土工合成材料功能精选(九篇)

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第1篇：土工合成材料功能范文

关键词：水利工程；土工合成材料施工技术

一、应用背景

尖扎县康扬镇康加涝池项目地处尖扎县城西北部，行政上隶属康扬镇管辖，该工程水源地渠首位置在安中沟沟谷中， 目前群众早已从该沟建有引水自流灌溉渠，解决本地灌溉问题， 由于水量不足，春灌期间不能保证灌溉问题， 而兴建涝池进行部分水量有效调节，缓解春灌水量短缺矛盾。

本工程主要建设内容为引水渠、防洪墙、涝池（总库容2.0×104m3）组成。

在本工程中涝池使用了土工合成材料。涝池表层为河漫滩冲积砂卵石覆盖，需进行换基处理。坝为均质土坝，内坝坡为土工合成材料（两布一膜）防渗，内坡采用6cm厚干砌砼预制块护坡，预制块下面垫有20cm厚直径0.5～8cm砂卵石滤层，砂卵石层下面垫有一层厚20cm筛分细土，该层是土工合成材料保护层。

二、土工合成材料应用工艺及要求

1、土工合成材料作用

（1）、隔离：用土工合成材料对具有不同物理性质（粒小径大、分布、稠度及密度等）的建筑材料（如土体与砂粒、砂粒与砾石、土体与混凝土等）进行隔离。使多种材料间不流失、不混杂，保持材料的整体结构和功能，使构筑物载荷承受能力加强。

（2） 过滤 ：由细料土层流入粗料土层时，利用针刺土工布良好的透气性和透水性使水流通过，而有效的截流土颗粒、细砂、小石料等，以保持水土工程的稳定。

（3） 排水 ：土工合成材料是良好的导水材料，它可以在土体内部形成排水通道，将土体结构内多余的液体和气体外排。

（4） 加筋：针刺土工合成材料增强土体的抗拉强度和抗变形能力，增加建筑结构的稳定性，以改善土体质量。

（5）防护 ：将集中应力扩散、传递或分解，防止土体受外力作用而破坏。

（6）封闭 ：土工布与其它材料（主要是沥青或塑料膜）配合，在土层中形成不透水隔层。

2、土工合成材料应用工艺及要求

（1）储存、运输和处理土工合成材料

土工合成材料卷在安装前展开要避免受到损坏。土工合成材料卷应该堆放于平整不积水的地方，堆高不超过四卷的高度，并能看到卷的识别片。土工合成材料卷必须用不透明材料覆盖以防紫外线老化。在储存过程中，要保持标签的完整和资料的完整。在运输过程中（包括现场从材料储存地到工作地的运输），土工合成材料卷必须避免受到损坏。受到物理损坏的土工合成材料卷必须要修复。受严重磨损的土工合成材料不能使用。任何接触到泄漏化学试剂的土工合成材料，不允许使用在本工程上。

（2）基层检查：检查基层是否平整、坚实，如有异物，应事前处理妥善。

（3）试铺:根据现场情况，确定土工合成材料尺寸，裁剪后予以试铺，裁剪尺寸应准确。检查铺设宽度是否合适，搭接处应平整，松紧适度。

（4）定位：用热风枪将两幅土工合成材料的搭接部位粘接，粘接点的间距应适宜。

（5）土工合成材料的铺设： 主坝体填筑完成后，进行土工合成材料的铺设工作， 在铺设土工合成材料前，应详细检查坝体砂砾石填料中尖石不外露， 使坝体符合设计要求。将土工膜沿坝面自上而下铺开， 现场采用专用焊接机焊接，沿接缝宽度10Cm内焊1—2道缝,并检查焊接面上有无损坏孔洞， 复合土工膜中的塑料膜不准外露，铺设需有一定松驰余量，不准有悬空现象， 铺设中作好铺设部位、数量等现场记录，以备检查。 铺设土工合成材料的同时，进行细土保护层的铺设工作， 即一边铺土工合成材料一边有细土保护层覆盖，最后进行砂卵石及砼预制板的铺设,护坡砼预制块及砂卵石垫层的施工，务必压实整平。

（6）土工合成材料的缝合: 土工布的搭接根据地形及使用功能可分为自然搭接、缝接或焊接。对搭接部位进行缝合时缝合线应平直，针脚应均匀。缝合后应检查土工合成材料是否铺设平整。所有的缝合必须要连续进行。在重叠之前，土工合成材料必须重叠最少150mm。最小缝针距离织边（材料暴露的边缘）至少是25mm。缝好的土工合成材料接缝最少包括1行双线锁口链形缝。用于缝合的线最小张力应超过60N的树脂材料，并有与土工合成材料相当或超出的抗化学腐蚀和抗紫外线能力。任何缝好的土工必须采取相应的措施避免在安装后，土壤、颗粒物质或外来物质进入土工合成材料层。土工布的缝合如存在不合要求的现象，应及时进行修补。

（7）自检与修补

①必须检查全部的土工合成材料片和缝。有缺陷的土工合成材料片和缝合必须在土工合成材料上清楚标出，并做出修补。

②必须通过铺设和热连接土工合成材料小片来修补磨损的土工合成材料，土工合成材料小片要比缺陷的边缘在各个方向最少长200mm。热连接必须严格控制以保证土工合成材料补片和土工合成材料紧密结合，并对土工合成材料没有损害。

③每天铺设结束前，对当天所有铺设的土工合成材料表面进行目测以确定所有损坏的地方都已作上标记并立即进行修补，确定铺设表面没有可能造成损坏的外来物质，如细针、小铁钉等。

④土工合成材料损坏修补时应满足以下技术要求：

⑤用来补洞或补裂缝的补丁材料应和土工合成材料一致。

⑥补丁应延伸到受损土工合成材料范围外至少30厘米。

⑦在填埋场底部，若土工合成材料裂口超过卷材宽度的10%，须将损坏的部分切除，然后将两块土工合成材料连接；若在坡面上，裂口超过卷材宽度的10%，须将该卷土工合成材料移出，并用新的一卷替换。

第2篇：土工合成材料功能范文

关键词：土工合成材料；反滤 排水；隔离；防渗； 防护；加筋

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。

土工合成材料在土工程中的应用，主要有反滤、排水、隔离、防渗、防护和加筋等多种作用。但必须指出，在工程实际应用中是几种应用的组合，有的是主要的，有的是次要的。例如，对松砂或软土地基上的铁路路基，其隔离作用是主要的，而反滤和加筋作用是次要的；而软土地及上的公路路基，则加筋作用是主要的，而隔离和反滤作用是次要的。以下分别阐述各种作用。

一、反滤作用

在渗流出口区铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的砂砾石滤层一样，均可提高被保护土的抗渗强度。对这方面国内外都进行过不少研究。

多数土工材料在单向渗流的情况下，在紧贴土工合成材料的土体中，发生细颗粒逐渐向滤层移动，同时还有部分细颗粒通过土工合成材料被带走，遗留下较粗的颗粒，从而与滤层相邻一定厚度的土层逐渐自然形成一个反滤带，阻止土粒的继续流失，最后趋于稳定平衡。亦即土工合成材料与其相邻接触部分土层共同形成了一个完整的反滤系统。将土工合成材料铺放在上游面快事护坡下面，起反滤和隔离作用；同样也可铺放在下游排水体（如电排水或棱体排水）周围起反滤作用，以防止管涌；也可铺放在均匀土坝的坝体内，起竖向排水作用，这样可有效的降低均质坝的坝体浸润线，提高下游坝体的稳定性，渗流水沿土工合成材料进入水平排水体，最后排至坝体外。具有这种排水作用的土工合成材料，要求在纵向（即土工合成材料本身的水平方向）有较大的渗透系数。

具有相同孔径尺寸的无纺土工合成材料和砂的渗透性大致相同。但土工合成材料的孔隙率比砂高的多，土工合成材料的密度约为砂的1／10，因而当土工合成材料和砂具有相同的反滤特征时，则所需土工合成材料质量要比砂少90%。此外，土工合成材料滤层的厚度为砂反滤层1／100至1／1000，其所以能如此，是因为土工合成材料的结构保证了它的连续性。为此，在具有相同反滤特征条件下，土工合成材料的质量仅为砂层的1／1000至1／10000。

