对路肩底部防渗，膜厚可采用0.3mm。
防渗隔离层一般工程土工膜厚度不应小于0.3mm，重要工程土工膜厚度不宜小于0.5mm。防渗隔离层上部、下部都应设置沙砾层，厚度均宜为10cm，垫层应级配良好，不得含有大粒径有棱角的尖锐石子，含泥量不得大于5%。
在路基防渗同时要预留排水出口，出口的设置应在路基内设横向、纵向排水管，保证排水坡度。
3在防止路基不均匀沉降中的应用
道路建设时，在路基填挖交界处、高填方路堤与陡坡路堤、软土地基路堤、软土地基不同处理方式交界处、路基与桥台构筑物结合处等 路段会出现不均匀沉降，这类病害轻则影响行车顺畅、舒适性，重则破坏道路结构、造成交通事故，对待这类病害，目前道路行业已大规模采用土工合成材料进行处理。
路基不均匀沉降处理的处置方案要根据道路等级、荷载条件、处置位置、地基条件以及路基沉降变形情况选择土工合成材料。同时应考虑地基处理方式、路基填料类型、路基强度与稳定性、排水系统、施工工艺以及工程造价等，确定合理的处置方案。
防治路基不均匀沉降宜采用整体性和耐久性好、强度高、变形少的双向或三向土工格栅、高强土工织物、土工格室等土工合成材料。需要减轻路基自重时，可采用EPS块等轻质材料。土工合成材料性能应满足下表要求。
防治路基不均匀沉降土工合成材料要求
材料 要求
土工格栅、高强土工织物 极限抗拉强度≥50KN/m，2%伸长率时的抗拉强度≥20KN/m
EPS块 密度在20～30kg/m3之间，抗压强度≥100kPa
土工格室 格室片极限抗拉强度≥20MPa，焊接处极限抗拉强度≥20KN/m，高度≥10cm。宜用于软弱地基顶部形成垫层
路基不均匀沉降形态受地形、地基、路基等多种因素影响，在方向上存在不确定性，因此，宜采用纵横向特性较为一致的土工合成材料，如双向土工格栅或三向土工格栅。
新建道路路基填挖交界处不均匀沉降防治，土工合成材料宜铺设在路床、路基底部。
当软弱地基上拓宽拼宽路基沉降较大时，可采用EPS块等轻质填料修筑路基，降低拓宽拼宽路基自重，减少地基压缩变形和沉降量。EPS轻质填料拓宽路堤横断面可采用直立挡板式或土包边两种结构形式。应用于受洪水影响地区时，应考虑水浮力对路基稳定性的影响。
采用土工合成材料防治软弱地基路堤不均匀沉降时，应根据地基地质条件、路堤高度等情况，与砂垫层预压法、排水固结法、复合地基等地基处理措施相结合，进行综合治理。
4 结语
土工合成材料作为一种成熟的路基处理材料已得到了行业的认可，但在实际工程应用中标准尚不统一，路基处治效果也各不相同。在未来工程中，随着人们对土工合成材料认识的加深，应用经验的丰富，土工合成材料必将在道路路基处理中发挥更充分的作用。
参考文献：
1、公路土工合成材料设计原理及工程应用 周志刚；郑健龙
土工合成材料的工程应用范文4
土工合成材料分为四类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。近几年，在水利工程中使用较广泛的是土工织物、土工膜、土工复合材料。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，其中，针刺无纺土工织物，具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点，在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好，垂直渗透系数小于1×10-11cm/s，价格便宜，但其CBR顶破强度较低，对于防渗要求较高的工程部位不宜使用，一般常用于坝基垂直防渗。土工复合材料是将两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品，品种繁多，功能各异，其中复合土工膜具有防渗和排水双重作用，在大坝工程中应用较广泛。
近几年，土工合成材料的生产厂家越来越多，生产规模愈来愈大、品种繁多，质量基本上都可以达到国家标准；其次，对土工合成材料的研究也日益深入，制定的许多国家标准或规范，为该材料的推广提供了技术依据，土工合成材料的研究、生产、设计逐步走向了成熟。下面简要阐述土工合成材料在新建堆石坝及病险库加固中所取得的成功经验，以飨读者。
