第一篇：土工合成材料行業研究報告（范文）

土工合成材料行業研究報告

目 錄

行業發展概述第一節 行業概述1

一、土工合成材料1

二、土工格柵2

三、土工膜3

第二節 管理體制和政策5

一、行業主管部門5

二、行業體制管理回顧與展望5

三、相關的政策法規7

第三節 產品生命周期分析10

第四節 行業競爭格局和市場化程度11

第五節 行業利潤水平的變動及其趨勢12

第二章 土工合成材料產品市場分析15

第一節 2003-2009年土工合成材料市場規模及行業特征分析15

一、土工合成材料產品整體市場規模15

二、按需求行業分市場需求18

三、按省份分市場需求19

四、土工合成材料行業特點21

第二節 2003-2009年土工格柵市場規模及行業特征分析24

一、土工格柵產品整體市場規模24

二、按需求行業分市場需求27

三、按省份分市場需求29

四、土工格柵行業特點31

第三節 2003-2009年土工膜市場規模及行業特征分析32

一、土工膜產品整體市場規模32

二、按需求行業分市場需求33

三、按省份分市場需求35

四、土工膜行業特點37

第四節 市場供求狀況及供求的影響因素分析38

第三章 相關產業及產業鏈分析39

第一節 上游產業鏈介紹39

第二節 下游產業鏈介紹41

第四章 行業技術水平和行業特征57

第一節 行業產品產品技術需求57

第二節 行業技術發展現狀及其發展水平59

第三節 行業產品的應用現狀62

第四節 行業產品的發展方向65

第五節 行業的經營模式66

第五章 土工膜行業主要競爭狀況69

第一節 行業主要競爭企業情況69

一、北京東方雨虹防水技術股份有限公司69

二、山東宏祥化纖集團有限公司71

三、北京華盾雪花塑料集團有限責任公司72

四、山東天鶴塑膠股份有限公司74

五、上海普拉斯克塑料有限公司74

第二節 土工膜主要企業2007-2009年銷售量、銷售額及市場份額76

第三節 行業未來競爭格局的發展趨勢78

第四節 進入市場的主要障礙及潛在競爭對手分析79

第六章 土工格柵行業主要競爭狀況8第一節 行業主要競爭企業情況82

一、南昌天高新材料股份有限公司82

二、青島旭域土工材料股份有限公司85

三、坦薩土工合成材料（中國）有限公司87

四、泰安現代塑料有限公司89

五、山東肥城聯誼工程塑料有限公司91

六、湖北凱樂新材料科技股份有限公司93

第二節 土工格柵行業主要企業產品參數對比95

第三節 土工格柵主要企業2007-2009年銷售額及市場份額97

第四節 行業未來競爭格局的發展趨勢98

第七章 產品市場進出口分析10第一節 進口分析102

第二節 出口分析107

第八章 行業發展及市場未來形勢預測112

第一節 影響行業發展主要因素分析112

第二節 土工合成材料及細分產品市場價格趨勢117

第三節 2010-2015年土工合成材料產銷及需求預測117

第四節 2010-2015年土工格柵產銷及需求預測120

第五節 2010-2015年土工膜產銷及需求預測123第一章 行業發展概述

第一節 行業概述

其中主要闡述土工格柵（塑料土工格柵）及土工膜（防水卷材）部分。

一、土工合成材料

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，它是以合成纖維、塑料以及合成橡膠為原材料制成的各種產品，置于土體內部、表面和各層土體之間，發揮加強和保護土體的作用。具有反濾、排水、隔離、防滲、防護、加筋等多種功能。土工合成材料的品種很多，我國GB50290-98《土工合成材料應用技術規范》將其分為四大類：土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料。其中，土工格柵屬于土工特種材料。目前，土工合成材料的應用范圍已遍及水利、水電、水運、公路、鐵路、海港、建筑、采礦及軍工等工程的各個領域。

在我國，土工合成材料在巖土工程等領域的應用歷史較短。最早應用的是土工膜，大約在20世紀60年代初期，用于渠道防滲；70年代中期，在長江護岸和長江堤防中首次用織造型土工織物；80年代初期，非織造型土工織物開始應用于工程中，如鐵路部門利用無紡織物防止基床翻漿冒泥；90年代后期，土工格柵等特種材料在土建工程中應用，發展很快。縱觀土工合成材料30多年的發展史，可將其應用歷程大致分為三個階段：80年代中期以前的初創階段；80年代中期至90年代中期的發展階段和90年代后期開始的逐漸成熟階段。