二、排水作用

具有一定厚度的土工合成材料有良好的三维透水特征，它除了可作透水作用外，还可使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，构成水平排水层。

三、隔离作用

在修筑道路时，一般路基和路床顺次施工，运营时由于荷载压力和雨水的通过，使路基材料、路床材料和一般材料都混合在一起，使原设计的强度、排水和过滤的功能减弱，为了防止这种现象的发生，可将土工合成材料设置在二种不同特性的材料间，不使其混杂，但又能保持统一的作用，起渗透膜的作用，防止软弱土层侵入路基的碎石，不然会引起翻浆冒泥，最后使路基和路床的设计厚度减小，导致道路的破坏。

在铁路工程中，铺设土工合成材料后籍以保持轨道的稳定性，并减少养护费用。土工合成材料也可用于材料的储存和堆放，避免材料的损失和劣化，对废料还可有助于防止污染。

用作隔离的土工合成材料，其渗透性应大于所隔离土的渗透性，在承受动载作用时，土工合成材料还应有足够的耐磨性，当被隔离材料或土层间无水流作用时，也可用不透水的土工膜。

四、防渗作用

土工膜和复合土工合成材料可以防止液体德尔渗漏，气体的挥发和保护环境。可用于土石坝和库区的防渗；渠道、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；可用于修筑施工围堰等。

五、防护作用

土工合成材料对土体或水面可起防护作用，如防止河岸或海岸被冲刷；防止土体的冻害，防止水面蒸发或空气中的灰尘污染水面。

六、加筋作用

当土工织物或土工隔栅埋设在土体内适当位置，依靠它们与土界面的相互作用（摩阻与咬合），限制了土体的侧向位移，提高了土体的强度和稳定性，其应用范围有：加固土坡和堤坝、地基及挡土墙。

土工合成材料在路堤工程中的作用有：1、可使边坡变陡，节省占地面积；2、防止滑动路堤通过路堤和地基土；3、防止路堤下因承载力不足而破坏；4、跨越可能的沉陷区。

由于土工合成材料有较高的强度，又具有较好的柔性，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中，铺设的土工合成材料将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。在软土地基上家和后可能会产生蠕变，对铺设土周围的地基土会引起侧面隆起。如将土工合成材料铺设在软土地基的表面，由于土工材料承受拉力和土的磨擦作用，组织了地基土的侧向挤出，从而减小了变形增大了地基稳定性。在沼泽地、泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工合成材料最为重要的用处之一。

在挡土结构的土体中，每隔一定垂直距离铺设加筋作用的土工合成材料时，对临时性的挡墙，可只用土工合成材料包裹着砂来填筑。另外，由于这种类型的墙面往往是不平整的，所以通常用表土覆盖的墙面同时也可防止日光紫外线的照射对土工合成材料的强度损伤。对于长期使用的挡墙，往往都采用混凝土墙板。■

参考资料

第3篇：土工合成材料功能范文

关键词：土工合成材料；路基处理；施工特点；计算

深圳位于大陆架最南端，北面靠山南面环海，西部为滨海平原，软土层广泛分布。改革开放三十多年来，经济发展迅猛，土工合成材料早已被应用到路基处理中，相较其他路基处理方法，土工合成材料加筋法在路基的抗撕裂、耐久性等性能方面具有较高优势,同时并具有具有施工简单、工期短、效果显著的特点。

一、加筋法及其应用条件

加筋法处治是在路堤底部铺设土工合成材料,以加强路堤抵抗地基不均匀

沉降的能力,主要适用于软土厚度较小、分布范围较广(＞100m)的路段。软土

厚度d＜3m,其下为稍密，中密状卵砾石层或基岩,分布于开阔的冲积阶地或

剥蚀残积准平原中,连续分布长度l＞150m,可用此法处治。加筋法可避免大

面积的换填,处理效果较好,且利于环保。

由受力计算可知,筋带越靠下部对稳定性的贡献越大,这就是《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第336条规定“土工合成材料应尽量设置于路堤底部”的原因；同时为了路堤排水条件良好和避免材料受不良化学物质侵蚀,第333条又规定了“材料不宜直接设置在原地面上”,因此加筋处理软基最好采用土工布+砂砾垫层+土工格栅(室)的形式。

二、土工合成材料加筋处理软基的机理

当路堤受到竖向荷载时会作竖向位移,土工合成材料就会产生一个轴向拉力,同时通过土工合成材料与软土地基的界面摩擦,对软地基施加了一个与轴向拉力同向的侧向约束力,限制土体的侧向变形,均化了地基应力的分布,限制了软土基的不均匀沉降,从而提高了软土基的承载力。

三、土工合成材料在路堤加筋处理中起到的作用

1.加筋

土工合成材料置于土体中,可以扩散土体的应力,传递拉应力,增加土体与筋材之间的摩阻力,限制土体的侧向位移,提高土体的稳定性。

2.隔离

土工布有效防止地基土与垫层粒料混杂,以免粒料挤入软地基中而加大沉降；同时其过滤了渗透上来的地下水中携带的泥浆成分,避免其污染砂粒垫层,削减砂粒间的咬合作用。

四、土工合成材料加筋路堤的稳定性简易计算

土工合成材料加筋路堤的稳定性包括地基与堤身的整体稳定性、堤身稳定性、平面滑动稳定性。各项稳定性的安全系数须符合相关规范要求,如地基为软基时,稳定安全系数应满足《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)的有关规定。在各项稳定性验算时,均应考虑车辆荷载,车辆荷载应根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)规定的方法计算。

1.路堤整体稳定性计算

加筋路堤整体稳定性,采用下式所示的圆弧条分法进行计算,且在计算时应假设若干个穿越地基土的滑弧,以求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。

式中: Wi：第i土条重(kN/m)；

Cqi、φqi：土条i 条底土体粘聚力(kPa)和内摩擦角(φ),由直剪快剪试验确定；

TGCJ：第j土条所受地震水平力(kN/m),按《公路工程抗震设计规范(JTJ004)计算。

其余符号意义如下图所示:

2.路堤堤身稳定性计算

加筋路堤的堤身稳定性,亦采用上式计算, 此时不考虑地震力；在计算时应在堤身范围内假定不同的滑弧,求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。

3.路堤的平面滑动稳定性计算

当堤下地基是浅层软弱土层或相对于路堤荷载浅层地基土强度较低时, 应验算加筋路堤的平面滑动稳定性。加筋路堤平面滑动表现为路堤与地基沿下卧硬土层顶面滑动和地基侧向挤出滑动。

3.1沿下卧硬土层顶面滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-1)式。

3.2地基土侧向挤出滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-2)式。

4．路堤锚固长度计算

《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)5.5.4条和《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)3.4.7条都指出路堤加筋应进行锚固长度的计算,要材料深入稳定土层中的锚固长度,不得小于按规范算出来的最小锚固长度Lm,土工合成材料的铺设长度L为滑动面内的长度Ls与锚固长度Lm之和。但在实际软基处理中应为全断面铺设,而不必考虑锚固长度的问题,因为软基稳定性计算时,特别应注意到滑动圆弧的对称性,通常计算成果中都只考虑滑动圆心在边坡左侧的情况,但边坡右侧应会发生相同情况,要兼顾考虑。路基全断面加筋, 路基的整体稳定才会有足够安全的保障,由此《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)的6.4.3.1条对此作了补充,要求按照路堤底宽全断面铺设, 具体设计、施工时应按此条执行。

5.加筋路堤的设计

土工合成材料加筋路堤的设计步骤如下:

5.1根据现场情况,《公路土工合成材料应用技术规范》( JTJ/T 019-98)的3.3.1条和图3.3.1-1~3.3.1-3拟定加筋材料铺设方式。

5.2根据加筋目的、位置初步确定加筋材料, 此材料应经过握持强度、刺破强度、梯形撕裂强度、CBR顶破强度等试验, 满足《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中3.3.1~3.3.5条的要求。

