土工合成材料精選(九篇)

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第1篇：土工合成材料范文

關鍵詞:公路工程;土工合成材料;施工技術

1土工合成材料介紹

土工膜袋、土工網、土工網墊、土工格柵等都屬于土工合成材料。在制造土工合成材料時，首先需要加工聚合物原料，使其形成絲、短纖維、紗或條帶，然后將其連接制作形成平面結構。有紡土工織物和無紡土工織物是按照制作方法分成的兩大類土工織物材料，兩者排列形式存在一定不同之處。有紡土工織物交織的方式為正交或斜交的經線和緯線，而無紡土工織物是定向隨意排列然后加工形成的。土工織物的聯結方式主要包括三類，分別為化學聯結、熱力聯結和機械聯結。重量輕、連續性好、施工方便、抗拉強度高、耐腐蝕、抗微生物等都是土工織物突出的特點。由于土工合成材料的抗拉力學性能較好，尤其是土工布和土工格柵，可以在工廠批量生產，質量便于控制，當前在土木工程各個領域中已經得到了較為廣泛的應用。土工布在公路工程中主要用以路面罩面的形式應用，可以將路面發射裂縫發生的概率降低，有助于反射裂縫發生和發展的控制。在公路工程軟土路基中，利用土工格柵還能夠達到快速固結地基、地基承載力優化的效果。

2土工合成材料的基本功能

隔離、加強、排水、過濾是土工合成材料的最為基本的四個功能。在公路工程中，土工材料廣泛地應用于路基排水、防護、裂縫防治等工作中。不同的材料的性能存在一定差別，但是其基本功能相差不大。

2．1隔離功能

在不同材料的交界面鋪設土工合成材料能夠達到隔離的作用，避免這些材料相互摻雜。通過設置土工合成材料，能夠實現擴散應力的作用，從而均勻控制地基土沉降量，為地基排水固結創造有利條件。

2．2加強功能

在地下鋪設土工合成材料能夠實現材料和土層摩擦力的增強，進而將拉伸強度提高。通過鋪設土工合成材料，能夠約束材料變形，增加土工合成材料復合體在外表上層的強度，達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點之一，在土體內部埋設土工合成材料能夠借助材料的平面滲透性將土體中的水分排出，讓內部水沿著垂直于平面的方向流動。

2．4過濾功能

相比于過去天然骨料過濾層，土工合成材料的過濾排水作用、功能形態都有著很大的改善。土工合成材料可以利用被過濾土層中形成的濾餅層打到過濾的效果而不是利用自身的透水性進行過濾。換言之，土工合成材料并不需要自身具備較強的透水性，通常只要是相鄰土透水系數的十倍就可以滿足工程過濾功能的要求。

3土工合成材料在公路工程中的應用

3．1路堤加筋及軟弱地基的處理

如果公路所在地區為軟土地基，那么在高填土路堤施工中會導致表面受到側向土壓力的影響出現水平剪應力，進而可能發生路堤位移、失穩等不良現象。通過在路堤中使用土工合成材料可以利用加筋作用將路堤的穩定性有效提高，從而將路堤不均勻沉降問題大大減小。通常可以在堤身底部鋪設土工合成材料完成加筋工程施工。其中土工格柵嵌入到土體中能夠緊密貼合土體，利用自身較高的強度以及材料和土體的膜材料實現路堤或者軟弱地基強度優化的效果。熱熔擠壓方法也是制作土工格柵的一種常用方法，和冷拉格柵相比，熱熔擠壓方法制作的格柵各項性能有所降低，所以在質量要求較低的公路工程中可以應用熱熔擠壓土工格柵。近些年土工格柵材料也在不斷改進創新，當前有一種纖維土工格柵主要是由滌綸或者玻璃纖維制作而成，有著較強的強度和較低的延伸率，在公路工程中可以發揮良好的效果。

3．2臺背路基處理

橋涵、隧道等是公路工程建設中常見的構造物，在此類建筑物修建時如果沒有合理處理臺背路基填土很容易導致剛度出現較大的差異，進而導致臺背出現不均勻沉降的問題，久而久之，路橋結構穩定向降低，橋頭跳車問題嚴重。在臺背路基處理中合理地應用土工合成材料能夠將回填材料和構造物形成一個整體，將不均勻沉降問題發生的概率大大降低，從而將公路工程的施工質量提升。當前土工泡沫聚苯乙烯塊是公路工程臺背路基施工處理中常用的材料，它能夠填筑或者換填臺背路基材料，可以將路基的自重大大減小，有助于路基穩定性的改善，降低發生橋頭跳車的現象。

3．3路基防護

公路工程中路基是非常重要的一部分內容，路基防護主要包括兩方面內容，一是沖刷防護，二是坡面防護。對于土質坡面的防護措施常用的包括拉伸網草皮、固定草種布以及網格固定撒種等;在防護巖石邊坡時常常采用的防護方式包括土工網或土工格柵;在防護沿河路基時常常采用的防護方式為土工織物軟體沉排、土工模袋。通過沖刷防護能夠將路基穩定性提升，通常可以采用直接加固的方式急性坡岸的沖刷防護。另一種間接防護主要是將水流的方向、速度等進行干預。當前土工網墊、土工格室、土工格柵等都是常見的路基防護措施。土工網比土工格柵強度低，但是有著更小變形量，所以此類交叉黏結的復合土工材料在坡面防護中得到廣泛應用。在路基沖刷防護工程中應用土工網需要配合填充土石、混凝土材料等，將其剛度和側限提升，保證結構整體的穩定性。

3．4排水

排水是公路工程中非常關鍵的一項工作，其直接影響著公路結構整體穩定性。在公路防排水施工中，土工合成材料能夠將結構的排水能力改善和提升。將土工合成材料應用于公路工程中能夠充當排水體和過濾體，當前土工復合材料、土工模袋等常常在暗溝、滲溝中應用，是公路穩定性提升、路基排水性能優化的常用方法。在應用土工模袋時，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強度的結構，在地基或者護坡中可以應用此結構。和設置泄水孔相比，土工模袋的施工更加便捷，并且反濾和排水效果更好。可以用薄形的土工織物包裹土工復合排水材料，實現土工織物排水性能優化、降低排水結構內部滲透入小顆粒的概率，避免阻塞排水通道。在路基路面縱橫向排水系統中或者支擋結構墻后的反濾排水系統中可以應用復合土工排水材料。

3．5對新、舊路基銜接應用

公路工程改擴建施工各種常常需要進行新舊路基路面的銜接，在結合位置非常容易出現的一種現象就是不均勻沉降。可以說，不均勻沉降已經成為困擾公路改擴建施工的一大難點。如果施工人員沒有合理處理新舊路基接合位置，一旦在后期運行中發生錯臺現象就會進而造成開裂，對公路質量安全產生嚴重不良影響，甚至引發交通事故。為了將不均勻沉降問題盡量減少，需要合理處理新舊路基交接部位。首先需要處理新路基部分，然后按照臺階形狀挖掘原路基，開挖按照0．5～0．8m臺階高度、1．0～2．0m臺階寬度逐級完成，到最后一級臺階寬度應當≥2m。然后將土工合成材料順著路線鋪設，將其鋪平扯直，避免重疊、扭曲、褶皺。新路基鋪設的土工合成材料長度大于2m從而實現土工合成分別落在原路基和新路基尚，盡量保持新就路基填料一致。采用分層填筑的方式填筑臺階，逐層壓實。

3．6對隧道內的路面應用

隧道內巖層局部會存在較高的水位和較大的水壓力，容易出現地下水反滲的情況，如果沒有采取有效的排水設施，那么長此以往會導致路面遭受地下水的浸泡腐蝕，影響路面結構。隧道路面的結構層大多為混凝土材料，基層防水性不佳，將土工合成材料鋪設在混凝土路面和基層之間，同時做好排水管的設置可以有效避免地下水對路基產生侵蝕，降低地下水對路基路面的影響。土工合成材料能夠將反滲的水繞到兩側排水溝中將路面干燥性提高，保證通車安全。

4結語

在公路工程中，土工合成材料能夠解決很多施工中的難題，能夠達到排水、加固、隔離等諸多效果，有助于工程成本的控制，有助于施工效率和工程質量的優化。當前土工合成材料已經在很多公路項目中應用，取得了良好的效果。在未來發展中，應當進一步改進創新，提升土工材料的各項性能。

參考文獻:

［1］馬凌，蔣朝旭．農村公路水泥板塊“白改黑”界面材料性能研究［J］．中國公路，2020(20):106-107．

［2］李曉朔，黃敬云．高速公路路基施工中土工格柵技術的應用［J］．交通建設與管理，2020(05):92-93．

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

［4］孫守寶．加寬土工格柵加筋施工技術在公路路基中的應用［J］．四川水泥，2020(03):36．

第2篇：土工合成材料范文

【關鍵詞】加筋；土工合成材料；加筋土擋墻；加筋土坡；加筋土墊層

1、概述

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，是巖土工程應用合成材料產品的總稱。土體的抗拉強度為零，使用加筋技術就是在土體中的拉伸變形區按一定方向鋪設筋材，這些較高拉伸模量和抗拉強度的筋材就構成一種復合材料，從而以增強土體的強度和穩定性。近些年來，土工合成材料加筋技術已廣泛應用于水利、公路、鐵路、港口、建筑等部門的巖土工程中。

2、加筋技術機理

（1）擴散應力，加筋墊層的剛度較大，有利于上部荷載擴散并較均勻地傳遞到地基土層上；

（2）調整不均勻沉降，加筋墊層加大了壓縮層范圍內地基的整體剛度，便于調整地基變形；

（3）增大地基穩定性，加筋墊層的約束，限制了地基土的剪切、側向擠出及隆起。

3、土工合成材料加筋技術的工程應用

3.1 土工合成材料加筋技術在公路工程中的應用

作為試驗工程，我國某高速公路k81+80～k81+180路段，采用了粉噴樁結合CE131土工格網進行軟土地基加固，結果證實明顯減少了路基的沉降量。后來工程施工中，采用水泥粉噴樁處治某高速公路 k127+305～k127+650 路段的飽和軟粘土地基，在樁頂鋪設一層砂礫墊層和一層土工布，再鋪設兩層土工格網，土工合成材料（土工布、土工格網）層間填土。我國較早使用樁承土工合成材料加筋墊層法的工程實例是南—昆線永豐營車站的軟土地基加固，當年初原站場路基竣工后不久，就發現線路左側水田隆起，路基多處變形嚴重并下陷開裂，多處漿砌片石護腳墻損壞。經勘探后查明，地基硬殼層下分布多層淤泥質粘土及層間硬粘土層，其下更有一個較厚淤泥質粘土層，地基變形正是由于此兩層淤泥質粘土含水量大、各項物理力學指標極低導致。為確保鋪架工期及考慮地層的復雜性和特殊性，決定采取三項加固措施：（1）線路向右側移動30 m；（2）采用粉噴樁加固軟土地基，減少樁的數量和深度；（3）為增加路基早期穩定性，加快填土速度，可以增設2～3層CE131型土工格網于軟土區的路堤下部。對該段公路從填土開始到通車后的兩個階段進行了總共為時38個月的觀測，觀測結果表明，沉降和位移值都在設計范圍之內，而且在填土達到設計標高10個月后不再有較大的發展，說明路基已趨向穩定。全站路基填土只用了4個月，為全線鋪軌贏得了工期。這些工程實例都表明，應用土工合成材料加筋技術可處理復雜地基，縮短工期，經濟效益高。

3.2土工合成材料加筋墊層作地基處理

本例為一座直徑15m的鋼筋砼圓筒倉，倉的基礎為埋深-3.5m、直徑20m的鋼筋砼整體筏板。根據地質勘探資料，第2層粉質粘土層為持力層，fk= 230kPa，地下水位約在地下2m左右。根據設計提供資料，0.00m以上結構向基礎傳下總荷載90000kN，基底壓力P = 357kPa。而該持力層地基承載力設計值為f，經計算為309kPa。由于P>f，說明選用-3.50m處作持力層的天然地基方案不能滿足要求。該工程的處理方法則是，必須改用樁基等深基礎方案， 或進行地基處理。經分析研究，決定采用土工合成材料加筋復合碎石墊層進行地基處理的方案。設計選用厚度為2.00m的加筋復合碎石墊層，施工過程中，每碾壓0.50m的碎石墊層鋪設1層土工筋帶，共鋪三次。

本工程加筋復合碎石墊層的主要施工工藝有：碎石墊層鋪壓和土工筋帶布設。

3.2.1 碎石墊層施工

首先確定材料要求及最佳配比，圖紙設計提供材質及配比參考： 2～5cm耐風化的硬質砂巖、灰巖等碎石，可摻入30%中粗砂，砂石含泥量不大于5%以保證碾壓密實。

施工要點：（1） 清理干凈基底表面浮土、淤泥、雜物，并做好排水措施。（2）將計量好的各組分材料攪拌均勻后，運入坑中，并逐層鋪設碾壓。每次鋪厚度不應小于300mm，按標高進行攤平，每500mm層分兩次施工。選用12t振動壓路機進行碾壓，先振動碾壓1遍，然后再往返壓實5遍。要求不得漏壓，碾壓輪跡前后次至少要重合一半，直至碾壓到兩次的沉落差小于1mm才停止該階段的施工。（3）圓柱邊緣部分碾壓的密實性在施工中是很重要的一個環節，而碎石墊層設計上為圓柱體，從受力角度看是無須滿坑充填，加之土方開挖時會造成邊坡放坡，故要注意在邊緣部分用袋裝碎石圍堵，裝袋時不要太滿；而且在壓實前用粘性及含水率較好的土進行回填夯實，與碎石墊層同標高。

碎石墊層壓實度的檢驗分析。采用大密度法檢驗墊層的壓實度。根據要求，最大干密度應該大于20.5～21kN/m3，壓實系數應不小于95%， 即試驗干密度要達到19.5kN/m3以上。本工程面積為452m2，根據要求，檢驗點數多于1個/100m2，每500mm層厚需要檢驗5點。通過20點檢驗數據來看，以上的材料配合比和施工方法是完全可以滿足的，許多抽樣點干密度在22kN/m3左右，超過設計要求。經分析對比，影響干密度數據的因素有：各組分的級配， 干密度偏低一般是有細骨料含量大于試配的最佳級配含量造成的；含水量， 碾壓法中良好的含水率，是自然狀態下骨料含水量在8%左右。碾壓時，干密度偏低可能是碎石含水率過大導致的。

3.2.2土工筋帶的施工

（1）材料要求。本工程土工筋帶選用產自重慶永固工程拉筋帶廠的高分子塑料鋼塑筋復合拉筋帶， 筋帶規格為寬×厚=50mm×2.5mm ，內含單排32根細鋼絲，標準其拉強度與斷裂延伸率分別達到120MPa和1.7%以上，筋帶分散層布置，呈間距250mm×250mm的方格狀。為了均勻擴散應力，注意每層鋪設方向相對于下一層方向旋轉60度。

（2）施工工藝。必須保證基層干凈、平整才能進行筋帶鋪設布置，可用砂找平表面凸凹不平的部分，并撒上灰線以確定鋪設位置；鋪設時保持筋帶平整的自一端向另一端進行，松緊適度，防止褶皺、卷曲，按設計要求將端部用袋裝碎石壓好，卷回釘好土工筋帶并壓袋，卷回長度不小于1.5m，釘子不少于3 根，在縱橫交叉點每間距500mm釘釘固定，筋帶在中間的搭接長度不小于1m，并用3根釘連接；然后鋪20mm厚砂保護筋帶， 以防止碎石對筋帶造成頂破、穿剌、擦傷等；而且，為了防止筋帶暴露暴曬，應該盡快施工上層碎石墊層，。

4、結語

土工合成材料加筋技術引入我國才接近30年的時間，但發展迅速，已經廣泛的應用于很多部門多個方向， 在實際施工中，如在青藏鐵路工程、長江防波堤、重慶加筋岸壁、京滬鐵路客運專線等工程的興建中已廣泛應用加筋技術，并取得很大經濟效益和社會效益。當前土工合成材料無論從品種還是質量上都有了很大的豐富和提高，這都離不開對該技術的深入研究和實際應用的總結，近年來的土工合成材料應用技術規范的國家標準和行業標準就是在大量總結研究的基礎上頒布的，而這些標準的頒布也標志著此項技術走向成熟，可以獲得進一步的推廣。但是，由于起步時間較晚，加之應用領域廣， 國內應用加筋技術的現實情況仍然是理論落后于實踐。目前還存在一些亟需解決的問題：材料控制儀器和測試方法還未統一；對土工合成材料與土相互作用的機理不能說完全清楚；設計方法有的還不夠完善；試驗和觀測還有些技術困難等。這些問題還有待繼續深入研究和交流合作， 來充實、完善、提高土工合成材料加筋技術。

參考文獻：

[1]姜曄.土工格柵在碼頭陸域軟基處理中的應用[DB?OL].中國土木土工合成材料交易網—應用文庫，2012，3.

[2]劉漢龍，吳維軍.土工織物加固堤防非線性有限元分析[J].巖土工程學報，2003，24（1）：79282.