1、复合土工膜在堆石坝的应用
博斯塘水库位于新疆木垒县境内。该水库为山区拦河水库，属小（Ⅰ）型水库，坝型为复合土工膜防渗堆石坝，坝轴线长186m，最大坝高37m，坝顶宽5m，前坝坡1：1.65，后坝坡1：1.45、1：1.55两级。坝址两岸基岩裸露，岩性为安山岩，较坚硬，抗风化能力强，部分阶地上有数米厚的坡积物。河床砾卵石层厚12～14m，下部为安山岩。溢洪道位于右坝肩山脊垭口处，为正槽开敞式，均在岩体内开挖。筑坝材料大部分采用溢洪道爆破开挖出的安山岩岩渣，不够部分采用河床砂砾石料。坝基采用人工浇筑混凝土防渗墙防渗，施工方式为大开挖。
坝体前坝坡的复合土工膜与坝基混凝土防渗墙及两坝肩混凝土趾板锚固在一起，共同形成前坝面的防渗系统。坝体为透水性很强的爆破料组成，渗透系数一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低坝体内的浸润线高度，利于坝体的抗滑稳定安全。
前坝坡面由下而上主要由无砂混凝土（下垫层）、复合土工膜、苯板（上垫层）、混凝土板护坡构成。下垫层采用透水性较强的无砂混凝土，最小厚度8cm；上垫层采用保温性能及平整度较好的苯板，厚度2cm；苯板上部为边长0.60m、厚10cm的六边形钢筋混凝土模框，框内现浇C20素混凝土，模框之间干靠，有利于坝面排水。
因此，该坝体防渗效果的好坏关键是复合土工膜自身的防渗效果及其与周边连接的可靠性。
复合土工膜自身的防渗效果主要取决于土工膜的物理力学指标及接缝的质量。根据承受的水压力和下垫层，经计算，复合土工膜采用两布一膜（300g/m2/PE0.5/250g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN／m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s，幅宽4.0m.施工中，一般都要对工厂内生产的土工膜进行拼接，接缝的质量好坏直接影响土工膜的防渗性能和抗拉强度，因此，必须严格按照技术规程进行施工。
土工膜铺设前先进行下垫层无砂混凝土的施工，然后将卷成捆的土工膜沿坝坡由下而上纵向铺放，铺设应平顺，松紧适度，予留大约1.5%的余幅，以免受拉破坏。土工膜展开平整后即可进行拼接。拼接一般采用热熔焊法，该方法焊缝的抗拉强度较高，质量较好。焊接采用自走式热熔双缝焊机，根据膜材种类、厚度和室外气温选择合适的焊接温度及行走速度，先在现场采用小块土工膜进行试拼接，待焊接质量稳定后再进行实际焊接操作。热熔焊法焊缝形式为直缝双道，每道宽度1cm，间隔1cm，焊缝处土工膜搭接宽度约10cm.
土工膜焊接完成后，必须进行接缝检测。一般先进行目测，观察有无漏接，接缝是否有烫损、褶皱，是否拼接均匀等，目测合格后采用真空法或充气法进行最终质量检测及评定。（1）真空法：主要设备有吸盘、真空泵和真空计。检测时将待测部位刷净，涂肥皂水，放上吸盘，压紧，抽真空至负压0.02Mpa～0.03Mpa，关闭气泵。静观约30s，观察吸盘顶部透明罩内有无肥皂水泡产生和真空度有无下降，如有，表示漏气，应予补救。（2）充气法：将焊缝之间的空腔两端封死，插入气针，充气至0.05Mpa～0.20Mpa（视膜厚选择），静观0.5min，观察压力表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应进行修补。其次，还需进行土工膜的抽样测试。约1000m2取一试样，作拉伸强度试验，要求焊缝强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。土工膜表面的无纺布可采用手提缝纫机缝合，以保护土工膜。对于质量不合格的焊缝可采用塑料焊枪或电烙铁重新补焊。
复合土工膜周边连接的可靠性，主要是指复合土工膜与坝基混凝土防渗墙、坝肩混凝土趾板及防浪墙的连接。混凝土防渗墙底部及两坝肩趾板与基岩面接合面均需进行水泥灌浆，防止防渗墙底部或趾板与基岩面接合面处渗水，灌浆完毕后，进行压水试验，合格后才能进行下一道工序。复合土工膜与防渗墙、趾板及防浪墙联结采用扁铁和膨胀螺拴锚固连接，为了保证复合土工膜具有一定伸缩能力，周边均设伸缩节。