5.3根据规范中规定的原则:多层土工合成材料加筋路堤,各层土工合成材料之间的间距不宜小于一层填土最小压实厚度, 且宜≯≯60cm,初步确定加筋层间距和层数。

5.4根据《公路土工合成材料应用技术规范》式(3.4.4)计算整体稳定性,求得稳定系数最小值。如满足要求则进行第5步,否则调整铺设方式、加筋层间距、层数,重新选定加筋材料,再验算,至稳定系数最小值达到规范要求为止。

5.5在锚固长度方面最好选择全断面铺设,否则按规范的3.4.7条确定锚固长度。

5.6视地基情况按3.4.6条验算平面滑动稳定性,如满足要求则进行下一步,否则调整处治方案。

5.7完善边坡防护、排水等有关措施。

五、软基路堤加筋施工要点

1.铺垫砂砾垫层前需按规范清理表面并平整场地,不允许地表存在突出的硬物。

2.土工布在铺设时,应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。曾有设计单位根据土工合成材料铺设试验结果分析认为:土工布在地基中的变形不超过1%,平铺而不张拉仅发挥材料强度的5%左右,这对材料功能发挥是一种巨大的浪费,说明了土工布的铺设应采取预应力张铺。预应力土工布张铺法是在土工布铺设时预先张拉,施工时用人工将其两端对拉绷紧,再将2m的回折部分用铆钉锚固在边坡上,在其上填筑时配合使用“U”型填筑法。这种做法符合土工布在地基中受力变形的规律,是一种值得提倡的做法, 实践的效果也比较好。

3.砂砾垫层为排水通道, 为了防止垫层石头刺破其上的土工布, 垫层不宜使用粒径过大的石头,宜用级配良好的粒径1~3cm砂砾,要求其含泥量＜3%,渗透系数为6×10-2~6×10-3cm/s,结合地基地面实际情况,砂砾垫层底面要求略向路基边缘倾斜,以利于排水,并以震动压路机碾压使之密实。

4.土工合成材料之间的联接应牢固。土工布的搭接方式比较简单,一般分平接缝、蝶型缝和丁型接缝等3种(见图2)。平接缝施工简便, 工程中采用较多；钉型接缝和蝶型缝施工相对复杂些,但由于用双道缝合线, 有较高的强度,且由于它们的折叠部位厚度较大,会更深入填料中,受拉力同时也受到填料对它的阻力, 从而能提供更大的抗拉力,而丁型接缝由于两块布缠叠在一起,应是最结实的接缝。土工格栅的搭接通常是用撕裂膜绑扎或U型柱钉锚固,撕裂膜的施工相对简便,但是搭接部位强度不高,所以重要工程应用U型柱钉锚固。土工合成材料在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度,且其叠合长度应≮15cm。

5.铺设土工合成材料的土层表面应平整,表面严禁有碎、块石等坚硬突出物；在距土工合成材料层8cm以内的路堤填料,其最大粒径≯6 cm。

6.土工合成材料铺设后应及时填筑填料,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下, 间隔时间不应超过48 h。

7.土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。

8.对软土地基, 应采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料,以形成运土的交通道,并将土工合成材料两端压实。填料不允许直接卸在土工合成材料上面,必须卸在已摊铺完毕的土面上,再由推土机将土往前铺；卸土高度以≯1m为宜。卸土后应立即摊铺。填成施工便道后,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。第一层填料宜采用推土机或其他轻型压实机具进行压实；只有当已填筑压实的层厚＞60cm后,才能采用重型压实机械压实。软基上加筋路堤的填筑速率应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(TJ017)的有关规定。

9.加筋路堤的边坡防护应和路堤的填筑同步进行。在夏季施工防护工作,应及时对坡面的土工合成材料采取临时保护措施,以免土工合成材料被阳光长时间暴晒。

结语

土工合成材料加筋的软土路基处理方法具有工期短、施工方便、效果显著、耐久性较好、环保等特点, 具有很高的推广应用价值。

参考文献：

[1]JTJ/T019-98,公路土工合成材料应用技术规范[S].

[2]JTJ017,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].人民交通出版社,2004.

第4篇：土工合成材料功能范文

关键字：复合土工材料； 水利工程；应用

Abstract: The composite geotextile material is a general term for synthetic materials for civil engineering applications. As a civil engineering material, which is based on synthetic polymers (such as plastic, chemical fiber, synthetic rubber, etc.) as raw material, made ​​of various types of products, placed within the soil and surface, to strengthen or protect the soil. Because of its filtration, drainage, seepage, and scour protection and soil reinforced reinforcement, soil isolation effects are widely used in water conservancyKey words: composite geotextile material; water conservancy projects; application

中图分类号：F407.9 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-

土工合成材料是应用于岩土工程，以高分子聚合物合成材料制成的各种产品的统称。因其具有反滤，排水、防渗、防冲和土加筋加固、土层隔离等作用，而被广泛用于水利工程。

一、复合土工材料的含义

复合土工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。

二、复合土工材料的分类

应用到水利工程中的土工合成材料主要有土工织物、土工膜，土工特种材料和土工复合材料4大类。

1、土工织物

土工织物是将合成纤维以不同方法制成透水性的土工合成材料，按制造方法不同，可分为织造型和非织造型土工织物。织造型土工织物又分编织、平织和针织，它们是由单丝或多丝织成的，或者由薄膜形成的扁丝编织成的布状卷材；非织造型土工织物由短纤维或喷丝长纤维按随机排列制成絮垫，经机械缠合(针刺)或热粘或化学粘合而成的布状卷材(即无纺布)。

2、土工膜

土工膜是20世纪70年代出现的，它是由聚合物或沥青制成的一种相对不透水卷材。取用聚合物需要在工厂采用吹塑，压延或涂敷法制造；用沥青则可在现场或厂内以喷涂或浸渍法形成。

3、土工特种材料 土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工石笼、土工管，土工模袋、三维网垫、EPS等，均由聚合物按需要分别以不同加工方法制成。

4、土工复合材料

土工复合材料包括复合土工膜和复合防排水材料，均由两种或两种以上土工合成制品复合或组合而成，如复合土工膜由土工膜与土工织物经加热滚压而成，主要是为了增加材料的强度。承受更大的荷载，复合防排水材料由排水带、排水管、排水防水材料等组成，

三、工程作用及其应用

1、加筋作用

加筋作用是指在土体中的一定部位埋设水平方向的土工合成材料，也称加筋材料，将土体压实后，土与加筋材料密切结合成一复合土体(加筋土)，当在复合土体表面施加荷载时，由于加筋材与周围土之间有较大的摩阻力(有时尚有咬合力)，限制了土的侧向变形，相当于在土体侧面上施加了约束力，从而提高了土体的承载能力，增加了土体的稳定性。这种作用在水利工程中能够稳定、限制各种结构中的岩土体在长时间使用过程中的位移发生，并能使作用在土壤的局部应力传递或分配到更大的面积上，增加土体和土工布之间的摩擦阻力。

一般地，土工织物，塑料拉伸土工格栅、经编土工格栅、玻纤土工格栅和土工网可以作为水利工程中的加筋材料。土工合成材料加筋效应主要有：筋材的抗拉作用、筋土界面相互作用和应力扩散作用等，而在多层加筋的情况下，应分别考虑筋土界面的摩擦作用(即各层筋土界面作用对填料产生侧向约束作用)和最下一层筋土界面作用产生整理的界面剪应力对其下面土体产生的附加水平约束作用(提高土体的稳定性和承载力)。

2、防渗作用

防渗是防止流体渗透流失的作用，也包括防止气体的挥发扩散。水利工程中要修建大量的挡水蓄水、引水和输水等建筑物，均有防渗、防漏的要求。利用土工合成材料中的弱透水材料可防止液体渗漏、气体挥发以保护环境或建筑物安全。用于防渗的土工合成材料主要有土工膜和复合土工膜，后者应用更为广泛，更能适应各种复杂工程的情况。

3、防护作用

防护是指为了消减自然现象、环境影响和人类活动对堤坡和岸坡造成的危害，而采取适当的防护措施，土工合成材料的发展，为岸坡防护提供了新的途径。在被保护的土面上覆一层有良好反滤性能的土工织物，压上一定盖重，即可有效地保护岸坡不受水流和波浪等的破坏，可代替传统的护坡材料。