第3篇：土工合成材料范文

關鍵詞: 土工合成材料 加筋土擋土墻 設計 破壞

中圖分類號：TU476+.4文獻標識碼： A 文章編號：

1 擋墻的破壞形式

土工合成材料加筋土擋墻的破壞形式主要有三類: ①外部穩定性破壞; ②內部穩定性破壞; ③加筋土擋墻的變形破壞。目前國內外加筋土擋墻的設計主要是基于①、②進行穩定性驗算的。

外部破壞一般表現為結構的整體失穩、傾覆等, 其力學行為與重力式擋墻相似, 破壞的主要表現形式有平面滑動、傾覆破壞、地基破壞和深層滑移。內部破壞發生在加筋土體的內部, 主要表現為拉筋材料的拉斷破壞、拔出破壞以及由于拉筋和面板連接處的局部應力超過構件的構造強度發生的連接件破壞。變形破壞是指加筋土結構雖未發生整體失穩, 但由于其變形過大而喪失正常的使用功能, 主要包括加筋土擋墻墻面的過大變形和地基的沉降破壞兩種形式。在實際工程中, 加筋土支擋結構的破壞往往表現為綜合性的破壞,各種破壞形式互相交叉、互相轉化。

2 設計方法概述

土工合成材料加筋土擋墻的設計方法很多, 但可歸納為極限平衡法、極限狀態法和有限單元法三種。極限平衡法和極限狀態法是用于分析加筋土擋墻極限破壞時的穩定安全系數, 有限元法則用于分析加筋土擋墻在工作應力狀態和極限破壞狀態時拉筋材料的拉力分布與土體變形情況。一個完整的加筋土擋墻的設計分析應包含極限平衡分析、工作應力狀態分析及墻體變形量的估算等內容。

2．1極限平衡法

目前, 土工合成材料加筋土擋墻的設計方法普遍采用極限平衡分析方法。該方法是對加筋土擋墻進行穩定性驗算, 即分析計算墻體整體結構內、外部穩定破壞所需的拉筋材料強度及應力分配。外部穩定性設計分析是將加筋土體視為具較高強度的復合土體, 再依據傳統重力式擋土墻外部穩定性設計分析方法進行計算。內部穩定性設計分析是以錨固楔體法為基礎的設計方法, 先假設側向土壓力分布狀況, 再計算不同深度處平衡該側向土壓力所需的拉筋材料的強度及應力分配。

德國建筑研究所的DIBt ( Deutches Institutefur Bautechnik) 設計方法已在歐洲廣泛使用, 并流行到其它地方。該方法基于錨固楔體法, 但其又有自身的特點。加筋土體墻背側向土壓力設計采用庫侖土壓力理論, 土體強度采用有效內摩擦角, 基礎承載力則采用Meyerhof 分布形式。計算時考慮了改進的太沙基承載力公式, 且考慮由主動土壓力產生的合力偏斜作用。內部穩定型分析采用雙楔體法, 先估計拉筋的布置, 只著重考慮拉筋的拔出破壞, 采用的破裂面是折線型的,假設滑動面上部沿加筋體邊緣且在墻面的不同高度

處, 每隔3°即有一個計算面。此外還有兩種特殊的面,在兩層拉筋之間而不與拉筋相交的面以及滑動面為拉筋面, 見圖1、圖2。按照以上各個不同的計算面來驗算拉筋的拔出穩定性, 從而確定拉筋的布置。

極限平衡法簡單、易行, 所以設計單位多采用該方法。但是由于極限平衡法需要對拉筋、土體、滑動面做出許多假定, 加上人為隔離強度與變形, 與實際情況差異較大, 導致極限平衡法計算結果精度較差, 只能將極限平衡法看作半經驗半理論的方法。因此, 通過積累工程經驗和進行試驗研究、理論分析, 對極限平衡法進行合理的修正, 使其更接近工程實際。

2．2 極限狀態法

在極限平衡設計方法中, 直接以土的峰值強度( 或殘余強度) 為指標, 給定一個保證結構不發生破壞的總體安全系數, 沒有或很少考慮結構的變形。而對于廣泛應用的土工合成材料加筋土擋墻來說, 如果在設計中不考慮其變形, 顯然是不合理的。

極限狀態法自20 世紀80 年代在結構工程中開始使用, 90 年代在巖土工程得到應用。在極限狀態法中, 一個特點是同時考慮強度和變形, 即臨界極限狀態ULS( ultimate limit state) 承受靜載荷與活載和功能極限狀態SLS( serviceability limit state) 。另一個特點是引入風險系數( 即分項安全系數) 來代替整體安全系數。對基于極限狀態設計方法的土工合成材料加筋土擋墻來說, 一是可以考慮不同極限狀態下的各種材料之間的應變兼容性, 同時還可以考慮內外部環境對材料耐久性的影響。

隨著土工合成材料在加筋土結構中的應用和發展, 其特殊張拉應變特性要求設計上將加筋土結構的邊界變形及內部應變協調性直接( 而不再是間接) 作為設計準則來控制和評價結構設計。極限狀態設計法的設計思想因此應運而生, 其核心是引入了臨界極限狀

態分析、功能極限狀態分析以及分項修正系數PF( Partial Factors) 的概念。規范BS8006(1995)/FHWA(1997)/AASHTO(1997)/NCMA(1997)等部分采用了極限狀態法的思想或在不同程度上已初步解釋了極限狀態設計法以及分項修正系數的概念。按照BS8006, 對平面狀或條帶狀拉筋材料的加筋土擋墻來說, 其設計方法分為錨固楔體法與粘結重力式法( Coherent Gravity) , 采用的方法與拉筋材料的延伸性有關。BS8006 規定在所有設計情況下, 分項安全系數在考慮完全破壞的極限狀態下其值應> 1.0, 若改為功能極限狀態, 則其值為1.0; 設計荷載則由土體及拉筋材料的復合性質來提供阻抗能力, 土體強度乘以分項安全系數則為設計強度。拉筋材料若為金屬時, 其設計強度

僅需將材料極限抗拉強度除以分項安全系數即得; 至于土工合成材料拉筋, 則需將拉伸蠕變斷裂強度與拉伸蠕變應變控制強度分別除以分項安全系數后, 取最小者為設計強度。

2.3 有限元分析方法

土工合成材料加筋土擋墻的有限元分析是一個十分復雜的問題, 涉及到填料、拉筋、地基以及拉筋與填料和拉筋與地基的相互作用等因素。土工合成材料加筋土擋墻的數值計算方法主要分為三類: ①將拉筋單元與土單元分開考慮, 拉筋單元與土體單元之間設接觸面單元; ②拉筋與土體合成為一體, 作為復合材料考慮;③將拉筋作為外荷載考慮, 直接作用在土體單元上(僅土體單元)。與極限平衡法相比, 有限元分析的優越性是將加筋土擋墻的變形協調和應力平衡結合在一起, 克服了傳統的極限平衡法將兩者完全分開的局限。該方法不僅能計算出土體中各點的位移、應力、應變和應力水平, 提供受荷后土體與拉筋的應力場和位移場,還能在計算中考慮土體的非均質和非線性、土體與拉筋隨時間的變化、施工程序和荷載變化情況, 而且還可以模擬某些復雜性質和過程。這些都彌補了極限平衡法的不足, 但是由于有限元法的參數需要進行復雜的試驗來確定, 加上難以對破壞進行定量的判斷, 限制了有限元法在實際工程中的應用。

第4篇：土工合成材料范文

【關鍵詞】土工合成材料 應用現狀 發展趨勢

中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

土工合成材料是近幾十年發展起來的一種新型巖土工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面和各層土體之間，起著加強和保護土體的作用。雖然土工合成材料問世歷史不長，然而整個土木工程卻因之發生了巨大變化，許多土木工程領域中的新概念也應運而生。土工合成材料是一種多功能的材料，利用合成纖維高強性、整體連續性、良好水理性和抗腐蝕等特性，可開發成透水的工程材料。目前已在水利、公路、鐵路、工業與民用建筑、海港、采礦、軍工等工程的各個領域得到廣泛的應用。

一、土工合成材料的種類

土工合成材料（Geosynthetics）是一種新的巖土工程材料，它以人工合成的聚合物，如化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各層土體之間， 發揮增強或保護土體的作用。“土工合成材料”是一概括性術語，標識很廣泛的產品，土工合成材可分為土工織物、土工膜、復合型土工合成材料和特種土工合成材料等類型。目前已廣泛應于水利、水電、公路、鐵路、建筑、海港、采礦、軍工等各個領域的工程建設。

1、土工織物。土工合成材料是以高分子聚合物等制成的新型建筑材料。目前大致可分為：（1）有紡土工織物；（2）針織土工織物；（3）無紡土工織物；（4）復合土工織物。

2、土工膜。它主要是由透水性低的聚合物、瀝青以及合成纖維和織物另加一定的填充料和外加劑制成的材料。它具有很好的防滲和防水性能及很強的抗變形能力和耐久性。它的厚度一般為0.25~7.50mm，它主要有以下優點：（1）改進荷載分布狀況；（2）減少填料層厚度，并能滿足抗剪強度的要求；（3）限制土體的側向位移；（4）抗拉性能高，能避免產生裂縫；（5）增加土層剛度。