近幾年，我國在土工合成材料產品應用方面增長速度也很快，在巖土工程、環境土工、水利和交通工程中均不同程度地應用了土工合成材料，并取得了良好的效果。截止2009年，我國土工合成材料生產企業超過600家，土工合成材料總產量超過15億平方米。其中，塑料類土工材料使用量達到8.67億平方米。

盡管市場前景看好，但是我國土工合成材料產業的發展還存在一些問題：一是初步形成了規模化的產業體系，但是在品牌、質量、專利技術等方面與發達國家相比還存在一定的差距；二是常規產品的質量存在性能不穩定現象，還需繼續改造生產線；三是一些高端產品仍需要大量進口滿足國內需求；四是國產化設備的整體技術水平不高，并沒有形成規模優勢；土工合成材料質量標準不統一、不完善也是一個重要因素。

二、土工格柵

土工格柵是土工合成材料大家族中的一員，其在土工合成材料中占的比重較大。目前土工格柵在發達國家已經廣泛應用于路面建造、土木技術工程、大型結構設施、建筑設施、水文地質及環保工程等等。采用土工格柵可以根據不同要求，分別發揮增強、隔離、濾層、防護及排水作用或同時發揮兩個以上作用。土工格柵種類很多，主要有塑料拉伸格柵、鋼塑格柵、玻纖格柵、滌綸經編格柵四大類。

塑料土工格柵是一種新型土木工程用材料，由英國坦薩公司（前身為耐特龍公司）開發成功并應用于土木工程。它問世不久，很快就被推廣到歐洲及美國、加拿大、日本等國家。國外土工格柵設備制造廠家主要有英國坦薩公司和意大利泰力斯公司，這兩家公司的生產技術和應用技術較先進，在制品開發和生產的同時還注重有關材料、工藝的基礎研究。格柵制品規格較齊全，如耐特龍公司的坦薩土工格柵有SR、RE、ER、SS和AR等系列的不同規格的產品，以滿足不同場合的需要。國內現有塑料格柵制品生產廠家有20多家，但專業塑料土工格柵生產廠家不到10家，所生產的格柵大部分用于公路與鐵路鋪設及相關擋土墻、邊坡防護、橋臺等工程。1999年我國發布了塑料土工格柵國家標準。2009年我國塑料土工格柵的消費量達到了1.4億平方米。

土工格柵最早于20世紀70年代末80年代初期在英國研制出來，國內應用時間較短。同時由于我國早期的土工格柵產品質量和國外產品存在一定差距，存在耐高溫性較弱，在施工過程中容易軟化，造成變形，使路面不平等問題，這導致國內市場中土工格柵產品大部分以國外品牌產品為主，國內土工格柵市場對進口產品依存度較高。

不過隨著隨著國內土工加筋技術的發展和土工合成材料加筋理論的不斷完善，國產土工格柵產品性能不斷提高，目前在一些中低端土工格柵產品方面，國內品牌產品質量已經完全可以和國外品牌相媲美，目前在中低端土工格柵產品方面，國內土工格柵市場對進口產品依存度很低。

目前我國的土工格柵產品基本采用PP、HDPE、滌綸、玻纖等原材料。在塑料土工格柵產品中，國內產品以PP為主要材質，該產品在國內市場占有率較高，產品生產技術較為成熟，產品市場增長率和利潤率趨于穩定，技術較為成熟，市場進入成熟期。與國外廠商的塑料土工格柵產品相比，HDPE材質的土工格柵產品相對較少；與塑料土工格柵產品相比，玻璃纖維、鋼塑類等土工格柵系列產品在國內市場上應用數量也相對較少。這些產品的發展速度較快，利潤率根據企業生產規模和產品材料采購成本不同而有所區別，但總體上利潤率仍保持增長，市場處于快速成長期。