施工时由于土工膜在坝面上易于滑动，因此，在无砂混凝土表面每隔5m，刷热沥青两道，面积约0.5m2，将复合土工膜粘结在上面，这样，既不妨碍膜后无纺布的透水性又增大了膜的抗滑能力，收到了很好的效果。
该工程1998竣工开始蓄水，经过近6年的运行，坝顶最大沉降变形6cm，坝后地面干燥，无渗流溢出，坝后坡测压管内浸润线低于河床砂砾石层表面3m左右，达到了设计预期效果，复合土工膜防渗效果明显，工程取得了成功。
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2、土工合成材料在病险库加固中的应用
近几年，全国各地的病险水库由于年久失修，管涌或者溃坝的事故时有发生，造成了巨大的经济损失。病险库数量多，施工条件复杂，工期短，将质量轻、运输方便、施工简易的土工合成材料正确推广应用到病险库加固当中，具有深远意义。
白土坑水库位于新疆玛纳斯县境内，为中型平原水库，始建于1962年。坝轴线长7.0km，坝型为均质土坝，最大坝高7.00m，上游坝坡1：2，采用小型砼板护坡，下游坝坡1：1.5～1：2.0不等，坝顶宽度2～4m，坝后无滤水坝脚。坝体填筑质量较差，干密度值平均仅为1.43g/cm3，渗透系数6.4×10-4cm/s，长期处于软塑状态，坝体内浸润线高，坝体渗水严重，坝后形成大片沼泽湿地，后坝坡脚有发生管涌或流土的渗透破坏危险，大坝上下游坝坡抗滑稳定计算均不满足规范要求。大坝坝基未做任何处理，坝基2～4m以上为粉砂与粉土层，渗透系数较大0.79×10-4cm/s，以下土体结构性较好，渗透系数在1.27×10-5～6.48×10-6cm/s，为较好的隔水层。该水库多年来，一直低水位运行，达不到原设计标准。2001年大坝安全鉴定为三类坝，属病险库，需进行除险加固。
鉴于该水库坝型为均质土坝，且为老坝体加固，因此在前坝坡上铺设复合土工膜进行防渗，该方法简单易行、施工速度快、可以有效降低坝体内的浸润线高度，增大坝体内的干燥区，提高土体内摩擦角，从而提高坝体的抗滑稳定安全性。坝基进行垂直铺塑，塑膜与坝面复合土工膜连为整体。后坝坡按1：2.25培厚，新老坝体间设褥垫式排水体。
根据承受的水压力和下垫层，经计算，前坝面的复合土工膜采用两布一膜（200g/m2/PE0.5/200g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度18KN／m，延伸率56.4％，CBR顶破强度2.8KN，垂直渗透系数1.0×10-12cm/s，幅宽6.0m.先将已损坏或脱落的原砼护坡板用细石混凝土填补平整，再铺7.5cm厚细砂垫层，然后铺复合土工膜，膜上铺75cm厚的砂砾石防冻层，再浇筑20cm的混凝土护坡板。复合土工膜上部折埋在坝顶附近，下部与垂直铺塑膜焊接在一起。（图4）复合土工膜的拼接方法同前述。
坝基垂直铺塑是一种新的浅基础防渗技术，铺塑深度可达8m左右，开沟宽度只有20多厘米，是解决水库浅层透水地基渗漏严重及延长渗径减小坝后坡脚渗透比降的有效方法。垂直铺塑适用于粉土地基；对于粉砂地基施工中必须做好泥浆固壁，施工速度要快，否则易塌壁。铺塑塑膜采用厚0.3mmPE膜，设计深度应深入粘土层内1.0m，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。铺塑机先将基土破开，然后将事先卷绕在钢管上的塑膜垂直放入槽内，由铺塑机牵引向前移动。钢管上的塑膜用尽前应予留1.5倍的槽深长度，将塑膜拿出沟槽，洗净擦干后用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的塑膜补漏，可采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，春秋季固化时间不少于12h，要求粘贴牢固、均匀、可靠。塑膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。坝基铺塑塑膜上部要与前坝坡的防渗复合土工膜焊接，形成完整的防渗体，降低坝体内浸润线，增加坝体稳定，达到除险目的。