3、復合型土工合成材料。它包括土工格柵、土工網、超輕型土工合成材料、土工膜袋、土工墊、土工格柵等。常用的土工合成材料為前3種。

4、特種土工合成材料。土工特種材料包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網、土工石籠、土工管、土工模袋、三維網墊、E P S 等, 均由聚合物按需要分別以不同加工方法制成。如土工格柵是聚合物片材經沖孔和單向或雙向拉伸，形成具有條格形或長方形格柵狀的抗拉材料；土工帶由聚合物經擠壓拉伸，再加筋材復合制成的條帶抗拉材料；土工網由聚合物經擠塑成網或由粗股條編織或由合成樹脂壓制成的具有較大孔眼和一定剛度的平面結構網狀材料；土工模袋由雙層化纖織物(織造型)制成連續的不同間距(厚度)的平面袋狀結構材料。

二、工材料應用現狀

1、加筋

（1）加筋土坡

將土工合成材料(土工格柵或土工織物)加入土坡中可以起加筋作用。就加筋功能而言,同針織土工織物相比,土工格柵和有紡土工織物可以在較小的應變下發揮作用,針織土工織物則具有土工格柵和有紡土工織物所不具有的土工合成材料平面內的透水性。在實際應用過程中,可將不同的土工合成材料組合使用,使得加筋效果更加良好。例如可將針織土工織物與土工格柵疊合鋪設、針織土工織物與有紡土工織物疊合鋪設結合,具有加筋和排水功能;土工合成材料作為土坡內排水系統(豎向和水平向)和土工格柵、有紡土工織物結合。土工合成材料在加筋土坡中的應用前景是將土工合成材料作為含有活性炭纖維的載體,使土工合成材料成為具有導水性的填充聚合物或金屬纖維。從而,通過電泳、離子轉移和電滲改善加筋區內細粒土的性質。

（2）加筋土擋墻

與加筋土坡類似,加筋土擋墻可以形成直立墻面。加筋材料可以是土工織物,但采用更多的是土工格柵。土工合成材料在加筋土擋墻中的應用前景是在錨固區設置聚合繩、條帶和錨具(或土釘),將墻面單元通過加筋體錨固在錨固區。實質上,這一概念在20 世紀80 年代在我國的加筋土擋墻上已經采用。如果加筋土擋墻距巖體較近,也可以將錨具(或土釘)錨固在巖石上。

2、排水

土工織物主要是無紡織物，是良好的透水材料。無論是織物的法向或水平向，均具有較好的排水能力，能將土體內的水積聚到織物內部, 形成一排水通道，排出土體。較厚的針刺無紡土工布和一些具有較多孔隙的復合土工布都可以起排水作用。在巖土工程中很多情況下需要采取排水措施, 以降低滲透壓力，或加速土體的固結,或降低無壓滲流場的浸潤線的位置。過去所采用的常規措施是在適當的部位(如兩種透水性不同的土層的交界面，或土料與混凝土建筑物表面的交界面等)鋪放在碎石層進行排水。用土工織物則可取代這種碎石層。這種取代不僅可以收到排水效果，而且施工特別簡單(特別對傾斜或垂直方向的施工面) ，工程造價也可以大為節省。可用于土壩內垂直或水平排水，土壩或土堤中的防滲土工膜后面或混凝土護面下部的排水，埋入土體中消散孔隙水壓力，軟基處理中垂直排水，擋土墻后面的排水等。

3、防滲

（1）混凝土壩防滲

在混凝土壩的上游面粘貼土工膜。沿垂直方向每隔2 米設一水平不銹鋼槽,以夾緊土工膜。該方法的改善是先在混凝土壩上游面設置土工網格,然后將土工膜粘貼在土工網格上。由于紫外線和氧化作用,土工膜的壽命受到限制。如遇高溫,這些作用對大多數聚合材料的影響非常大。這方面的發展前景應是開發改善型的聚合材料,以提供壽命更長的土工膜。

（2）隧道防滲

現行的方法是將土工膜用于永久性混凝土里側的防滲體,與克重較大的針刺非織造土工織物一起,將水導入設在隧道底腳的排水出口,形成封閉的排水系統。然而,土工膜及其下面的土工織物的布置是很困難的。土工合成材料會從臨時的護頂下垂,在永久性混凝土襯砌施工時容易遭到破壞。土工合成材料應和永久性混凝土襯砌同時施工,以避免在永久性混凝土襯砌施工時損壞土工合成材料。將來的發展是開發壽命在100 年以上的土工合成材料,以抵抗隧道周圍的不利環境,因而施工方法的改進和材料的壽命是最關鍵的問題。

4、隔離

將土工合成材料放在不同的材料之間或同一材料不同粒徑之間及土體表面與上部建筑結構之間，使其隔離開來。當受外部荷載作用時,雖然材料受力互相擠壓，而由于土工織物在中間隔開，不使互相混雜或流失，保持材料的整體結構和功能。隔離用的土工織物必須有較高的強度來承受外部荷載作用時而產生的應力，保證結構的整體性。可用于道路基層與路基之間或路基與地基之間的隔離層，在土石混合壩中隔離不同的筑壩材料，用作壩體與地基之間的隔離體，堆場與地基間的隔離層等。

工程土工合成材料的發展趨勢

目前國內一些較大的工程，跨世紀工程中均不同程度地應用了土工合成材料。如長江三峽工程，長江口深水航道整治工程，上海浦東國際機場等，由此可以看出中國正成為土工合成材料應用與銷售的最大市場。世界各國對中國土工合成材料的應用與發展都十分關注，積極籌劃將設備和產品打入中國市場，這也充分說明中國土工合成材料市場的潛在能力很大。雖然近幾十年來土工合成材料總的發展趨勢是不管在產品的種類、數量和質量上都有大幅度的提高，而對這一新型材料的認識和應用還不普及，土工合成材料的利用和研究還比較少，有些材料的品種還是空白，與世界上的先進國家相比，還有一定的差距。但是隨著工程建設的大規模發展，土工合成材料的推廣應用必將在工程建設中得以迅速發揮，發揮巨大的經濟效益和社會效益。

四、結束語

土工合成材料具有其獨特的力學性能,應用范圍廣泛，各類土工合成材料已經應用到水利、土建所有的領域中。在某些種類的特定工程中應用土工合成材料，不僅可以減少造價，而且效果都優于其他材料。

參考文獻

第5篇：土工合成材料范文

關鍵詞：土工格室 高速公路 軟基處理 橋頭跳車 應用

0 前言

土工格室作為一種新型的合成材料，在八十年代末九十年代初，歐美等國家就開始了大量的研發工作，并經試驗和現場應用證明在提高一般填土承受動荷以及路基防護方面均有很大的功效。我國在九十年代初在吸收國外先進經驗的基礎上，開始了土工格室的開發研究工作，并在道路基床病害整治，固定松散介質的應用方面取得了重大突破。隨著人們對土工格室特性的進一步了解，已經發現其具有其它土工材料（土工布、土工膜、土工格柵、土工模袋、土工網等）不可替代的優勢，使其在諸多領域有著獨特的應用前景。

1 土工格室的基本原理

土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的關注,還應從其基本原理說起。國外文獻中在描述其原理時稱其為“一種蜂窩狀三維限制系統，可以在很大范圍內顯著提高普通填充材料在承載和蟲蝕控制應用中的性能。”它的關鍵原理就是三維限制。大家都知道，當汽車行駛在沙漠上時，就會壓出兩道深深的轍印，被壓部分深深下陷，車轍兩側會高高隆起。后面的車輛如果繼續沿著車轍前進，沉陷部分會進一步下沉、隆起部分會進一步隆起，直到隆起部分蹭到了車底盤、沉陷的車轍埋沒了大半個輪子，進而無法前進。之所以如此，就是因為當外荷作用于地基表面時，依據普朗特爾理論和泰勒理論可知：在集中荷載的作用下，主動區1受壓下沉，并將力向兩側分解傳遞給過渡區2，過度區2又傳給被動區3，被動區就會毫無限制地發生形變而隆起。也就是說，載荷一旦作用于路基，在載荷的下方就會形成起契狀的主動區域，它又通過過渡區域進行擠壓，從而使被動區域發生隆起。也就是說，通過沿滑移線的剪切力和移動主動、過渡、被動三個區域的力決定了地基的承載能力。不僅在沙基地上可以十分明顯的體會到以上原理的真實過程，在軟基公路上也會找到這種的樣板，只不過其形成的速率較之在砂上的變化慢些罷了。即使較好的路基材料也仍然無法避免其橫向移動。一般的高速公路路基都高出地面好幾米，吸水翻漿不太容易，但長期沉降依然存在。究其原因，雨水透、材料流失、基地下沉是其中部分原因，路基路面在車輪荷載長期碾壓、振動力的作用下，材料向路基斷面兩側橫向位移不可否認是另外一個十分重要的原因。以我省各地各級公路為例，都有在該路的主行車道上可以明顯感覺到路面已經被壓出了一條“S”型溝狀帶。部分高速公路也不例外，汽車行駛在行車道上的顛簸明顯強烈于行駛在超車帶上的感覺，在道橋連接段尤為明顯（俗稱“橋頭跳車”）。這種溝狀路基沉降就是路基材料橫向滑移的典型。