在高端土工格柵產品方面，由于國內企業在研發實力以及生產實力等方面和國外大型企業還存在一定差距，導致國內高端產品質量等方面和國外同類產品不占優勢，這部分進口較大。近年來，由于坦薩和泰力斯等在中國建廠，就近生產；同時國內凱樂科技、南昌天高和青島旭域等企業崛起，高端產品生產能力有了長足發展，大大減少了我國高端土工格柵的進口需求。

總體看來，由于土工格柵主要用于基礎工程建設，對產品的技術標準要求高，由于我國的土工材料與國外產品有一定差距，國內企業的土工格柵質量與國外企業有一定差距，但國內土工格柵市場中，由于勞動力成本、銷售成本等的原因，國外品牌較少進入中國市場，市場中主體是國內品牌土工格柵生產企業。

三、土工膜

土工合成材料在國際上已稱為“第四大建筑材料”（繼木材、水泥、鋼材三大主要建材之后）。防滲土工膜屬于土工合成材料的一種，早在60年代的西歐的荷蘭，法國就開始把土工膜用于土木工程中如道路建設，并在當時西方經濟發展和基礎建設中被迅速推廣應用，以后迅速發展到鐵路，河岸和海岸的防護工程等，同時也推動了市場的急速發展。

目前，我國防滲土工膜在工藝及技術裝備、產品結構、相關工藝知識、應用與設計、科研和法規化、地區應用分布都已很廣泛，測試方法已標準化，成立了規范委員會，并且制定了防滲土工膜技術理論及標準，有力配合了現在的大規模的基礎設施建設。近年來，我國的所有各個地區包括鐵路、高速公路、水利、水電、水庫、堤壩、垃圾填埋場、環保、建筑、礦業、港口等土木工程領域所有的大中型工程項目，都已大規模采用了防滲土工膜進行防水抗滲處理，使用量很大。

現在復合防滲土工膜的使用已走完了從無到有，從懷疑到相信，從逐漸試用到大工程廣泛應用這段30多年漫長路程。從我國1986年以前累計用量100萬平方米左右，產品結構以普通防滲土工膜為主，到1990年以后，復合防滲土工膜（將土工布土工膜結合到一起以解決強度問題）的出現，土工工程開始大量廣泛的使用。目前我國防滲土工膜生廠家（包括普通防滲土工膜生產廠家及復合防滲土工膜）約100家，但生產單一塑料土工膜的生產企業不到10家。2009年國內土工膜消費大約2.46億平方米。

第二節 管理體制和政策

一、行業主管部門

從行業管理看，土工合成材料行業一直較弱。它沒有統一的主管部門，也沒有具有管理職能的行業協會。行業的產能規劃、項目立項等由發展改革委員會管理。而由于原料及生產工藝的不同，產品生產涉及石油和化學工業協會、中國塑料加工工業協會、紡織工業協會等。同時由于產品應用領域的不同，其涉及到的工程應用有建設部、水利部、交通部、鐵道部、環境保護部等。1994年成立的中國土工合成材料工程協會（前身為土工合成材料技術協作網，屬于學術性團體）是全國性、多學科、跨行業、跨部門的社會團體，作為非官方組織，通過信息交流、組織或協助制定相關各技術標準和規范，但是其不屬于2001年前國家經濟貿易委員會批準的協會名單，沒有國家授權的行業管理職責。

二、行業體制管理回顧與展望

我國土工材料行業的行政管理職能最初是由國家經濟貿易委員會執行，該部門為確保土工合成材料質量達到國家標準，同時充分利用現有企業的生產能力，防止重復建設，于1999年發布了《土工合成材料重點企業管理辦法》。同時會同當時的國家紡織工業局、輕工業局、建材工業局、石化工業局等，先后分兩批優選公布了39家產品生產企業和13家原料生產企業，作為土工合成材料重點生產企業。由于國家經濟貿易委員會2003年撤銷，相關的部分管理職能并入國家發改委。

而隨著土工材料在我國的應用越來越廣泛，為規范工程建設操作，提高各領域建設工程的質量，建設部、水利部、交通部、鐵道部等都出臺了相關建設項目管理辦法，如交通部于1996年出臺了《公路建設市場管理辦法》，并于2004年重新修訂了該《管理辦法》。

