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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。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
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
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
关键词:土工合成材料;引黄灌区;渠道防渗
中图分类号:TU5 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2015)013-000-01
韩墩灌区全程土渠时代水渗漏严重,过水能力低造成渠道淤积,清淤任务繁重;灌区土地盐碱化严重。自节水改造以来,过水流速大幅提高,土地盐碱程度降低。因总干渠底未做抗冲防护,流量加大时渠底冲刷明显,渠道中线及弯道凸岸冲刷尤为严重,常导致设计渠底下0.5m深处的防渗塑膜被冲烂泛起。因长期小流量低水位引水使得渠底两侧淤土逐渐增厚密实,遇大流量时中线刷深,防渗膜被冲出后丧失防渗能力。如何依据实际条件调整设计思路,将是灌区续建工程亟需解决的重要环节。
一、土工合成材料应用的影响分析
1.对节水防渗的积极影响
灌区地处黄河下游冲积平原,地势平坦,为人工开挖所成,为地上或半地上型渠道,引水方式为自流输水,筑堤土质偏松、透水性强。土工合成材料作为天然材料及传统材料的代替材料大量应用于渠道衬砌工程有多年历史,如替代茹土的防渗土工膜、替代砂砾反滤料的针刺无纺布。土工合成材料与其他材料相比具有抗腐蚀、施工简便快捷及工程造价低等诸多优势,解决了以往不易解决的工程难题。由于渠道引水具有季节性、阶段性,停水后渠内不存留静水,对于野生动物的迁徙、水生生物的生存不产生负面影响;衬砌后对于沿渠树木生长未见影响;对于周边农耕地的无碱化改良有积极作用。
2.运行中的经验教训分析
防渗工程使用塑膜、编织袋、土工织物、无纺布、聚苯板等大多属不可降解物,因采用握手搭接,整体性差,经水流冲烂泛起后至下游或田间对环境造成污染,既成污染难以弥补。改扩建工程时对既有工程使用的合成材料拆除且未作回收处理,使之成为废弃料造成污染。
总干谷家节制闸至季姜渡槽段20.65km渠段边坡采用塑膜防渗,因塑膜存在易被刺破,与土的摩擦系数小等缺点,加之边坡设计坡度较大、未采取保温措施,运行后出现边坡鼓胀,砼板塌落泛起,板间杂草丛生的现象。各引水口在引水时,受挑流影响,口们下游边坡及底部齿墙受水流冲击明显,加上冬季冻融循环作用,衬砌及防渗结构遭受损坏。
3.对渠系建筑物的安全隐患
在节制闸、橡胶坝下游排水处使用针刺无纺布替代沙石反滤料,经运行数年后,部分下游底板、海漫塌陷。经查验,发现所有排水管全失效,渗水另由下游海漫溢出,带走细颗粒造成结构损坏。经分析,怀疑无纺布透水性,对无纺布做透水性试验。将河水倒在无纺布上,反复数次后,无纺布丧失透水性。究其原因,是无纺布本身缺陷导致过水细颗粒堵塞布间孔洞,使其失效。
二、改良措施
1.完善规划设计,延长工程使用年限,减轻污染
工程规划须具有前瞻性,若客观条件不成熟,决不仓促上马工程,避免急功近利。最大程度延长工程使用年限,降低环境污染。边坡采用塑膜防渗渠段在改建时可考虑缩窄渠道断面,加大坡比,改用热熔粘接的复合土工布,整体性好、防冲能力强,抗拉强度和抗穿刺能力优于塑膜;无纺布表面粗糙,增大了接触面摩擦系数,利于砼板及自身的稳定,并兼具水平导水的性能。维修翻建时宜成片替代塑膜,做好衔接。
工程翻建时尽量回收利用原防渗材料,能不拆除就不拆。如聚苯板作为保温材料用于护坡防冻,效果远不如采用砂砾料理想,而砂砾料造价高,改建时可考虑不拆除原衬砌;新衬砌可覆盖原结构,原结构经处理后充当新结构的保温层。不同防渗材料宜根据不同部位的水力特点结合使用。
2.条件容许则尽量与天然建筑材料组合使用
实践证明,天然建材经得起时间考验,对生态环境基本无害,可就地取材,重复利用性强。即便天然建材比合成材料造价稍高,也优先考虑使用天然建材。在防渗材料选用调查时应广开思路,以适宜的原则开发利用造价低廉、用量节约的防渗方案,减少自然资源的无谓浪费。
3.注重衬砌结构对防渗设施的保护
衬砌结构在防止渠道冲刷、淤积及坍塌的同时应做到保证自身及防渗、保温结构的安全,节约投资,减轻工程迁占,降低维护费用。提高设计及机械化施工水平,防止衬砌结构因外力、伸缩变形、冻胀等原因遭受损坏后松动脱落,进而导致保温、防渗设施失去防护。