工程中常規處理路基的方法無需贅述，其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力，減少或延緩地基材料在荷載的壓力或震動作用下發生移動的能力，因而工程中對材料的要求必然有許多苛刻的限制，如果不能就近獲取所需材料，就需要外購這些材料，購買材料的費用和運輸費用占去整個工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材，甚至可以使用在常規情況下不能使用的材料，從而大幅度減少材料購置費用和運輸費用。為什么會這樣呢？土工格室承載情況示意：在集中載荷作用下，受力的主動區1依然會把所受的力傳遞給過渡區2，但由于格室壁的側向限制和相鄰格室的反作用力，以及填料與格室壁的摩擦力所形成橫向阻力，抑制了過渡區2和被動區3的橫向移動傾向，從而使路基的承載能力得以提高。經過試驗，在格室的限制作用下，中密砂的表觀粘聚力可以增加三十幾倍。很顯然，如果能增加路基材料的抗剪力或抑制三個區域移動就可以取得提高地基承載力的效果，這就是土工格室的限制原理。

大多情況下格室內充填砂礫或碎石等非粘性材料，因此，土工格室加固層又是一個水平排水通道，可加快飽和土固結過程中空隙水壓力消散速度，從而加速土體的固結。總之，土工格室具有墊層、加筋、排水、調節應力及變形，提高土體抗滲能力的綜合功效。

2 土工格室的施工方法

土工格室作為一種新型的土工合成材料。施工快捷、方便、省力，整平施工場地，清除雜物。鋪設施工墊層并壓實，然后鋪設土工格室,鋪設中要盡量拉緊，不得有皺。及時用填料填充格室內并壓實，同時觀測格室變形和檢查密實度。最后修正邊坡完工。

3 土工格室在公路建設中的應用

3.1 沙漠筑路應用

早在1994年，西安公路學院與華北石油管理局筑路工程公司合作，使用華北石油管理局橡膠制品暨防腐技術研究所研制的土工格室，進行了沙漠筑路應用研究，重點研究了土工格室填充塔克拉瑪干沙漠筑路的主要設計參數--抗壓回彈模量。研究結果證明，所獲得的抗壓回彈模量達190-210MPa，完全滿足路基設計要求，而且土工格室填沙結構層比天然砂礫結構層減薄約10cm，可以就近取材。1995年應用此項研究在塔里木沙漠永主性石油公路塔中四-民豐南段10Km的線路上全面使用土工格室填沙法構筑路基墊層。所測得的路表彎沉值為49-64，均小于允許彎沉值（允許彎沉值為80），回彈模量為206.19-273.97MPa，平均值為239.58MPa，說明格室固沙所獲得的整體強度明顯大于級配砂礫層的強度，而且所有層位的壓實度檢測都滿足規范要求。所節省的常規路基材料費用和運輸費用，使筑路成本降低50%，所使用的工期也比常規方法縮短60%。

3.2 軟基處理

1997年，遼河油田勘察設計院海洋工程研究院，在灘海潮間帶臨探道路進行了土工格室筑路試驗，更進一步證明了土工格室在解決沉降方面的獨到功效。該地區黃海高程1m以上，漲潮水深近1m，地基承載力僅110MPa，上有10cm以上的淤泥。他們采用華北石油管理局橡膠制品暨防腐技術研究所生產的20cm高土工格室兩層，配合土工布作路基底層，下層格室內填粗砂、礫石，上層內填礦渣，兩邊用山皮石作路肩。經過潮水浸透自然沉降以后，無需碾壓即可行走大型重載翻斗車。經過四個多月、每日近百車次（單車重量15t-30t）的碾壓和每天兩次潮水的沖刷，整體沉降不足10cm，而且基本停止繼續沉降，平均彎沉值113.3（允許彎沉值143），反映了格室、礦渣路面結構強度高、整體性好、荷載均勻擴散能力強的特點。從他們在這次試驗中所作的土工格室筑路與常規使用山皮石填海筑路兩種方案的經濟效益和社會效益分析中可知：使用山皮石筑路每公里造價在400-500萬元之間，工期30-40天，每公里需要3600個運輸臺班，每公里占地20萬m2。而用土工格室（雙層）筑路，造價在100-130萬元，工期7天左右，每公里運輸臺班310個，每公里占地近7000m2。兩者差距之大令人驚嘆。減少車輛行駛污染、減少石料用量、減少填料對海洋的污染，特別是具有養殖價格的灘涂地區，其環保、經濟效益更為可觀。

3.3 濕陷性黃土地區、高填方路基填挖連接段

與其它地域相比，西北地區公路方面應用此項新材料、新工藝相對落后。可喜的是2000年在連霍國道饞蘭高速公路、國道109線白蘭高速公路的施工中，為了克服高填方路堤濕陷性黃土固結沉降從而引起填挖結合部出現的裂縫，采取在填挖結合部強夯加鋪土工格室的處理措施，解決挖填連接段路基不同速率沉降層的銜接問題。經過實踐證明，其效果非常明顯。2002年，蘭臨高速公路、尹中高速公路均屬粉性土壤，干旱缺水，因此,均采用在路面底基層或底基層下墊層加鋪土工格室，處理挖填連接段、半挖半填段差異沉降，效果明顯。可見，土工格室在公路中的應用范圍很廣，應用前景很好。

3.4 處理橋頭跳車

2001年，蘭州交通廳與長安大學公路學院合作完成科研項目，在連霍國道古浪至永昌高速公路全線橋梁均采用土工格室制作差異沉降過渡段，專門治理“橋頭跳車”的通病。由于全線粉性土、砂性土居多，使用了10cm(高)×40cm土工格室，每個橋頭處理面積需600-800m2不等（橋的高低、圖紙、坡的長短不同），每平方米造價為26-30元（使用土工格室規格不同）。使用土工格室可以省去大量灰土，工程綜合造價與常規方法處理橋頭跳車的造價相當，但效果和使用壽命成倍提高。

3.5 控制沖蝕的應用:護坡、堤壩

以上所舉的這些例證多是利用土工格室提高承載能力。其實，土工格室的另一個重要作用是控制沖蝕，而且在國外使用土工格室控制沖蝕的應用量絲毫不亞于承載應用。應用最多的有護坡、堤壩、擋土墻、防波堤岸等等。它的原理就是增加流動能力，減少毛溝侵蝕，防止水壓積聚、消除集中沖蝕。蜂窩限制結構可以固定填充材料，限制作用于其上的水壓，從而改善了流動能力。蜂窩壁使正常的排水可以進行，但卻控制了窩內的流動速度。如同千百個微型堤壩，將集中水流分散成均勻、舒緩的薄層水流。

4. 結語

今天，全國高速公路建設仍在高峰期，所經過地區的地質條件千差萬別，需要進行大量的挖填段銜接，還有許多的道橋連接處。這些都是高速公路建設中比較難以處理的難題，雖然以前也有許多處理方法，但效果并不理想，尤其是道橋連接處的“橋頭跳車”問題和路基材料在荷載作用下側移、擠出的問題，嚴重影響著高速公路的使用壽命和安全。還有防護護坡，無論是用傳統的漿砌、干砌或水泥混凝土網格都無法阻擋雨水對其下面土層的破壞蝕，致使高速公路的維護費用增加。如果使用土工格室護坡，配植根系發達的草種，既可固土護坡，又可綠化、保護生態環境，完全符合國家注重環保、建設綠色通道的要求。即使初期工程造價比傳統方式略高一些，但其延長公路使用壽命、減少維護成本以及環保、生態等方面的綜合經濟效益卻是功在當代、利在千秋。■

參考文獻

[1]孔令偉,袁建新.強夯的邊界接觸應力與沉降特性研究.巖土工程學報,1998,20(2):86～92

[2]牛志榮主編《地基處理技術及工程應用》中國建材工業出版社2004年4月

[3]路基施工技術規范JTJ033-95[4]公路工程質量檢驗評定標準JTJ071-98

第6篇：土工合成材料范文

主要用于：堤壩的防滲斜墻或垂直防滲心墻、透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻、混凝土壩和土壩的防滲體、渠道的襯砌防滲和施工圍堰的防滲等諸多方面。復合土工膜是土工合成材料的一種，一布一膜、二布一膜、三布一膜等到不同產品。現在把防滲土工合成材料的鋪設技術和防滲土工合成材料在工程施工中常出現的問題等方面進行分析和研究。