同時各部門也于20世紀90年代末發布了多份各應用領域土工材料的產品標準及土工材料的工程應用技術標準法規。1998年，我國出臺了第一部關于土工合成材料應用的技術規范《土工合成材料應用技術規范》（GB50290-98）。伴隨國家標準的出臺，交通部、鐵道部、水利部也相繼出臺了有關土工合成材料應用的技術法規。由國家輕工業局提出和全國塑料制品標準化技術委員會歸口，重慶慶蘭塑料制品有限公司和山東省泰安塑料一廠負責起草編制了我國第一部《土工合成材料 塑料土工格柵》（GB/T17689-1999）國家標準。對我國土工合成材料產業的發展開始從技術上予以規范。這些技術規范、規程雖然內容不是特別細致，技術要求也比較低，但對土工合成材料的產業發展和推廣使用起了積極的引導作用。不過由于缺少統一的規范，企業產品只能適應某一領域，很難在各行業推廣，制約了土工合成材料行業的發展。在技術規范方面，國內要求統一各產品的技術規范的意愿越來越大，今后幾年將能夠在土工合成材料生產單位和工程應用單位相結合來制定統一的土工合成材料試驗方法國家標準，以滿足國內土工合成材料近幾年快速發展的需要。

對于工程產品的管理，鐵道部及交通部分別于2002年、2006年成立了中鐵鐵路產品認證中心及交通產品認證中心，開展兩部門工業產品強制性、自愿性產品質量認證工作。目前鐵道部的產品認證中心運作較為成熟，截止2009年，有256家企業通過了產品認證。

三、相關的政策法規

1、行政管理

交通部2004年對1996的《公路建設市場管理辦法》進行了重新修訂，其根據《中華人民共和國公路法》、《中華人民共和國招標投標法》、《建設工程質量管理條例》，制定本辦法。該《辦法》市場準入管理準則，指出凡符合法律、法規規定的市場準入條件的從業單位和從業人員均可進入公路建設市場，任何單位和個人不得對公路建設市場實行地方保護，不得對符合市場準入條件的從業單位和從業人員實行歧視待遇。同時公路建設項目依法實行項目法人負責制，收費公路建設項目法人和項目建設管理單位進入公路建設市場實行備案制度。

2007年交通部發布《經營性公路建設項目投資人招標投標管理規定》，《規定》對符合國家和省、自治區、直轄市公路發展規劃；符合《收費公路管理條例》第十八條規定的技術等級和規模；已經編制項目可行性研究報告的經營性公路建設項目，規范了建設項目的招投標活動。2008年根據《中華人民共和國航道管理條例》，出臺了《水利工程建設監理單位資質管理辦法》，加強航道工程建設管理。

2002年鐵道部出臺《鐵路建設工程招標投標實施辦法》。《辦法》規定，鐵路建設項目達到以下規模和標準之一的必須進行招標：①工程總投資200萬元（含）以上或施工單項合同估算價在100萬元人民幣以上的；②監理單項合同估算價在10萬元人民幣以上的；③重要設備、主要材料采購單項合同估算價在50萬元人民幣以上的。同時對投標組織進行了規定。

2003年鐵道部出臺《鐵路建設管理辦法》，《辦法》指出鐵路建設應堅持科技創新，積極采用現代管理方法，推廣使用先進技術、先進設備、先進工藝、新型建筑材料，不斷提高建設水平；應高度重視環境保護、水土保持和防災減災工作，節約能源和土地；鐵路建設實行招標投標制、工程監理制、合同管理制、質量監督制。

鐵道部于2005年出臺了《鐵路建設工程勘察設計管理辦法》，《辦法》自2006年3月1日起實行。《辦法》對鐵路工程項目的勘察設計程序、勘察設計發包與承包、工程勘察、設計文件編制等工程設計活動進行了規范，指出鐵路大中型建設項目在決策階段一般通過方案競選方式選擇下一階段勘察設計單位。其他必須招標的建設項目，由業主或建設管理單位通過方案競選或招標選定項目勘察設計單位。

2005年鐵道部公布《鐵路建設工程質量管理規定》，《規定》自2006年3月1日起實行。《規定》指出從事鐵路建設工程勘察設計、咨詢、施工、監理的單位及主要從業人員，應當取得相應等級的資質證書和個人執業資格，并在批準的資質和執業范圍內從業。鐵路建設單位應依法對工程建設項目的勘察設計、施工、監理進行招標，并應在所簽訂的合同中依法明確質量目標、責任。鐵路建設單位應合理劃分鐵路建設工程標段，不得將鐵路建設工程肢解發包，不得迫使投標人以低于成本的價格競標，不得迫使中標人分包工程。