4、隔离作用

土工布可将不同的土质结构进行分离，形成稳定的分界面，使各层结构分离，按照要求发挥各自的特性和整体作用，以避免相互混杂产生不良效果。在土石混合坝中，可作为隔离不同的筑坝材料。在裂隙发育的岩基或卵石地基修筑土石坝，可用作坝体与地基之间的隔离。

5、反滤作用

在水工建筑物中，当土中水从细粒土流向粗粒土，或水流从土内向外流出的逸出处，需要设置反滤层，否则土粒将受水流作用而被带出土体外，土粒过量流失会造成管涌和流土破坏。传统采用砂砾粒作为反滤材料，一般采用粒径不同的砂砾石分2-3层铺设，施工工艺较复杂。土工织物的过滤功能和传统的颗粒层完全相同，工程上可以取而代之。它可在地下水渗流作用下，既防止土颗粒过量流失而造成破坏，同时又使水流顺利排泄，以免由于孔隙水压力升高而造成土体失稳。

6、排水作用

第5篇：土工合成材料功能范文

关键词：道路桥梁；施工；软弱地基；处理；技术措施

中图分类号：U448.14文献标识码： A 文章编号：

软土地基危害较大， 一旦处理不及时或处理方法不当， 都会造成道路出现不同程度的沉降， 甚至整个路基出现破损现象。随着科学技术的不断更新,越来越先进的地基处理技术、优质材料也不断的出现， 但是不论是先进技术还是优质材料， 都需要人们在施工过程中欲与尝试， 只有做到地质条件勘测精确， 才能保证设计施工方案完善合理， 因地制宜地选择合理方法， 用最小的投资达到更高的效益。

一、软弱地基对道路桥梁产生的危害

1、沉降量过大

由于路面软弱地基土路面施工前未充分固结、软弱地基未处理或者处理不当，在使用过程当中，由于路面基础施加的压应力，致使路面在使用过程当中发生的沉降逐渐积累，达到一定的程度便会使路面的有效净空，底下发生积水、淤塞。严重时，底下土体甚至可能产生剪切破坏，路面发生相应严重的沉降，路面失去其使用功能，路基、路面也随之产生相关的破坏。

2、纵向不均匀沉降产生路面中部凹陷

根据有关路面基底土压应力的有限单元法计算数据，其基底压应力逐渐增大，若软土路面地基处理不当，随着沉降的积累和路面、路面中部沉降差距的加大，道路两边高，中间低的现象将越来越明显。这将降低路面的有效净高，造成路面中部淤塞、积水等。

3、节段错台

路面相临节段之出现不均匀沉降而产生错台，在一般情况下错台并不明显、不影响使用，但在软土地基上修筑的道路，这种现象就可能要严重得多。由于路面在纵向的受力不均匀，导致相邻两段基础对软土地基的压应力不均等，造成相邻两节段的沉降值不均等而出现错台；路面在沉降缝处相邻两段分别位于不同土质的基础之上，在基底压力作用下，不同土质表现出不同的压缩性，两节段的沉降量就不同，从而导致两节段错台。

4、路面结构本身的破坏

由于地基的不均匀沉降，导致路面的附加应力增加，附加应力达到一定的程度便会造成路面结构本身与开裂破坏；若因路面的地基变形造成路面的节段之间边角刚性接触，还会造成应力集中而产生局部破坏。

5、路面建筑的破坏

由于在路面的设计和施工时，路面建筑的基础处理往往容易被忽视，因而容易造成路面建筑病害较路面本身容易处理，但也会增加维修费用、影响其使用功能甚至使路基局部因失去建筑的支撑而发生小规模的破坏。

二、道路桥梁施工中的软弱地基处理技术措施

1、 换填土处理法

换填土处理法，就是当道路桥梁地基无法满足所应有的承载力和稳定性，而且软土层的厚度不大情况下，对软土层进行采挖，然后根据实际需要分层填充稳定性较好的材质，如砂石、灰土、炉渣、粉煤灰等，并进行强夯打压，加大地基的密度，提高地基承载力，降低沉降量，加快软土地基的排水固结，使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求，从而保证工程施工的安全性。换填土处理方法依据的原理是土层的附加应力分布规律。这种方法，主要适用于土质不均匀、排水较差的软土地基。

2、管桩加固法

管桩加固主要是通过现场灌注钢筋混凝土管桩完成的，这种管桩主要是利用大直径长螺旋现浇薄壁筒桩钻机和现浇混凝土薄壁管桩机制成的，是当前桩基工程中一种较新的桩型。利用桩筒的内壁和土体相互结合，使整桩和土体的摩阻力得到加强，进而提高了单桩的承载力。其优点是：成桩质量好、高效快速的施工、较好的耐久性和经济性、承载力高、对多种土层都适用，并且还具有保护环境的意义。

3、塑料排水板加固法

使用塑料排水板对软土地基进行加固，是一项道路桥梁施工中一项较新的工艺与处理技术，具体是用机械在软土层中插入不同深度的塑料排水板，之后再利用预压荷载的作用，沿着塑料板使软土地基内的水份向上渗入到砂垫层中，实现软土地基加固的目的，进而使地基的整体承载力得到提高。近几年来，塑料排水板加固法在水上工程中得到了越来越广泛的应用，同时其打设深度也越来越深。这种该方法具有低造价、效果好、施工简单的优点，而且其具有较为成熟的经验。

4、 灌浆法

灌浆法指利用高压旋喷法、粉喷法、电化学原理等方法， 将水泥浆、水泥砂浆等灌浆浆液， 或者化学材料如硅酸盐等注入地基裂缝。灌浆法可以明显的改善软土地基。粉喷法因施工较为简单， 比较常用。采用粉喷法施工， 钻机性能必须要好， 钻机要按照设计要求就位。施工前， 要严格审核图纸看准桩孔位置， 桩孔位置要与图纸位置保持一致， 其偏差不得大于50mm。垂直方向上的偏差也不得大于百分之一点五， 应严格控制喷粉的时间、停粉的时间及水泥喷入量， 以确保粉喷桩的有效长度。在施工后要做好施工日志， 详细记录孔位、孔深、用水量等。对于实际工程中由于技术环境等因素导致不能完全按照实验室方法进行的， 需要对具体情况进行具体分析。由于各种条件的限制， 地下勘探就越来越重要， 所以必须做到勘测到位、确保完善，以便于确定出现的问题和具体处治措施。

5、铺设土工合成材料

土工合成材料的质量应合乎设计或者规范的要求。在运用土工合成材料加筋的路堤填筑正式开工前，应结合工程先修筑试验路段，以指导施工。铺设土工合成材料应按图纸施工，在平整的下承层上全断面铺设。铺设时，土工材料应拉直平顺，紧贴下承层。可运用插钉等办法固定土工合成材料于填土下承层表面。土工合成材料在铺设时应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。应保证土工合成材料的整体性，当运用搭接法连接时，搭接长度宜为300～900mm；运用缝接法时，缝接宽度应不小于50mm；运用粘结法时粘结宽度不应小于50mm,粘合强度应不低于土工合成材料的抗拉强度。铺设土工合成材料的土层表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物；在距土工合成材料层80mm以内的路堤填料，其最大粒径不得大于60mm。

土工合成材料摊铺以后应迅速填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。填料应分层摊铺、分层碾压，所选填料和其压实度应合乎规范规定的要求。土工合成材料上的第一层填土摊铺宜运用轻型推土机或者前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。对于软土地基应运用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料，以形成运土的交通便道，并使土工合成材料张紧。填料不允许直接卸在土工合成材料上面，必须卸在已摊铺完毕的土面上；卸高度以不大于1 米为宜，以免造成局部承载能力不足。卸土后就立即摊铺，以免出现局部下陷。填成施工便道后，再由两侧向中心平行于路堤中线对称填筑，第一层填料宜运用推土机或者其它轻型压实机具进行压实，只有当已填筑压实的垫层厚度大于60mm后，才能运用重型压实机械压实。双层土工合成材料上、下层接缝应交替错开，错开长度不应小于500mm。施工过程中土工织物不应出现任何损坏，以保证工程质量，否则应予更换重铺。

总之，道路桥梁施工中的软弱地基处理只有对存在软土地基的场地地质详细勘察，查清场地地形、地貌以及水文地质情况，精心设计，反复研究，根据不同的工程性质和地质特征，比对方案，采取最佳处置办法，才能设计出安全、合理、经济的公路和桥涵。

参考文献：

[1]卢同抡. 公路软土地基处理方法探析[J]. 中国高新技术企业， 2010（9）： 142-143.