1、滲土工合成材料的鋪設技術

土工合成材料自廣泛用于巖土工程建設以來，在水利水電工程建設中引起不小的變革，這不僅反映在水利水電工程的材料使用上，而且反映在設計原理、計算方法、施工工藝和工程管理上。防滲土工合成材料主要用于垂直鋪膜防滲和坡面鋪膜防滲，因鋪設結構形式的不同，其施工工藝和鋪設技術也不盡相同。

2、滲土工合成材料在工程施工中常出現的問題

經常遭受石塊或其它尖棱物的穿刺破壞；由于土工薄膜缺少約束支持，在承受水壓力和土壓力時易于被鼓破；薄膜受到下層氣體或液體的頂托產生應力集中導致破壞；鋪設在支撐土與混凝土面板之間的土工薄膜由于受到溫度、重力、土移、浪擊和水位變化等因素的影響，可能引起界面滑動，使土工薄膜產生過度拉伸，撕裂或擦傷；在斜面上用土或混凝土面板保護土工薄膜，當水位驟降時，土體中的孔隙水壓力和庫水位失去平衡而造成失穩滑動。只要按照施工規范和施工組織設計施工，確保施工質量，就可避免或減少類似問題的出現。

3、防滲

防滲結構設置上、下墊層的目的是保護土工膜不受破壞；下墊層尚有排水、排氣作用。

鋪設土工膜后，膜下仍可能因缺陷引起滲漏而積水，也可能有土中排出的氣體或產生的沼氣等，水、氣可能頂托土工膜，危及膜的安全，尤其是在大面積的膜下，必須考慮排水、排氣措施。

4、工程防滲設計與施工

對含毒礦場的尾礦壩等，有毒物質混入水體將造成環境污染，危及人、畜生命安全，必須嚴格防止。條文中所述措施是為了確保安全。建議渠道防滲土工膜厚度不小于0.25mm是根據多年的實踐經驗。土工膜太薄可能產生氣孔，也易于在施工中受損，使防滲效果減小。一般生活垃圾和工業垃圾不含毒質或毒質較小，故可采用單層防滲結構。如果這類垃圾也含有毒物質，則應選用雙層防滲結構。如含劇毒，甚至要求多層結構。隧道、洞室防滲應采用復合土工膜或合適的防排水材料，是因為圍巖（土）中皆有滲水，必須將其通過土工織物或防排水材料流入下方縱（橫）向排水溝排走，以確保防滲襯砌安全工作。

5、加筋土擋墻設計

加筋土擋墻采用的筋材有兩種。因筋材的抗拉模量不同，墻內填土中的潛在破壞面相異。

目前加筋土擋墻設計有極限平衡法和有限元法兩大類。由于筋材、填土以及兩者相互作用的本構關系難以準確和協調建立，加之缺乏破壞準則，工程中幾乎均采用極限平衡法，后者可作為一種輔助和對比方法。排水設備對保證加筋土擋墻的穩定十分重要。

6、加筋土墊層設計與施工

實踐可知，加筋墊層抗深層滑動計算采用圓弧法，得到的穩定安全系數往往提高較少，表明加筋效果很不顯著，實際效果卻很明顯。這說明現有的穩定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析認為，加筋所以發揮明顯作用可能與下列因素有關，例如加筋后潛在滑動面可能往深處發展，地基土的側向位移受到部分限制以及地基中應力分布發生了變化等，而這些有利因素在計算中卻未能計入，可見現有分析方法有待改進。我國鐵路、公路系統目前在作圓弧滑動分析時，認為首先所加底筋應該是穩定的，即滑動圓弧不應該切斷底筋，應將筋材及其上填土視為一整體，為此，潛在圓弧必然下移，穩定安全系數自然有所提高。此項考慮是否符合實際，應通過實踐和積累資料來加以驗證。由于筋材承受拉力才能發揮其加筋作用。所以建議回填順序，目的是使筋材始終處于受拉狀態。

7、軟土地基處理中排水帶設計與施工

利用排水帶加固地基的目的，即是要求在預定工期內消除地基的規定預期沉降和提高地基土強度。排水帶地基設計方法與傳統的砂井地基設計相同。利用砂井計算方法時應將排水帶斷面轉化為當量砂井直徑。砂墊層所用應為潔凈砂料，以保證排水通暢。存放排水帶需加封蓋，是為保護其不變壞。

第7篇：土工合成材料范文

關鍵詞：橋頭跳車;臺背回填;高填臺背

中圖分類號：U445.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）32-0166-02

1 概 述

隨著我國公路建設的飛速發展以及人們生活質量的提高，在車輛高速行駛的過程中，所要求的舒適度也在逐漸提高。

但在橋涵臺背回填施工過程中，由于地基或路基本身的沉降、路基（柔性）與橋涵構造物（剛性）的承載力和沉降量不同，公路通行后，隨著使用時間的推移，橋臺與相鄰路堤之間產生不均勻沉降，橋與路堤形成臺階，當車通過時，會產生跳躍現象。

2 橋頭跳車的危害及成因分析

2.1 橋頭跳車的危害

橋頭跳車對行車安全和舒適度均產生影響。

①由于橋頭跳車車輛不得不降低車速，使公路的使用功能和通行能力受到很大影響;

②另外橋頭跳車使駕駛員和乘車者感到不適，心情不快易疲勞，所載貨物易損壞;

③嚴重的橋頭跳車會造成翻車、追尾等交通事故，威脅人、車和財物的安全，造成生命、財產的損失。

2.2 橋頭跳車的成因分析

①橋頭跳車臺階的產生和行成是多方面的，包括地基地面條件、填料、施工材料以及設計、施工方面的諸多因素。

②橋涵、通道與路基大都是同年進行施工的，橋面是剛性體，其地基強度有較高的要求，沉降較小或不沉降，而路基填土雖經壓實仍會產生較大的工后沉降，最后形成錯臺;

對于軟土地基部分，橋涵地基一般進行加固處理，但路基部分與橋涵部分的工后沉降仍不相同。

③在臺背和路基的連接部分，因施工場地狹小以致壓實不足，經長時間的車輛碾壓及自身重量的作用，沉陷不一，造成錯臺。

④施工工期、工序安排不當，對橋頭施工及臺背回填不能有充足的時間安排，為趕工期不得不違章作業。

⑤對臺背基坑的回填材料使用不當，對橋頭和錐坡的壓實控制不嚴。

⑥壓實機具與壓實厚度不能配套。

從橋頭跳車成因分析上可看出：臺背回填質量是防止橋頭跳車的關鍵步驟，臺背回填的好壞直接影響到道路施工質量，在實施過程中，施工單位應設質檢、試驗人員現場監督檢查填筑質量。

3 施工準備

3.1 技術準備

①施工前做好安全技術交底。

②確認構筑物的強度滿足回填要求，隱蔽工程驗收合格。

③完成施工場地的清理、挖掘，以及必要的場地平整等。

④用紅油漆在構筑物背墻上每隔15 cm由下至上水平標出層厚和層數，以利控制填筑厚度。

3.2 材料準備

①臺背填筑材料一般均設計采用石灰土進行分層填筑。填筑前，灰土拌合按設計配合比要求采用集中機械拌和后，由運輸車覆蓋運輸至施工現場。拌制灰土時，嚴格控制配合比、含水量和拌合的均勻性，避免出現含水量大形成大團粒和含水量小形成揚塵，污染環境。試驗室在灰土拌合站配備試驗人員檢測含水量和灰土含量，達到設計要求后方可運輸至施工現場，如灰土拌合站與施工現場較遠，含水量可適當提高1%～2%。

②對選定的石灰和土進行原材料、土工等各項試驗，保證原材料的質量必須符合要求。經過試驗主要確認填料的重型擊實、CBR、含水量、顆粒分析等技術參數，配制時確保充分拌合及顏色均勻一致，確保灰土的含水量達到最佳含水量。

4 施工工藝流程

施工準備測量放樣橋臺隱蔽工程檢查（包括沉降縫防水等）填前碾壓第0層驗收（包括壓實度等）第一層填料碾壓壓實度檢測整平第一層交驗拍攝工程照片第二層填料直至填筑設計標高交驗臺背回填完成。

5 施工方法

①承臺臺身（涵洞蓋板）強度達到設計強度的75%以上時，臺后方可進行石灰土填筑，填土時兩個臺背同時對稱分層夯填。每層壓實厚度不大于15 cm，分層填筑厚度不大于20 cm，測量工程師測出基底頂面處及構筑物頂面高程，根據回填料的分層厚度，測算出每處構筑物的回填層數，用紅油漆在構筑物背墻上每隔15 cm由下至上水平標出層厚和層數，以利控制填筑厚度，每填筑一層需要對應留下施工照片，做好臺賬。劃紅色標線前保證臺背表面已做完沉降縫的防水層。