水利部也針對水利建設及水土保持建設出臺了《國家農業綜合開發水土保持項目管理實施細則》、《水土保持工程建設管理辦法》、《工程建設項目勘察設計招標投標辦法》、《水利工程建設項目驗收管理規定》、《水利工程建設監理單位資質管理辦法》等系列法律法規，規范和加強水利建設項目管理。

2、技術管理

國家制訂和頒布了許多土工合成材料產品的國家（推薦）標準和各行業工程應用技術規范。大大促進了我國土工合成材料行業的快速發展。規范主要有交通部、水利部2005年聯合出版的《中華人民共和國行業標準水運工程土工合成材料應用技術規范》及國家標準《土工合成材料應用技術規范》；鐵道部的《鐵路路基土工合成材料應用設計規范》（TB10118-2006）；水利部發布的《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（SL/T225-98）、《土工合成材料測試規程》（SL/T235-1999）；交通部發布的《公路土工合成材料應用技術規范》（JTJ/T019-98）和《水運工程土工織物應用技術規程》（JTJ/T239-98）。

現行土工材料標準

資料來源：中國標準網

第三節 產品生命周期分析

我國土工合成材料行業自誕生日起就是一個多學科、跨部門的行業。土工合成材料行業在2000年左右得到了大力的發展，市場規模迅速增長，2009年土工合成材料市場規模達到15.13億平方米，同比增長22.9%。我國土工合成材料由于應用時間還不長，受市場需求的驅動，近幾年企業數量不斷增加，同時產品研究開發層出不窮。調查顯示，2008年土工材料類產品研究論文達到7381篇（工業技術），比2007年的7167篇增加214篇，市場應用越來越廣泛，土工合成材料進入快速發展期。因此，土工合成材料整體上正處于成長期。

土工格柵在我國已經發展了近30年，發展之初，大量的企業上馬了鋼塑及經編類格柵產品，塑料土工格柵則是由英國坦薩在華的推廣而逐漸在各土木工程項目中使用，尤其是公路、鐵路建設。市場對產品的認識不斷加深，各類應用研究越來越廣泛，2000年以前，我國針對土工格柵的技術論文僅22篇，2000年到2004年迅速增加到595篇，而2005～2009年則達到945篇。土工格柵的市場正處于快速成長期。

我國土工膜的應用開始于上世紀60年代末，1966年首先將土工膜（如瀝青-聚合物膜）用于混凝土壩防滲，進入80年代得到飛速發展。現已應用到水利、水電、交通、環保、建筑等各個領域，2009年我國應用的土工膜已經達到6.56億平方米，2005～2009年平均增長率達到11.6%。塑料土工膜由于部分指標難以達到應用標準，市場主體是復合土工膜，隨著新型塑料母料的開發，單一的HDPE、LDPE土工膜也逐漸走入市場，同時土工膜防滲技術在我國各種土木工程中的應用已經漸趨成熟，市場進入快速成長期。

第四節 行業競爭格局和市場化程度

近年來，我國土工材料市場發展迅速，生產企業也隨之迅速增長，2002年國內土工材料生產企業不到400家，截止2009年目前國內土工材料生產企業已經達到600多家，但市場的企業主體還以土工布產品為主，土工布生產企業有200多家；呈現出國有和國有控股、民營、外商獨資合資多元投資的競爭態勢，而且民營土工材料企業已逐漸居于市場主導地位。

土工格柵行業2002年規模以上企業只有24家，其中鋼塑格柵生產企業6家，玻纖格柵企業2家，經編塑料格柵企業3家，拉伸塑料格柵6家，以山東為主要聚集區。2009年拉伸塑料格柵生產增加到10多家，成規模的企業不到10家。從競爭格局看，塑料土工格柵的大企業市場地位舉足輕重。由于整個格柵行業生產企業不多，且下游以政府工程項目為主，市場競爭不是太激烈。