第6篇：土工合成材料功能范文

关键词 土石坝防渗设计土工膜

引言:

土石坝是普遍采用的一种坝型。由于土石坝是由散粒体材料填筑而成，颗粒间有孔隙存在，在水压力的作用下，水流必然会沿着坝体土料、坝基土料、坝肩两岸地基中的孔隙向下游渗透，造成坝体、坝基和绕坝的渗漏。鉴于土石坝设计中对渗透破坏的考虑,应采取一定的工程措施,减小因渗透造成的对土石坝的危害。目前，土工膜防渗技术在我国土石坝中的应用已渐趋成熟。特别是近年来，在新建的中低土石坝、病险土石坝以及堤防的除险加固中等应用较广。本文将通过对土石坝防渗基本情况的说明,土工膜在土石坝中的应用,给解决因渗透水流造成的对土石坝的渗透破坏问题提出一些仅供参考的解决方法。

一、土石坝及其基本情况

土石坝是利用砂、土、砂砾以及石料等坝址附近的当地材料填筑而成的挡水建筑物,因此又被称为当地材料坝。土石坝是世界上最古老且应用范围较广的坝型。

土石坝之所以得到广泛应用的原因在于:(1)可就地取材,节省“三材”；(2)对坝基要求相对低,对地形、地质条件适应性强；(3)随着大型高效的土石方施工机械的采用,加快施工进度,缩短建设工期,提高经济效益；(4)在一般情况下,尤其是在覆盖层较深时,与其他坝型相比,土石坝的造价往往较低；(5)应用管理方便,便于维修、加固、培厚和扩建；(6)由于岩土力学理论发展,电子计算机技术在土石坝中的广泛使用,以及土石坝工程的积累,坝体防渗结构和防渗材料得到改进,为建筑高土石坝提供了有利条件,土石坝得到了有利发展。

二、土工膜防渗设计

工程实践证明，利用土工膜防渗技术进行土石坝的防渗，具有防渗效果好，工程施工简单，造价低廉等特点。因此，可利用土工合成材料做防渗的工程包括：土石堤、坝的防渗，地基垂直防渗墙及水平铺盖，堆石坝及碾压混凝土坝的上游面防渗体，渠道、蓄水池和水库的防渗衬砌，水闸及水工隧洞的防渗体，施工围堰，土坝加高防渗等。

1.土工合成材料及土工膜简介

土工合成材料是应用于岩土工程的以人工合成的聚合物为原材料制成的一种新型工程材料。土工合成材料在水利水电工程方面的应用主要包括：防渗，排水和反滤，隔离和封闭，护岸和护底工程，加筋和加固，防汛抢险等方面。防渗功能是一种防止水渗透的功能，而常用的防渗材料为土工膜。土工膜是一种以聚合物或沥青作为材料制造而成的基本不透水的薄膜状土工合成材料，又称防渗膜。土工膜防渗结构具有不透水性强，抗冻性好，重量轻，体积小，厚度薄，便于施工和造价低的特点，得到广泛的应用。

2.土工膜材料选择

在采用土工膜防渗技术时，对土工膜品质及性能提出以下要求：(1)具备足够的抗拉强度，能承受施工铺设时的拉应力和使用期在水压力作用下不损坏；(2)在设计应用条件下，有足够长的寿命；(3)在侵蚀性的液体中，有足够的抗化学侵蚀

能力。选择时，其除了满足防渗要求外，还应满足膜本身强度、防渗性、抗化学侵蚀等方面的要求，而且必须结合工程实际情况，考虑各种薄膜性能、单价、产品质量等方面的因素，经济技术比较后选定。选定的土工膜必须满足工程要求，达到技术指标，有特殊工程需要的满足特殊要求极其相关规定。

3.土工膜厚度的确定

土工膜厚度的确定应依据防渗和强度两个方面来考虑，其与垫层平整度，材料允许拉应力及弹性模量有关。土工膜厚度的合理与否，是确保土工膜在水压力下不被刺穿漏水的关键因素之一。1998年11月的水利水电工程土工合成材料应用技术规范要求一般选用0.5mm厚度土工膜。不宜选用太薄，太薄易破损，施工保证率小，太薄的土工膜工程质量难以保证，膜上会有非常细小，肉眼看不到的砂眼，小孔洞，应用后会带来不良后果。隐蔽工程还要求厚度大于0.5mm为更好。土工膜厚度核算公式较多，视工程实际情况选择合理的计算公式。当垫层土体粒径d22mm时，一般采用下式进行计算：

3-1

式中--土工膜的厚度，mm；

--铺设薄膜范围内的最大水头，m；

--垫层土壤最大粒径，mm；

--膜的允许拉应力，kPa；

--薄膜的弹性模量,kPa。

利用土工膜进行防渗时，对计算所得理论厚度，然后考虑其他因素，确定最终的采用值。

4.防渗结构设计

在一般土石坝工程中，为了有效保护土工膜防渗体的正常工作，土工膜防渗结构一般由上面保护层，上下垫层，土工膜，支持层等几部分组成。支持层是对下垫层和防渗土工膜起到稳定可靠的支撑作用，使土工膜受力均匀，免受局部集中应力的破坏。支持层可用级配良好的压实砂砾料，压实土层等材料。下垫层具有保护土工膜不被支持层材料破坏的作用，并使土工膜受力均匀。下垫层可采用细粒土，土工织物等材料。上垫层可以使土工膜在水中不被漂起并防止膜料老化，可以用透水性良好的砂粒料，沥青砂浆等透水且颗粒较小的材料。上层保护层是外界接触的最外层，具有防御外界水流冲刷，冻冰损坏，紫外线辐射以及膜下水压力的顶托等作用。上面防护层的结构，层次和材料与工程的重要性，工程规模和使用条件等有关，视工程的具体情况确定合理的设计方案。用土工膜防渗结构防渗一定要做好整体性防渗处理，土工膜要与不透水地基和岸坡严密结合，并注意排水问题。土工膜防渗结构如图1所示。

三、土工膜防渗的施工质量

应用土工膜防渗技术首先必须科学设计，严把材料质量关，其次要精心施工，严格按照《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》操作。施工时要耐心操作，切莫急于求成，忽视质量，铺膜前应检查基面是否仍有小石子等。施工中应注意土工膜的保护，以防止损坏和老化，铺设完毕要检查薄膜有无破损，是否需要修补，接缝是否紧密。要经常检查垫层和保护层土料质量、填土厚度、填土夯实质量等。要重视质量监督检查，严格验收检验，每道工序完成需经质检人员验收合格后，方可进行下一工序，不合格的要及时返工。另外，要加强运行期间维修管理，发现保护层沉陷、裂缝应及时整修，只有保证保护层断面完整，才能保持理想的防渗效果。

结束语：

土工膜防渗结构在国内某些工程中获得成功，证明了土工膜是一种理想的防渗材料。用土工膜防渗结构，简化了防渗设施的构造，提高了工程防渗能力，缩短了工程工期，降低了工程造价，提高了工程效益。但是作为土石坝整体防渗设计需求，土工膜防渗结构是远远不够的，如前文所述，土工膜一般用于堆石坝的上游坝面防渗体。如何进一步拓宽其使用范围，与其他防渗措施相结合，按照经济合理的总体要求，实现土石坝的总体防渗要求。另外，由于土工膜产品的性能，品种和尺寸规模上不能满足要求，以土工膜为代表的土工合成材料在水利水电工程方面的应用受到一定限制。研究满足使用要求的高质量的土工合成材料，重视工程实践经验，进一步开展在土工膜材料设计施工监测等方面的研究，在工程应用中检测、科研、设计、施工、管理多方协作，促进土石坝防渗技术以及土石坝的发展。

参考文献：

[1] 李珍照.中国水利百科全书.水工建筑物分册[M].北京:中国水利水电出版社,2004.

[2] 赵光恒主编.中国水利百科全书.工程力学,岩体力学,工程结构及材料分册[M].北京:中国水利水电出版,2004.