三、发展趋势
1.可降解的土工防渗材料
水利工程关系国计民生、百年大计,应杜绝使用淘汰技术及劣质、非环保产品。在当前土地、水资源空前紧张的现实,土工防渗膜仍将是采用最多的水工防渗材料。着重研究开发可降解、无污染的土工防渗材料,达到既可防渗、又不污染生态的目的。如设计时预留一定的淤积量,使用可降解土工防渗膜,经降解后,又经一段时间运行,渠底淤积物将形成一定厚度的防渗层。淤积物作防渗体不破坏生态,同俱功效。
2.结合实际应用防渗新材料
(1)防渗复合土工合成材料黏土垫。利用膨润土的膨胀性防渗,以土工织物承载和护面。具有土工膜所有优点,具自愈合功能,抗张应变、抗干湿循环和抗冻融循环能力强,搭接方便、铺设简单、施工速度快。
(2)改性沥青砼。沥青砼具有高抗渗性、变形能力好、低温柔性和裂缝自愈合功能等优点。可以适应冻胀变形,具保温性、价格低廉。随着技术的发展变化,解决了低温抗裂性差的难题,有推广价值。
3.探索采用新型防冻胀技术
刚性材料衬砌渠道在寒冷地区易冻胀损坏。经过长期试验实践,“允许一定冻胀位移量”的工程设计标准和“适应、削减或消除冻胀”的技术措施因实施效果较好得到推广,且造价降低。随着设计标准的提高,还将进一步降低运营成本。高分子防渗保温卷材(SDM),吸水率小,保温效果较稳定,耐久性好,运输、施工方便,还可与无纺布复合,兼具防渗、保温、平面导水等综合功能。
4.积极推广机械化施工技术
新材料与新技术的推广与施工技术和施工机械的研制及应用密不可分。防渗施工当前正迈向半机械化及机械化,新型机械设备的研制应用,对提高衬砌防渗质量、加快度、降低造价和提高效益具有基础性作用。
参考文献:
[1]何武全,邢义川.渠道防渗抗冻新材料与新技术[J].节水灌溉, 2003(1).
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。
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。
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
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关键词:合成材料;岩土工程
合成材料在在施工中由于其施工强度高、质量轻便、耐腐蚀性能高、运输方便和造价低廉等优势成为当前建筑工程施工的主要材料方式。其是高分子聚合物为原料制成的各种人工化合材料的总称,更是具有着高强的物理化学性质。在当前社会技术不断发展的过程中土工化合材料不断的被应用在各种工程施工中,成为施工材料中应用最为广泛的几种材料形式之一。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,其在制作的过程中主要是由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种形式的聚合物为主要的基础材料进行分析和应用的。近年来,随着水利工程施工的日益广泛,各种水利工程质量要求不断的提高,成为施工中的主要影响和制约因素。随着当前社会发展过程中,各种技术手段的不断应用,被广泛的应用在水利工程大坝防渗与导渗之中,成为水利工程施工的重点形式。更是为工程施工质量的提高奠定基础。
1、复合土工膜在大坝施工中的应用
土木混合材料在当前的使用过程中主要用于:堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙、透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙、混凝土坝和土坝的防渗体、渠道的衬砌防渗和施工围堰的防渗等诸多方面。复合土工膜是土工合成材料的一种,一布一膜、二布一膜、三布一膜等到不同产品。现在把防渗土工合成材料的铺设技术和防渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题等方面进行分析和研究。
在坝体工程施工中,各种故障问题涉及的不单单是几个家庭,更是千家万户的问题。在现代水利工程建设施工中,企业质量控制与管理水平是企业在行业内发展的关键。
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。
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.