②將涵洞基坑完全開挖至設計要求，并進行基坑清理。底部距基礎外緣寬度不小于2 m，按1：1的比例放坡至涵洞蓋板頂平齊（拱涵放坡至拱圈底上口平齊）。

③分層壓實時設置2%～4%的橫坡度以利排水，每層應于兩側各超填寬出設計寬度30 cm以利最終路堤邊緣的壓實。推土機進行粗平，人工控制厚度。粗平完成后，使用平地機進行細平。

④涵洞基礎頂面以上回填要等蓋板安裝完成方可進行。采用振動壓路機碾壓時，第一遍應無振動靜壓，然后先慢后快，由弱振至強振，振動壓路機一般重疊0.4～0.5 m。碾壓由兩邊向中間進行碾壓。距臺背20 cm處改用平板振動夯（或其他滿足施工要求的小型振動夯）人工夯實，應達到無漏壓，無死角，確保碾壓均勻。

施工中做到層層壓實度檢測，每50 m2檢測一點，不足50 m2時應至少檢驗1點，臺背回填壓實度均按≥96%控制，合格率保證100%。碾壓完畢后，由施工單位實驗員先自檢，合格后報駐地試驗監理抽檢，監理抽檢率100%，抽檢合格后方可進行下層灰土填筑的施工。

⑤涵洞臺背回填每層填料施工完成后，由施工單位技術員和現場監理共同拍攝每層的工程照片，照片上要體現構筑物背墻上的紅色標線所顯示的層厚和層數（參照點）以及說明圖板，能夠直接、清楚地反映每層的填筑狀況，照片將作為質量評定的部分資料歸檔。

⑥橋梁兩端的臺背路基填筑范圍：施工圖如圖1所示，如無說明，可采用以下實施：底部處理長度為構造物基礎外緣沿路基方向（填土高度+6 m）處，頂部長度為（填土高度的2.5倍+

4.5 m）處。

⑦橋梁臺背路基填筑與一般路基采用臺階搭接，搭接臺階寬度為1.50 m，高1.0 m，自基底1：1.5的坡率向上搭接至路床頂面。

⑧橋梁臺背填土高度大于3.5 m處以及路床頂以下40 cm處設置單向土工格柵，搭接部分可用U型釘連接或鐵絲穿綁。

⑨填土高度≥3.5 m時，為防止臺背填土較高處橋頭差異沉降出現跳車，在臺背墻面垂直增設L型（長邊*短邊*厚）

100 mm×63 mm×8 mm角鋼將土工格柵固定，角鋼上鋪設土工格柵，土工格柵上用（長*厚）100 mm×6 mm的鋼板壓制，臺背墻面的角鋼與壓條鋼板用膨脹螺栓固定。土工格柵采用單向拉伸型，抗拉強度不低于80 KN/m，屈服伸長率不大于10%。

6 施工注意事項

①臺背回填必須在隱蔽工程驗收合格后方可進行，注意臺背回填時，必須待臺身強度達到設計強度的75%以上時，方可進行回填。

②按設計做好過渡段，過渡段路堤壓實度不小于96%，并做好縱向和橫向防排水系統。

③臺背回填部分的路床宜與路堤路床同步填筑。

④橋臺背和錐坡的回填施工宜同步進行，一次填筑到位并保證壓實整修后能達到設計寬度要求。

⑤洞身兩側，要對稱分層回填壓實，填料壓實后厚度不大于15 cm。

⑥配備合理的碾壓機械，壓路機達不到的地方，使用小型機動夯具。作業面比較窄小的臺背回填，對于臺背、涵背碾壓不到位的死角與構造物的結合部，配置合理的小型夯實機具（分層厚度小于10 cm），方可進行大面積回填，小型夯實機具機振力不小于1 t。

⑦土工格柵上的第一層填料應采用輕型推土機攤鋪，一切車輛、施工機械只容許沿路堤軸線方向行駛，不得在土工格柵上強制小角度調頭。

7 施工質量保證措施

①施工前做好技術質量交底工作，施工中做好檢查工作，確保每層回填工作標準化、規范性。

②嚴格執行“三檢”制度，且認真落實每層隱蔽工程驗收制度。

③臺背填筑不能含有腐植土、樹根、草、泥或其它有機質土，保證填筑質量。

④每層砂礫土的鋪設寬度每側寬出30 cm，以保證臺背回填范圍內的壓實度。

⑤用紅漆在臺背上標示出每層填筑的壓實厚度和層數。

第8篇：土工合成材料范文

【關鍵詞】復合材料；土木工程；發展與應用

1復合材料簡述

復合材料是指纖維增強復合材料，簡稱為FRP，是由增強纖維材料，如玻璃纖維，碳纖維，芳綸纖維等，與基體材料經過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復合材料。復合材料具有一定的特點：比強度高，比模量大，材料性能具有可設計性，抗腐蝕性和耐久性能好，熱膨脹系數與混凝土的膨脹系數相近。因此，能夠充分滿足現代土木工程發展的實際需要。

2復合材料在土木工程中的應用與發展

2.1纖維增強復合材料加固補強。FRP加固補強的主要形式就是粘貼加固混凝土結構。[1]首先，應用FRP布對混凝土柱進行纏繞加固，從而提高混凝土的強度，增強其抗震性。其次，在梁、板等受拉面位置，粘貼FRP片材，采用這種方式控制混凝土裂縫的產生，同時提高其承載能力。最后，應用FRP片材對梁、柱等構件進行包裹，從而提升梁、柱的抗剪承載力。這也是一種非常有效的加固補強的方式，在工程施工過程中常常用到。但是在實際應用過程中，要注意其提高程度與原構件配箍率保持在一定標準范圍內，充分發揮FRP片材的強度。

2.2FRP筋索和預應力FRP筋混凝土結構。FRP筋索與傳統鋼筋材料相比，起重量較輕，纖維比重較大，強度又很高，同時具有很強的耐腐蝕性能。基于FRP筋索的而這些優勢，可以很好地代替鋼筋材料，能夠有效避免傳統鋼筋材料出現銹跡的情況，有效保護鋼筋結構，延長其使用期限，節省費用，降低成本。此外FRP還有一個明顯的優點，就是無磁性，能夠達到某些工程的無磁性要求。FRP筋索用于土木工程的混凝土結構中，根據不同的方法，加強FRP筋索與混凝土的粘結，從而提高其強度。一般主要應用一下積累FRP筋：其一，GFRP筋，對其表面進行沙化處理。其二，CFRP預應力筋，這種筋與鋼絞線相似，而且在多股之間進行環氧粘結。其三，通過壓痕或者滾花處理過的FRP筋。最后，通過對纖維進行交錯編制的FRP筋。

2.3FRP組合結構。FRP組合結構就是把不同的FRP制品與鋼材或者混凝土進行組合，形成的結構模式，達到優勢互補的狀態，應用于工程建設之中。一般在工程施工中，應用到的FRP組合結構形式主要有以下幾種：其一，FRP管混凝土結構。這種結構主要是在纏繞成型的FRP管中填充混凝土，而且FRP管可以充當模板，節省模板的消耗，同時提高施工效率，此結構具有很好的耐久性。基于它的眾多優勢，在樁、柱等工程結構上得到了廣泛的應用。其二，FRP、鋼管、混凝土組合結構。這種結構的構成首先是在整個構件中間位置設置空心鋼管，在鋼管外面包裹FRP，在鋼管與FRP中間填充適當混凝土。這樣在工程施工過程中，鋼管是主要的成立骨架，FRP作為模板，對鋼管進行保護，以免其生銹受損，混凝土部分受到了一定的限制，有效提高了組合構件的承載能力和變形性能。對提高工程的安全性起到了很大作用。其三，FRP組合梁、板。FRP組合梁、板是受彎的FRP組合結構，通過組合作用，上部的混凝土受壓，下部FRP受拉，其中保證FRP和混凝土協同工作的剪力連接件是最為關鍵的部分。通過組合使FRP材料的優勢發揮的更加充分，使施工過程更加方便快捷。最后，FRP、木材組合構件。二者在構成上具有類似的纖維形式，受力特點相似，缺點都是抗火性能低。但是把二者進行重新組合，形成新的組合構件后，FRP作為增強部分，木材作為填充部分，能夠更加充分發揮其力學性能，使加工過程更加方便。FRP組合結構不但提高了構構件的整體性能，而且能夠有效降低工成本，有助于提高工程經濟效益。