该水库原下游坝坡脚未设滤水坝脚，鉴于后坝坡培厚，因此，在新老坝体间设坝体内褥垫式排水体。采用重量轻、铺设方便、造价低的无纺布代替反滤料，无纺布上部压天然级配的砂砾石料（含泥量
白土坑水库2001年底除险加固全部完工，经过两年的运行观察，防渗效果较明显，坝后积水或沼泽消失，地下水位降低至1.5m以下，水库达到了设计要求，取得了巨大的经济效益和社会效益。
3、土工合成材料在施工中应注意的问题
（1）运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损，远离火源，周围不得有酸、碱等腐蚀性介质，不得长期曝晒和直立。
（2）材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接，每完成一道工序应按设计要求及时验收，合格后，方可进行下道工序。
（3）施工场地应平整干净，防止损坏土工膜；铺设应平顺，松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。
（4）铺设人员不得穿硬底鞋操作。
（5）尽量采用宽幅，使膜在施工时接缝最少；每卷材料的重量不宜超过1t；膜与膜相连时，应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜，低坝应平行于坝轴线铺膜，以减少拼接量；接缝应尽量与最大拉力方向平行。
（6）垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工，PE塑膜施放速度应迅速，防止槽孔坍塌，影响铺塑效果。
土工合成材料的工程应用范文5
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.
土工合成材料的工程应用范文6
关键词：土工 合成 复合 聚合物
前 言
在我国，土工合成材料在岩土工程等领域的应用历史较短。近年来，国内外开始采用土
工合成材料结合植草进行边坡防护和绿化。目前，土木合成材料已广泛地运用到道路工程、建筑工程、海港工程、矿山工程、军事工程以及水利工程领域。
一、土工合成材料的分类
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它是以人工合成的高分子聚合物（如苏联、化纤、合成橡胶等）为原料制成的各种类型的产品。《土工合成材料应用技术规范》（GB5020-98）将土工合成材料分为四大类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。
二、土工合成材料的功能
土工合成材料的功能是多方面的，综合起来主要有一下几个方面：
1、过滤作用。
把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，可以有效地组织土颗粒通过，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穿过织物自由排出，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。这方面的产品有无纺土工布、有纺土工布。适用于排水盲沟外包过滤层、挡土墙回填土中排水系统的滤层和道路基层与地基之间的隔离层等。
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，沿着材料的平面排至体外。这方面的产品有沥青土工膜、聚合物土工膜、复合土工膜、排水板、排水管等。适用于高填路堤内部的垂直排水或水平排水、软基处理中的垂直排水等。
3、隔离作用。
有些土工合成材料能够把两种不同粒径的土、砂、石料隔离开来，或把土、砂、石料与地基或其他建筑物隔离开来，以免互相混杂，失去各种材料和结构的完整性，或发生土粒流失现象。这方面的产品有无纺、有纺土工布、土工网、土工格栅等。适用于路基与软弱地基之间的隔离、路基与碎石基层之间的隔离等。
4、加筋作用。