2002年土工膜規模以上生產企業40多家，其中復合土工膜生產企業達到26家，占到65%；單一的塑料土工膜企業僅8家，能夠生產HDPE土工膜的企業僅山東泰峰塑料土工材料有限公司一家。2009年土工膜生產企業超過100家，生產HDPE土工膜的企業約10多家，但生產高性能防滲土工膜的大型企業很少。從市場競爭看，前三家塑料土工膜生產企業的市場份額約占到13%。對于土工膜行業，由于競爭企業較多，低端產品競爭較激烈，尤其復合土工膜市場。而高性能防滲土工膜市場生產企業較少，且市場的認知度逐漸提高，市場前景較好。

第五節 行業利潤水平的變動及其趨勢

土工合成材料行業利潤水平整體呈下降趨勢，主要是土工合成材料產品受原材料的影響較大，2006年以來，原材料一直處于高位運行，擠占了土工合成材料產品的利潤空間。

2003-2009年土工合成材料銷售利潤率

單位：%

數據來源：中國市場調查研究中心

2007-2009年HDPE價格變化

單位：噸/元

數據來源：中國市場調查研究中心

盡管土工合成材料的價格近年來呈略微上升的趨勢，從2005年以來除2007年外價格的環比發展都超過100%，但其增長速度低于原材料增長速度，導致行業利潤水平有一定下降。

2004-2009年土工合成材料產品平均環比價格變化

數據來源：中國市場調查研究中心

2009年以來，原材料的價格變化趨于穩定，價格低于2006、2007年的高位，在土工合成材料產品價格變化變化不大的情況下，行業的利潤水平將相對2009年有一定上升。

此外，市場供需狀況也對行業利潤率產生了一定的影響。隨著經濟快速發展，我國基礎建設對土工合成材料的需求增長迅速，土工合成材料行業市場前景，對土工合成材料行業的盈利水平主要起到促進作用。然而由于土工合成材料行業進入門檻不高，大量投資涌入，近年來，行業新增產能較多，總體產能遠遠大于市場需求，產能過剩、市場競爭的無序化、行業自律性差等問題使得行業競爭處于白熱化階段，較大程度上壓縮了行業整體了利潤。盡管一部分企業積極開拓海外市場，從而消化了一部分產能過剩的狀況，為土工合成材料行業增加利潤空間提供了一定得積極作用，但整體看，行業目前正處于競爭激烈的行業整合階段，即使原材料價格大幅度下降，行業利潤率上升空間仍然不會很大。

第二章 土工合成材料產品市場分析

第一節 2003-2009年土工合成材料市場規模及行業特征分析

一、土工合成材料產品整體市場規模

通過引進技術和自主研發共同促進，我國土工合成材料行業生產水平得到了長足進步，應用領域不斷擴大，產品品種增多，配套材料施工機械種類齊全，已形成門類較齊全的工業體系，成為與鋼材、水泥、木材并駕齊驅的基礎材料產業。21世紀以來，新型土工合成材料在國內工程應用中發揮了不可估量的作用，例如抗震救災、圓明園改造、奧運水上公園建設均使用了土工合成材料。隨著國家的基礎建設投資加快，除了大城市、重點項目對土工合成材料的用量繼續增加外，包括中小城市支線機場改造等偏郊地區項目建設需求土工合成材料的勢頭也不可阻擋。我國土工合成材料行業取得了令人矚目的成就，實現了歷史性的跨越，在保持較快發展速度的同時，經濟效益也有新的提高，顯示了我國土工合成材料行業強勁的發展勢頭。2008年我國土工合成材料市場規模達120.39億元；其中塑料類土工合成材料市場規模66.38億元，在整個土工合成材料使用量中所占比例超過55%。2009年，我國土工合成材料市場規模超過15億㎡，合150.72億元；其中塑料類土工合成材料市場規模達8.67億㎡，合85.88億元，在整個土工合成材料使用量中所占比例超過57%。

2003-2009年土工合成材料市場規模

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

2003-2009年土工合成材料市場規模

單位：億平方米

數據來源：中國市場調查研究中心

目前國內土工合成材料主要包括土工膜、土工格柵、土工布和土工帶等。土工膜是我國使用最多的土工合成材料，2009年使用量占總量的47.7%，土工格柵的使用量相對較小，占17.3%，但增長速度較快。