[3] 林昭.土石坝设计应重视工程实践经验.土石坝技术2005年论文集[M].北京:中国电力出版社,2006.2.

第7篇：土工合成材料功能范文

[关键词] 小型水库；研究；分析

2007年，和布克赛尔县列入《全国病险水库除险加固专项规划》项目6个，分三年实施，其中：小(1)型水库4座，小(2)型水库2座， 6座小型病险水库的大坝安全鉴定及复核工作于2007年底全部完成。巴音傲瓦水库和乌图布拉格水库2座病险水库于2008年4月通过自治区水利厅、财政厅审查批复， 2008年7月开工建设；多兰莫登水库、布伦水库、大寨田水库、和布克赛尔镇水库等4座水库于2008年10月批复，2009年已全部开工建设实施加固。根据已施工完成的除险加固工程，总结几点经验教训：

1.土石坝坝坡滑动破坏加固技术

土石坝坝坡在重力和其他作用力作用下都有向下和向外移动的走势。如果坝坡内岩土的抗剪强度能够抵抗住这种走势，则此坝坡是稳定的，否则就会失稳而发生滑坡。土石坝滑坡是多种因素共同作用的结果，是一种复杂的失稳破坏现象。产生土石坝滑坡的基本因素，实质上是滑动力的增加与抗滑力的不足。

滑动力与抗滑力取决于库水和雨水入渗、施工方法、施工速度、地震等外部条件所引起的坝体或坝基内孔隙水压力及筑坝土料的性质，包括与孔隙水压力有关的抗剪强度。为此，首先必须进行滑坡勘探、土工试验及观测工作，从而确定滑坡的性质及其主要原因，并定出滑坡加固设计，以便进行滑坡加固的施工与质量检查。

土坝坝体是由人工填筑坝料而成，而坝基与岸坡是隐蔽工程。根据滑坡加固的设计标准，应按SDJZ13-83《碾压式土坝施工技术规范》做好滑坡加固的施工。滑坡加固的施工方法主要有:清理坝基及岸坡，清除和处理好对大坝安全会造成隐患的树根、泉眼、洞穴、风化岩石、滑坡体等；抛石固脚阻滑，稳住滑坡体；在稳住滑坡体的基础上及时处理滑坡裂缝；全面培厚，放缓坝坡；下游坝坡堆石压载，做贴坡式反滤层等等。

2.坝体和坝基的密实加固技术

土石坝的最大隐患是坝体填筑质量达不到设计要求，以及对软弱坝基处理不当，因此提高坝体和坝基密度是消除病险库的首要课题。提高坝体和坝基密度更是兴建土石坝的关键技术之一。

对于新建坝，坝体与坝基的密度一定要进行严格的论证，精心设计，选择最优施工加固方案，精心施工。对于坝体密度主要控制填筑质量，包括坝料的选择，碾压试验，碾压方法及碾压施工各项参数等，均应严格按有关规范进行，以确保坝体填筑质量。

新建坝坝体密度除用碾压法进行填筑施工外，也不排除采用振冲压密法进行填筑施工。新建坝的软弱坝基的加固有很多方法可以选择，如振冲压密法，排水砂井分期填筑法，深层搅拌法，强夯法，换填法以及化学灌浆法等等。

已建坝，坝体与坝基已形成一个整体，假如坝体和坝基密实度都有问题，那么选用加固方法时尽量选用同一种方法处理。在上面提到的诸多加固方法中，振冲法具有较好的适用性。对于筑坝的砂石、土料以及坝基的软弱土质(粘性土或砂性土)都能进行加固处理。因此，振冲法不失为一个较优的加固方案。

坝基为粘性土地基时，深层搅拌法也是可选择的加固方案之一。

3.土工合成材料加固技术

随着高分子化学工业的迅速发展，自20世纪以来，相继出现了各种不同的合成纤维，诸如:聚抓乙烯纤维、聚乙烯醉、聚酞胺纤维等等。由于合成纤维比人造纤维具有优越的性能，逐渐被人们所接受，实践也表明土工合成材料是一种理想的新颖工程材料。

作为崭新的土工建筑材料，土工合成材料历时甚短，但发展颇快。目前，已出现若干系列产品。其中主要产品及其主要应用功能为：①土工织物为应用于岩土和土木工程所有合成纤维或天然纤维制成的透水的织物，主要作用为排水、过滤、隔离、加筋、侵蚀控制和防护等；②土工格栅为受张力元件连接成规则网状结构，其开孔面积远大于张力元件，应用于加筋；③土工网为重叠肋所连结成规则致密的网状结构，应用于液体和气体的输送；④土工膜为相对不透水的聚合物薄片，在岩土和土木工程中作隔截液体和气体的输送；⑤土工席垫为单纤维粘合成三维透水的聚合物垫，用于侵蚀控制中保护土粒、底脚和微小织物；⑥土工格室为用织物、格栅或薄膜条交叉连结成蜂窝或蜘蛛网状的三维结构，应用于侵蚀控制和保土；⑦土工复合材料为用两种以上土工合成材料经人工组合的复合体，用于排水、截水及加筋等。

总之，土工膜具有十分突出的防渗性能，其在水利防渗工程中可应用于以下几个方面:①堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙；②透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙；③混凝土坝、污工坝及碾压混凝土坝的防渗体；④渠道的衬砌防渗；⑤涵闸水平铺盖防渗；⑥隧道和堤坝内埋管的防渗；⑦施工围堰的防渗；许多工程实录都表明它的防渗效果良好、经济、施工方便，有推广使用价值。目前SL/T225一98和GB50290一98《土工合成材料应用技术规范》中所列入的土工膜在堤坝中的防渗使用规定，都表明土工膜防渗技术在我国堤坝中的应用已经日臻成熟，这将为这项新技术和新材料在堤坝中的推广应用提供良好的范例。

近年来，土工膜在应用于防渗方面最广泛的是垂直铺塑防渗。该技术已日趋成熟并广泛应用于水库大坝和江河、湖泊大堤的防渗加固工程。其基本原理是:首先用水冲、链斗或往复式锯槽机在需要防渗的土体中垂直开出槽孔，并以泥浆护壁，然后将与槽深相当的整卷土工膜下入槽内，倒转轴卷，使土工膜展开，相邻两幅之间用搭接的方式连接，最后进行膜两侧的填土，即形成防渗帷幕。回填时，在槽底回填粘土，厚度不小于1m，目的是密封，以防止水从下部绕渗，接着回填与原筑坝材料相同的土料，待其下沉稳定后，往槽内继续填土压实；待土工膜出槽后，将其与建筑物防渗体系连接，不得外露。在与建筑物连接处，土工膜应留有足够的富裕，以防建筑物变形时拉断土工膜。

垂直铺塑防渗技术现已广泛应用于各种砂性土工建筑物和地基的防渗。从其应用形式上可以分为两种:一是平原水库、江河、湖泊的堤坝前防渗；二是坝体和地基的联体防渗。

4.建立良性循环的管理机制

第8篇：土工合成材料功能范文

关键词：土工布；西江大堤；土工合成材料

中图分类号： TV866 文献标识码：A 文章编号：

土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物为原料制成的用于岩土工程的新型材料，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体作用。近年来，鹤山西江大堤的水利工程中使用了大量的土工布，特别是在水库围坝护坡工程上，通过不断的研究、试验，摸索出了一套土体特性的护坡土工布反滤方案，取得了良好的社会经济效益。

1 概况

在鹤山市有一个被称为“威尼斯”的地方，这就是“古劳水乡”。古劳是鹤山市的一个镇，位于鹤山市的西北部。古劳地处西江河畔，滔滔的西江从上游流到这里，河面变得宽阔，大量的泥沙沉积下来，成为沙洲，形成一个个的冲积滩。从明代开始，人们先后在西江边上大规模修筑堤围，防范洪水，先后筑有大郡围、长乐围、前江围、独江围等。习惯上，西江边上的大堤称作“围”，堤围内鱼塘之间的小土墩称作“围墩”。古劳大堤，是古劳水乡众多堤围之中最长的一道，也是珠江三角洲修筑得最为坚固的堤围之一，它可以抵御50年甚至100年一遇的西江洪水，保卫堤内几十万人口、十几万亩良田，它还是一条高10米、宽8米的堤路，可通行汽车，成为鹤山市一道亮丽的风景。在历年洪水为虐期，险近许多堤围崩缺殆尽的情况下，此土堤独巍然不动，曾被时人赋予“铁围”的称号。