土工合成材料埋在土体中，可以扩散土体的应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体侧向位移；还可增加土体和其他材料之间的摩阻力，提高土体及有关建筑物的稳定性。这方面的产品有土工网、单（双）向土工格栅等。适用于加固软弱地基、加强高陡边坡的稳定性、加筋土挡土墙、包裹式挡墙等。
5、防渗作用。
土工合成材料可以防止液体渗漏、气体挥发，保护环境或建筑物的安全。用于防渗的土工合成材料可选用土工膜、符合土工膜、土工织物膨润土垫及复合防水材料。适用于沿河路堤边坡防止水进入路基土、渠道防渗等。
6、防护作用。
很多种土工合成材料对土体坡面可以起防护作用，可将土工布、混凝土膜袋、织物软体排等材料用于路基的边坡防护，防止路面反射裂缝等防护工程中。做防护用的土工合成材料很多，如土工布、土工格栅、土工网、土工三维网垫、土工格室、土工织物、土工膜、土工膜袋、聚苯乙烯板块等。
7、减荷功能。
例如，利用泡沫塑料质量轻、变形特大的特点，用以代替工程结构中某些部位的填土，可大幅度减小其荷载强度和填土产生的压力，这就是所谓的减荷功能。
8、隔热、保温功能。
有的土工合成材料具有很好的隔热、保温性能，在严寒地区修建的大型渠道和道路工程中，使用这种土工合成材料作为渠道保温衬砌和道路隔离层时，主要是利用其隔热、保温功能。
在实际应用中，土工合成材料通常同时发挥着数种功能，例如，排水和过滤、隔离和防冲经常是联系在一起的。
三、土工合成材料材料
1、过滤及排水。
可根据工程过滤、排水需求，合理选用土工符合材料和土工管等。采用土工合成材料作过滤、排水设施的主要工程有：
（1）铁路、公路过滤、排水设施。（2）挡墙后排水系统。（3）岸墙后排水系统。（4）隧洞、隧道衬砌后排水系统。（5）土石坝过渡层，灰坝、尾矿坝过滤层。（6）防渗铺盖下排水、排气系统。（7）农田水利工程、减压井、农用井等外包体。（8）地基处理塑料排水带预压工程。
2、隔离。
（1）铁路道碴与路基之间的隔离层，或路基与软弱地基之间的隔离层。
（2）公路基层碎石与路基或地基之间，飞机场、停车场、运动场面层与地基之间的隔离层。
（3）在土石混凝土河坝中，隔离不同的筑坝材料。
（4）在裂隙发育的岩基，或者卵石、砂卵石地基上修建土石坝，用做坝体与地基之间的隔离层，有时还可起加筋作用。
（5）石笼、砂袋或土袋与软弱地基之间的隔离层。
（6）人工填土、堆石或材料堆场同与地基之间的隔离层。
（7）其他如在水中（江、河、湖、海）抛填土石方，将土工织物铺放在水下，其隔离作用。也可起过滤加固作用；在人行道混凝土板下，有时也铺放土工织物作为隔离层等。
四、土工合成材料的储存与保管
土工合成材料是以高分子聚合物为原料的化纤产品，在阳光照射下易老化，使其强度降低。尽管在制造时采取了一些防止老化的措施，在地下或水下能正常使用几十年，但和其他物质一样老化是不可避免的，对永久性建筑物而言，当然寿命越长越好，因此在各个环节都应注意保护，使其老化速度尽可能地减慢。
对于防汛用土工合成材料，应提前备料，需要加工的，如各种型号尺寸的软体排、滤水软体排等，要在汛前加工完毕，存放在专门的仓库中备用，并要避免阳光的直接照射。因土工织物质地柔软，存放在仓库时，易被老鼠咬，要注意防鼠；苇根等植物会穿破土工织物，因此仓库地坪要平整，注意清除杂草。
产品在工地存放时，一般应搭设临时存放遮棚，如果工期较长，或由于某种原因，土工合成材料较长时间受阳光照射，应用前要进行必要的物理性能指标测试，合格后才能使用。当土工合成材料的种类较多、用途不一时也应分别存放，并标明性能指标和用途等。存放时还要注意防火等。
五、土工合成材料的施工要求
1、施工前检查。
2、备料。
3、土工合成材料接面的处理。
4、铺设松紧度控制。
5、拼接与连接。
6、铺设时施工人员应穿软底鞋，不得抽烟，以免损伤土工合成材料。
7、铺设后要严格检查，发现有破损，应立即修补或更换。同时要注意施工时防止阳光的暴晒，铺设后应及时铺设保护层。
8、回填不得有损于土工合成材料，尽管铺设面清除杂物后土工织物不宜损坏，但也要避免大块石等硬物的抛砸。土工膜保护土层厚度一般为300～400mm，寒冷地区应适当加厚。
9、观测仪器的安装等要根据施工情况及时进行，施工中要注意保护。