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。
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。
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。
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。
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。
关键词:市政道路 施工 软土地基
中图分类号:U416.1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)12(a)-0-01
影响水土流失的因素来自自然与人为两个方面,前者如气象、地形、地面组成物质、植被等,后者如不合理的利用土地、滥垦、滥牧、破坏植被等。降水和风、尤其是暴雨和大风,是引。起土壤侵蚀的动力条件。地形是侵蚀的对象和侵蚀发生的场所,一般而言,山区侵蚀强,平原侵蚀弱;坡度越大,侵蚀越强;沟谷密度越大,侵蚀也越强。地面组成物质、植被和各种不合理的人为因素,通常都决定地表的抗侵蚀能力,这些地区把包括人为在内的各种诱发水土流失的因素集成到一起。
1 软弱地基
1.1 软土
软弱地基是指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。特殊土地基是指由湿陷性黄土、膨胀土或红黏土等构成的地基。软土是淤泥和淤泥质土的总称,它是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积,经生物化学作用形成。软土的特性是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。在外荷载作用下地基承载力低、地基变形大,不均匀变形也大,且变形稳定历时较长,在比较深厚的软土层上。设计时宜利用其上覆较好的土层作为持力层;应考虑上部结构和地基的共同作用;对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件等进行综合分析,再确定建筑和结构措施及地基处理方法。
1.2 冲填土
冲填土是指整治和疏浚江河航道时,用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹杂大量水分,吹到江河两岸形成的沉积土,南方地区称吹填土。以黏性土为主的冲填土,因吹到两岸的土中含大量水分且难以排出而呈流动状态,这类土是属于强度低和压缩性高的欠固结土。以砂性土或其他粗颗粒土所组成的冲填土,其性质基本上和粉细砂相类似,不属于软弱土范畴。冲填土是否需要处理和采用何种处理方法,取决于冲填土中颗粒组成、土层厚度、均匀性和排水固结条件。
1.3 杂填土
杂填土是指由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。杂填土的成因很不规律、组成的物质杂乱、分布极不均匀、结构松散,因而强度低、压缩性高和均匀性差,一般还具有浸水湿陷性。即使在同一建筑场地的不同位置,其地基承载力和压缩性也有较大差异。对有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料,未经处理不应作为持力层。
2 市政道路施工中软土路基施工存在的问题
填方路段应将路基范围内的树根全部挖除并将坑穴填平夯实。若坡脚附近地面横坡比较平缓时,可在坡脚处作土质护堤或干砌片石垛护堤,护堤最好用渗水性土填筑,但用于路堤相同的土填筑亦可。一般的土和石都可以用作路堤的填料,用卵石、碎石、砾石、粗砂等透水性良好的填料,只要分层填筑,分层压实,可不控制含水量;用黏性土等透水性不良的填料,应在接近最佳含水量情况下分层填筑与压实。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软黏性土总称为软土,而把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称为泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性,但它的渗透性强,受荷后能够迅速固结,工程处理比较容易。如果对软基处理不当,不仅增加工程量,耗资过高,拖延工期,甚至可能会造成工程失败。为了解决这个问题,人们在长期的建设实践中,积累了许多的经验,研究出许多的先进技术,塑料排水板法加固软基就是其中之一。所有运至工地的材料必须分类堆放,妥善保管,按有关标准进行质量检验;不合格材料不得用于工程。软基处治施工包括以下4个环节:(1)对地质资料,土工试验的详细检查,对设计图和实践经验的调查研究;(2)室内试验和现场试验;(3)施工现场监测和观测数据收集;(4)反复分析,验证设计,监测工程安全。因此,一些国家还按照地理区域或流域设立环保派出机构,使管理工作协调、统一、扎实有效。这些经验是值得认真借鉴的。
3 市政道路工程中软土地基的施工措施
(1)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。土工合成材料之间的连接应牢固,在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度,且其叠合长度不应小于15 cm。土工合成材料技术、质量指标应满足设计要求。土工合成材料的存放经及铺设过程中应避免长时间暴露或暴晒。与土工合成材料直接接触的填料中严禁含强酸性、强碱性物质。(2)土工合成材料的铺设不允许有褶皱,应用人工拉紧,必要时可采用插针等措施固定土工合成材料于填土层表面。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8 cm以内的路堤填料,其最大粒径不得大于6 cm。(3)土工合成材料摊铺以后应及时填筑填料,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。填料应分层摊铺、分层碾压,所选填料及其压实度应达到《道路路基设计规范》(JTGD30―2004)规定的要求。(4)铺设土工合成材料,应在路堤每边各留一定长度,回折覆裹在已压实的填筑层面上,折回外露部分应用土覆盖。(5)对于软土地基,采矿对地质-生态环境的影响严重而明显。不同类型的矿山企业的工艺特征和影响地质生态环境的技术强度不同,它们对地质生态环境的影响程度也有所差别。采矿过程形成的能量和物质的转移交换是影响矿山地质生态环境的主要因素,采矿对地质生态环境的影响表现在:土地资源的占用和破坏(露天采矿破坏土壤;废石堆、尾矿堆放占用土地;地面塌陷破坏土地);水文地质环境的破坏(海水入侵;区域地下水位下降);矿山废水对环境的污染,缝接强度应不低于土工合成材料的抗拉强度。从生态环境可持续发展视角看人的发展,应该在可持续发展中实现人的全面发展的多重目标。人的全面发展的目标是多重的,有经济的、政治的、文化的目标,也有自然的目标。
4 结语
软土地基有极大的危害性,它可造成构造物不同程度的破坏,严重者不但影响使用,甚至造成建筑物的彻底报废。质量监督是工程管理中的基本职能。加强指导与服务,促进市政道路不良地段的质量监督是新形势下应坚持的工程管理对策之一。长期的工程管理实践证明,对软基处理不当路的中心沉降过大引起涵管弯曲和路基路面横坡变小等问题将会使路基沉降过大,导致路堤失稳路面开裂。因此,从高标准、高质量的使用要求出发,合理、可行地处理好软土地基,已成为道路建设必不可少的一个环节。