2 土工布的特性及技术指标

土工合成材料是岩土工程应用的合成材料总称，由人工合成的高分子聚合物如：聚乙烯、聚丙烯、聚脂、聚酰胺、聚氯乙烯、聚烯烃等化工原料制成。由于土工合成材料具有质量轻、有柔性、强度高、整体性强、不易腐烂等良好的耐久性和良好力学性能，并且成本低，制造、运输、施工方便等优点，自七十年代末开始在岩土工程领域得到很快的发展。由于土工合成材料能方便置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护等功能，弥补了天然岩土许多物理力学性质的不足。由于它在土工工程的各个方面的广泛应用，故被人们认为是继木材、钢筋、水泥之后的第四种主要建筑材料，土工合成材料应用是岩土工程的一场革命。

3 土工布砂垫层结合反滤结构及人工降雨冲刷试验

根据西江大堤围坝线长，易受雨水冲刷的特点，结合部分堤坝工程遭冲刷破坏的事实，在水库施工时我们采取了土工布与10厘米中砂垫层相结合的反滤结构。其机理是坝体在施工期遭受暴雨冲刷或运行期水位骤降时，使土工布与坝面之间形成的“径流”在砂层中流动，避免了径流直接冲刷坝面，起到了“保土”作用。同时，土工布不与土体直接接触，防止了土粒淤堵，保证了反滤结构的透水性。

为了进一步论证其合理性，找出其最佳垫砂厚度，我们在水库围坝护砌施工现场进行了人工降雨试验。共分两个试验段。其中甲段不设砂垫层，土工布(规格为350克每平方米)直接铺在修好的坝体上，其上干砌厚30厘米的片石；乙段则在修好的坝坡上首先铺设10厘米厚的砂垫层，使之铺平洒水拍实，再在上面铺设一层土工布(规格相同)，最后干砌30厘米的片石。人工降雨的产生是用两台并联的QY-15型潜水泵将水打入Φ100毫米的输水主管，然后再流入主管两侧Φ20毫米的配水支管内。配水支管共28根，每根长9米，间距为1. 9米。每根支管上各开3排小孔，孔距15厘米，孔径2毫米。支管内的水由小孔喷入空中，洒落在干砌石坝坡面上。可以通过调节主管上的调节阀使支管内的水以不同的速度从小孔内喷射出来，从而产生强度不同的人工降雨，达到检验坝坡承受雨水冲刷能力的目的。

首先对乙段铺设砂垫层的坝段进行了人工降雨试验。历时两个小时，“降雨”强度达到120毫米每小时，“降雨”过程中，从坝坡脚流出的水开始稍微浑浊，10分钟后直到试验结束则一直为清水。试验完毕在坝坡上、中、下三处拆除片石检查砂垫层的厚度为9.5厘米，9厘米，9.5厘米，与铺设厚度10厘米±2厘米的施工标准相符，说明砂垫层没有被冲刷。同时，坝坡没有出现塌陷、鼓包等异常现象。坝坡是稳定的。而后，对甲段不铺砂垫层的护坡进行人工降雨试验。同样历时为两个小时，“降雨”强度达到120毫米每小时，从坝坡流出的水一直处于浑浊状态。试验完毕将片石及土工布拆除后，发现坝坡冲刷严重。大小冲沟达43条，最大的两条冲刷宽度为40厘米，冲刷深度达25厘米。通过人工降雨试验，可以得出如下结论：土工布砂垫层结合反滤结构的水库围坝遭受到50年一遇的暴雨冲刷时，坝体是稳定的，反滤结构“保土”、“透水”性能良好；反滤结构仅为土工布不铺砂垫层，则土工布易于淤堵，丧失反滤作用，冲剧坝体，以致使整个坝体遭到破坏，从而证实了“土工布砂垫层结合反滤结构”对于保证水库坝体安全是完全必要的。

4 土工布在西江大堤工程上的应用

4.1利用土工布作坝体反滤

反滤层的损坏是导致堤坝决口、溃堤的主要原因之一，土工布作为一种新型滤料用于坝体反滤结构时，关键在其透水、保砂(即防止被保护土体的冲刷)作用。为使土工布更有效地发挥作用，特别是保证施工质量，以及有利于土工布的铺设，在施工方法上采用“干砌石先竖，后挂土工布，填土紧跟上”的施工工序。这样，既可使各层的施工得到有效的控制，又保证了土工布铺设的质量。作业方法是：按堤坝设计断面，在基础整平抛石体上，当干砌块石上升1m后，立即一边挂设土工布，一边填筑土方；然后，石堤每上升1m就铺设一次，直至堤顶设计高程。挂铺土工布时要求以平整为宜，横向上端用14号铁线穿扎固定于石块上，固定点的间距要求2-3m，横向下端和竖向自然搭接，搭接长度均为300-400mm。

(1) 比山皮石具有更好的工程效果。过去采用山皮石作反滤层，最为突出的问题是质量无法拧制和保证，尤其是泥沙含量较多时，当泥沙被海潮淘走后，就出现下陷和裂缝；当泥沙挤入石块缝隙，堵塞了排水通道时一，对石堤将产生不利的孔隙水压力，增加了倾覆力矩。利用土土布作反滤层，由于其滤砂排水的作用，直接地解决山皮石存在的问题，从而保证堤坝的安全。

(2)大大简化施土程序。过去为了保证反滤层(山皮石)的填筑宽度，在石堤背后lm处，要增设1道打桩扎围，须投入相当多的人力和物力。采用土土布不需这道土序，节约了大量的人力物力，加快了施土进度。

(3)缓解填筑材料的有限局面。在应用土土布作反滤层以前，土堤的填筑材料，主要采用堤围区附近的粘性土，随着堤围施土速度的加快，对粘性土的需求远远不能满足。用土土布作反滤层，可采用堤围附近的粉砂和中砂为主要材料填筑，填筑材料来源更广。

(4)降低土程造价。①减少了1道打桩扎围的施土土序，可节约5万元km；② 2种反滤层材料差价可节约50%即6万元/km；③填筑材料的更换可节约35万元/km，3项共减少投入46万元/km。

4.2 土土布用于水闸船闸上下游护坦防冲护底

西江大堤普遍采用钢筋混凝土箱底板，梁板式岸墙预制水闸，它具有施土方便、造价低、结构合理等优点。但存在一些问题，例如，闸室上下游都已按设计做了抛石护坦，长各10m，厚0.9m，但在运行过程中，仍遭受严重的淘刷，因而出现年年抛石，年年受冲的现象，故每年要投入大量的人力和物力进行维修。更为严重的是，它时刻对闸体的安全运行构成威胁。其具体做法：把土工布(用防老化胶丝缝纫)拼幅成大块，其面积为386m2，用直径4mm的胶丝做成网络形骨架，用土土布缝纫固定或上下夹住土土布，起加筋”作用，四周边框用粗胶丝绳(小8mm)加固，增强施土时的抗张力，具体制作方法和尺寸见图1。制作完毕后运至浮运闸预制现场，将其一端用膨胀螺妊固定在空箱底板侧墙上，并卷成筒状缚紧，与浮运闸一起浮运到闸址处，施土时由潜水员解开，同时利用潮水低谷(停流)前后的两次不同流向，分别顺潮水的流向将土土布展开摊铺于水面，然后由工人张拉四I周的胶丝绳，用钢管桩固定拉紧。旋即，载满块石的船舶驶入布面，等间距成排就位，同时向布面均匀抛投块石。当抛投到一定程度后，一边抛石一边探测水深以控制厚度，使抛石体基木平整，直到设计高程。

图1 前后护坦土工布制作示意图

根据几年的定期探测，均未发现冲刷现象，亦未曾因此而补抛块石，保证水闸得到了正常运行。土土布用于水闸护坦防冲护底，有如下作用：①由于土工布的反滤作用，使闸基和坦基不致发生冲刷、管涌等渗透破坏现象，保证了闸基和坦基的稳定和安全；②由于土工布的“加筋”作用，提高了地基承载力，使地基应力和沉陷趋十均匀，消除了块石对软基因应力集中而被挤压剪切的破坏现象；③由于土工布的隔离作用，既保证了软基的竖向排水，加快固结速度，又避免淤泥由石缝挤出而流失。

总之，实践表明引堤基础铺设土工布，可减少块石沉没和土方淘刷的损失；减少了工程量和加快了施工速度；避免基础冲刷保护水闸安全；由于土工布的隔离作用，保证了软基的竖向排水固结，提高地基承载能力；土工布“加筋”作用，使地基应力趋于均匀，避免产生局部下陷，根据初步统计，采用土工布加砂垫层复合反滤结构比传统的砂砾料反滤结构工程费用低40%左右。

参考文献：

[1] 崔雅军，杨钦. 土工布材料摩擦性能与冻融性能试验研究[J]. 吉林水利，2002(02).