2.4全FRP結構。FRP與傳統材料相比，具有鮮明的優勢，在土木工程中的應用越來與廣泛。一般主要應用到的FRP結構有以下幾種：其一，FRP橋面體系。在實際應用中，橋梁面板部分直接采用FRP材料，不但能夠減輕結構內力，而且能夠抵御外部環境侵蝕損害，同時減輕橋身重量，延長其使用年限。其二，FRP編織網結構。此結構主要對FRP板條進行編制，通過張拉作用形成新的機構體系，此結構體系具有一定的柔性。這種結構一般適合用于跨度較大的工程結構中。其三，FRP桿件空間結構。FRP在應用于空間結構中時，主要實現形式是網架結構，而FRP網架的桿件主要是由CFRP片材構成，在構成過程中，CFRP片材要從不同的角度進行層疊粘貼。這種網架結構的優勢就是重量輕，抗腐蝕性強，溫度效應小，一般在環境比較差或者跨度較大的空間結構中應用。

3結論

綜上所述，復合材料在土木工程中的應用還處于探索階段，在實際應用中還需要不斷提高技術水平，根據復合材料結構的不同特點，有針對性的應用到工程建設中去。相信，通過不斷地研究與應用，復合材料在土木工程中的發展中一定會發揮出更大的作用。

參考文獻

第9篇：土工合成材料范文

關鍵詞：公路工程；土；路面基層材料；試驗檢測

Abstract: Test detection of highway engineering construction technology management is an important component, but it is also an indispensable key link in the quality control of highway engineering construction and engineering acceptance (finish) in the evaluation. Good soil and road base materials is to ensure the quality of highway engineering test detection premise, testing personnel must strictly according to the related technical standards of highway engineering material test for the detection of good quality.

Key words: highway engineering; soil; road base materials; testing

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A

試驗檢測工作是公路工程施工技術管理中的一個重要組成部分，同時也是公路工程施工質量控制和交（竣）工驗收評定工作中不可缺少的一個主要環節。通過試驗檢測能充分地利用當地原材料，能迅速推廣應用新材料、新工藝和新技術[1]；能用定量的方法科學地評定各種材料和構件的質量；能合理地控制并科學地評定工程質量。因此，它對提高工程質量、加快工程進度、降低工程造價、推動公路工程技術進步起到極為重要的作用。

每項試驗檢測方法應根據有關國家或部頒現行最新技術標準、操作規程 和有關行業工作規范制定詳細的實施細則。試驗檢測要嚴格參照相關技術標準，主要是國家質量技術標準、設計文件等，特殊情況下可由業主提供特殊的檢測要求。

1 路基填土試驗 1.1土的分類目的：對土的性狀作定性評價。分類方法：感性方法：肉眼可見、直接接觸分為無粘性土（粉土）、粘性土。科學分類：通過對土的顆粒組成分析，液塑限指標分析以及土中有機質存在情況定出土的名稱。 第一分類界限值：粒組質量占總質量50%為界。巨粒土：>75% 漂（卵）石；50%-75%漂（卵）石夾土；50%-15%漂（卵）石夾土；

粗粒土：

細粒土：

1.2土的物理、力學性質物理性質：含水量、密度、（粘性土）液塑限、(砂土）相對密度、顆粒分析，用于確定土名。力學性質：擊實試驗、直剪試驗、壓縮試驗1.3代表試驗項目 （1）含水量試驗目的：測定各類土中水的含量。烘干法：測定含水量的標準方法，適用于粘質土、粉質土、砂類土和有機質土。酒精燃燒法：施工現場常用的試驗方法，快速簡易測定細粒土的含水量。微波法：適用于不含金屬礦物質的土。 碳化鈣氣壓法：路基土和穩定土含水量的快速簡易測定。不能直接用，需要進行標定。特殊土的含水量測試：含石膏土和有機質土：在真空干燥箱下或將烘箱溫度控制在75-80度為好。無機結合料穩定土：烘箱提前升溫到110度，水泥混合料直接烘干。 （2）密度試驗方法：環刀法：取得現場原樣土，通過室內試驗計算后，測定細粒土的密度。蠟封法：易破裂土和形態不規則的堅硬土。灌水法：現場測定粗粒土和巨粒土的密度。灌砂法：施工現場常用試驗方法，現場測定細粒土、砂類土、礫類土的密度。 （3）顆粒分析方法：篩分法：粒徑大于0.074mm的土。比重計法、移液管法：用于粒徑小于0.074mm的土。 （4）界限含水量方法：液塑限聯合測定法：劃分土類、計算天然稠度、塑性指數。（5）擊實試驗目的：通過擊實試驗，模擬現場施工條件，確定路基填土的最佳含水量和最大干密度。是路基壓實效果的標準參數。方法：輕型、重型擊實。高速公路采用重型擊實試驗方法。重型Ⅱ.1（最大粒徑25mm,小筒、5層27次）、Ⅱ.2（最大粒徑38mm,大筒3層98次）。注意事項：標準擊實儀的安裝要水平，并用地腳螺栓與地面緊密連接，保證擊實功。根據土的顆粒大小確定試筒。小試筒適于粒徑不大于25mm的土，大試筒適于粒徑不大于38mm的土。制備粘性土等時，要保證灑水均勻，充分拌和，充分悶料。在留取測定含水量的土樣時，要從試筒兩側均勻取得，從而保證測定含水量的準確度。當試樣中有大于38mm顆粒且含量小于30%時，要進行數據校正。（6）承載比試驗（CBR）目的：CBR是用于綜合評定路基土和路面材料的強度指標，是柔性路面設計的主要參數[2]。CBR（國際）；E0（國內）所謂CBR值，就是試驗貫入量達到2.5mm 或5mm 時的單位壓力與標準碎石壓入相同貫入量時標準荷載強度（7MPa 或10.5MPa)的比值, 用百分數表示。注意問題：（除擊實試驗的問題外）加載裝置測力計大小選擇時，所測土的最大值應在測力計最大力值的1/3至2/3范圍內，以提高測定精度。加載裝置測力計和測定貫入量的百分表必須標定后使用。

2 路面基層材料試驗

2.1無機結合料穩定土組成材料要求

（1）土

A、水泥穩定土：級配滿足要求；Cu>5, WL

B、石灰穩定土：IP15%～20%粘性土；含粘性土的中粒土、粗粒土；壓碎值

C、石灰工業廢渣穩定土：IP12%～20%粘性土，有機質含量不超過10％；壓碎值

（2）水泥

普通水泥、礦渣水泥、火山灰水泥都可使用，應選用終凝時間較長（宜在6h 以上，標號較低325號）。水泥作為水硬性結合料，可以改善混合料的粘結力，它與優質的級配碎石按照合理比例混合作為路面基層[3]，可有效保障路面基層的整體承載力、剛度和耐水性，從容應對大流量的重型交通壓力。

（3）石灰

三級以上生石灰或消石灰，高速公路和一級公路，宜采用磨細生石灰粉。

4 半剛性基層和底基層材料強度評定

半剛性基層和底基層材料強度，以規定溫度下保濕養生,6天、浸水1天后的7天無側限抗壓強度為準。

在現場按規定頻率取樣，按工地預定達到的壓實度制備；試件，每2000平米或每工作班制備1組試件：不論穩定；細粒土、中粒土或粗粒土，當多次偏差系數CV≤10%時，可為6個試件；CV=10%-15%,可為9個試件；CV>15%,則須13個試件。

試件的平均強度R應滿足下式要求：R≥Rd /(1-ZαCV)

Rd—設計抗壓強度

CV—試驗結果的偏差系數（以小數計）

Zα—標準正態分布表中隨保證率而變的系數。

高速公路、一級公路：保證率95%， Zα =1.645

其他公路:保證率90%， Zα =1.282

5 結語

作為檢測工程質量的一種有效手段，試驗檢測應予以高度重視，禁止盲目憑經驗施工[6]。試驗檢測操作人員應熟悉檢測任務，了解被檢測對象和所用檢測儀器設備的性能。檢測人員應掌握所從事檢測項目的有關技術標準，了解本領域國內外測試技術，檢測儀器的現狀及發展方向，具備制定檢測大綱，采用國內外最新技術進行檢測工作的能力，要了解誤差理論、數據統計方面的知識，能獨立進行數據處理工作。同時檢測人員還要實事求是、忠于職守，作風正派。對檢測過程、數據處理工作持嚴肅的態度，以數據說話，不受行政或其他方面影響的干擾。

參考文獻

[1] 李淼.淺談水泥混凝土路面施工的監理[J].中國科技博覽,2009,(18):170-171.

[2] 孫惠娟,徐環宇.淺談公路建設試驗檢測工作[J].中小企業管理與科技,2009,(9):148.

[3] 方承昊.對公路橋梁安全性檢測技術的探究[J].中華民居,2010,(9):135.

[4] 鄧孟華,鄒梅芳.公路工程試驗檢測工作應用探討[J].中小企業管理與科技,2010,(18):116.

[5] 陸璐.濰坊華泰路橋工程有限公司公路工程試驗檢測系統研究[D].江蘇大學,2010.