第9篇：土工合成材料功能范文

关键词：水利；渠道；防渗；技术

1 渠道防渗的重要性

渠道防渗是目前应用最广泛的节水灌溉工程技术措施，它可以极大地减少农业灌溉用水的浪费 渠道采取防渗措施后，可以提高灌溉水的利用率，缓解农业用水供需矛盾，节约的水可扩大灌溉面积，进一步促进农业生产的发展；可以减少渠道占地面积，防止渠道冲刷淤积及坍塌，节约运行管理费用，有利于灌区的管理；可以降低地下水位，防止土壤盐碱化及沼泽化，有利于生态环境和农业现代化建设。渠道防渗是节约用水，实现节水型农业的重要内容。我们的观点是：多数情况下应优先考虑采用低压管道输水，因为低压管道输水灌溉节省地，更节水；输水快；投资并不比某些防渗渠高多少，只要精心设计工程投资有可能低于防渗渠。

2 渠道防渗工程技术中存在的问题

由于我国之前对渠道防渗工程重视的不够，导致投入的较少，影响着防渗工程的研究，直至发展今日，仍然有很多的问题有待解决。目前我国在水利渠道防渗中广泛的采用混凝土等防渗材料，它有着防水效果好且承受水流速大等优点。但是不抗冻，仍然在我国北方有待提高。如不解决，将在很大程度上限制渠道防渗工程的发展。在防渗中，各种防渗材料的复合使用是未来发展的方向，如何将各个材料的优缺点较好的结合起来，将其防渗性能好与成本低的材料有机的结合起来，做到取长补短，达到经济上的最大效益。

3 渠道防渗技术

渠道衬砌是渠道水利工程改造的主要内容和主要的目标，因此，工程方案比较集中的，也主要是衬砌方式的比较与设计，包括渠道衬砌形式、厚度及超高等。衬砌的设计与施工是农田防渗水渠建造工作中极为重要的一个环节，在一般的情况下，梯形渠道的设计和施工是农田水利建设中最主要的一个环节。

3.1 砂砾垫层施工

渠道粘性土斜墙填筑完成后，采用挖掘机进行粗削坡，人工进行精修处理，处理时按照设计高程挂线、整平。坡面修整完成后，验收合格后进行砂砾垫层施工。砂砾料运输到现场后，堆放在堤顶，从下到上在坡面上均匀摊铺。砂砾料摊铺完成后，用反铲进行粗削坡，然后人工进行精修坡。人工修坡时，分别在坡脚、坡肩、及坡面布设控制桩，顺渠道方向布置一排桩，桩与桩之间线绳连结，把渠坡分成若干小块，线绳之间挂滑动线绳，人工移动，控制削坡厚度，并严格控制坡面平整度。坡面修整完成后，采用平板振动夯对坡面进行压实。压实过程中人工对出现的坑洼及时找平。人工进行坡面修整，人工修坡只需根据测量放样单进行加密控制坡顶高程、坡面高程、平整度和渠底的开挖高程。

3.2 复合土工膜铺设

1）施工程序

土工合成材料的施工程序为：平整坡（底）面——复合土工膜铺设——混凝土浇筑。

2）土工合成材料铺设

进出口渠道采用复合土工膜作为加强防渗材料，其中膜选用聚乙烯土工膜；选用宽幅聚酯长丝针刺土工布。复合土工膜物理力学的设计应该满足设计的实际要求。土工合成材料铺设前应对基础面验收，清除铺设面上的一切树根、杂草和尖石，并使表面平整，不出现凸凹部位，并碾压密实。土工合成材料铺设应力求平顺，松紧适度，不得绷拉太紧，土工合成材料与基础及支持层之间应压平紧贴，避免架空，清除气泡，以保证安全。

3）机械衬砌

机械衬砌是渠道施工的重要环节，它是保证渠道的使用寿命，混凝土浇筑前先调整衬砌机机架的坡比和高程，校核无误后进行浇筑。混凝土拌和物由混凝土搅拌运输车运送至布料机进料口，布料机再将砼熟料均匀地摊铺在衬砌面上。摊铺完成后，开动布料机配备的插板式振捣器将砼振捣密实，然后用振动成型机进行提浆、整平及进一步压实。浇筑过程中由专人进行现场指挥，观察铺料情况、向机械操作人员传递信息，掌握好振捣时间和机械行走速度。混凝土布料振捣完成后及时机械找平压光。在靠近模板及边角处是机械振捣的薄弱之处，要用人工采用插入式振捣器和平板振捣器进行补振。人工压光要掌握好时间，使表面平整光滑。

3.3 平整度和厚度的控制

平整度一般先从人工修坡工艺进行控制，再就是保温板铺设时用砂土或细砂找平进行控制，最难控制也是最容易出现问题的就是混凝土衬砌时的平整度控制，混凝土衬砌完成20分钟后要进行抹光工作，抹光的工作要放慢，尽量保持坡面的光滑，对不平的地方要进行找平，如果用抹光机完成的抹面，完成后要进行人工抹面。混凝土厚度直接关系到施工质量和项目成本，由于农田水利渠道水的流速不是太大，设计的施工要满足实际的要求，主要取决于坡面开挖时是否存在欠挖现象和衬砌机工作时的工况在混凝土施工过程中安排一个专人在混凝土趟铺时用对混凝土的厚度量测，若发现超浇部分及时在要求误差范围之内进行衬砌机高度的调整。

3.4 止水缝的施工处理

在对梯形混凝土衬砌进行设计施工时，对于渠道止水缝的设计是一个至关重要的环节，止水缝是在对渠道进行衬砌设计施工时，根据具体的设计施工要求，通过专业技术处理而预留的隔离缝。隔离缝能够有效的释放造成渠道受力变形的能量，防止由于大气中的气体温度变化或者由于地基本身的缺点从而在渠道上产生随意性的裂缝。除此之外.止水缝还能够起到减少渠道漏水，增强水渠防渗功能的作用。

3.5 水利渠道防渗工程的质量控制

混凝土在使用时要进行强度的测定。因为混凝土有一定的离散性，即使达到标准也有可能在施工中发生质变，所以强度的测定是很有必要的。混凝土的离散性主要和原材料有关，原材料的变异将会直接导致混凝土强度的下降。因此对原材料的管理至关重要，决不能出现不合格的原料或长期存放的。对原料的购进与存储应及时的汇报，采取相应的管理方案，保证原料的质量，进而保证了混凝土的强度。

减少混凝土中的有害物质。原料中含有一定的有害物质，如果超出规定范围的话，就会降低原料的水化，在后期配制成的混凝土强度也会大大降低。减少原料中的有害物质，能够降低混凝土原料在水化中的非正常变化，防止混凝土出现结块，软硬不均的现象。如果混凝土中出现松散的颗粒，就需要加大水量，绝不能用一些有机水进行搅拌，这样会使混凝土表面形成盐霜。对于混凝土的原料来讲，由于原料配合的比例而使混凝土变质从而降低强度，主要是含水量与沙石比重的变化所影响的。

4 总结

到目前为止，我国的水利渠道防渗工程已经取得了不错的成果，针对防渗工程中所涉及到的防渗材料的选用以及不良土质的处理都影响着渠道防渗的效果。如能积极实施防渗工程，减少渠道渗水量，是水利工程渠道防渗的重要任务。