2009年我國土工合成材料產品構成比例（金額）

數據來源：中國市場調查研究中心

目前，土工合成材料的原材料主要包括合成纖維、塑料和玻璃纖維三類。此外，還有鋼材、合成橡膠和瀝青等。根據近年來我國土工合成材料的生產情況看，我國土工合成材料以塑料類為主，從重量上看，塑料類占了1/2強，化纖類不到1/4。

2009年我國土工合成材料產品材料構成比例（重量）

數據來源：中國市場調查研究中心

二、按需求行業分市場需求

從20世紀60年代中期開始，我國水利工程首先開始使用土工合成材料。此后20年時間里，水利工程成為土工合成材料的主要需求領域。20世紀80年代以后，土工合成材料的應用范圍很快擴展到儲灰壩、尾礦壩、港口碼頭、海岸護坡及儲油罐等地基處理領域。此后，隨著我國經濟水平的提高，城市建設和基礎建設需求增大，對材料的需求數量和質量也大大提高，土工合成材料的應用領域得到更大擴展，土工合成材料的應用領域擴大到高速公路、鐵路、飛機場、電廠、井灌、民用建筑等幾乎所有土建工程行業。隨著鐵路、公路等工程對土工合成材料需求的快速增長，水利工程對土工合成材料的需求在土工合成材料的整體需求中所占比例呈下降趨勢。根據土工合成材料應用狀況來看，公路為目前國內土工合成材料主要應用領域，2009年我國公路方面土工合成材料應用金額達56.62億元，占整個土工合成材料總應用金額的37.6%；其次為鐵路和水利方面，2009年我國鐵路、水利方面土工合成材料應用金額分別達33.79億元和30.30億元，分別占比22.4%和20.1%。

2009年我國土工合成材料分行業市場需求比例（金額）

數據來源：中國市場調查研究中心

我國塑料類土工合成材料在各行業的應用情況與土工合成材料類似，但略有差異。具體來看，塑料類土工合成材料產品主要應用行業也為公路、鐵路、水利、港口等行業。但公路和水利領域的應用比例略高于土工合成材料的整體水平，而港口方面則偏低。2009年，國內用在公路建設方面的塑料土工合成材料價值達34.64億元，占40.3%；用于港口建設的塑料土工合成材料價值5.58億元，占比6.5%。

按需求行業分2003-2009年國內塑料土工合成材料行業市場需求變化

三、按省份分市場需求

土工合成材料技術自20世紀60年代引入我國后，在水利、土建、交通和港口等領域得到了普遍的應用。水利、土建、交通及港口工程建設與地區經濟發展階段關系極為密切。歷年來，華北、東北和東南地區的省市，特別是江、浙、滬等沿海沿江發達省市，每年工程建設投資龐大，對土工合成材料的市場需求也位居前列。近年來，國家正在積極推動西部建設，西部開發重點是水利、鐵路、公路、機場、城市建設、生態環境等方面，這一切均離不開土工合成材料。同時，我國西北地區土壤沙漠化日趨嚴重，目前利用土工合成材料在固沙和沙漠綠化方面已做了大量工作。土工合成材料在西部大開發中的重要作用是顯而易見的，隨著西部大開發的推進，西部地區對土工合成材料的需求正呈現快速增長的態勢。

按省份分2003-2009年國內塑料土工合成材料行業市場需求變化

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

四、土工合成材料行業特點

目前，我國土工合成材料產品主要分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復合材料四種類型。其中，土工織物中非織造土工布是國家“十一五”規劃的重點發展方向之一；土工特種材料和土工復合材料近幾年的發展速度較快，在特種材料中，市場中應用較多的產品為土工格柵、土工網、超輕型土工合成材料等；水利、環保工程的增多進一步推動了土工膜市場的發展。

國內土工合成材料行業有以下行業特點：

1、從整體市場規模來看，近年來國內土工合成材料行業市場規模還是處于增長態勢。2008年以來，由于全球金融危機影響，國內土工合成材料企業出口受到了一定影響，行業市場規模出現了一定下滑，2009年在拉動內需政策的強力推動下，土工合成材料市場需求旺盛。從國家發展規劃和有關行業的趨勢看，未來國內土工合成材料行業市場需求前景依然令人看好。在“十一五”計劃期間，我國規劃在水利、電力、交通、環境保護、江河治理等各項工程上的投資巨大，包括水利建設、南水北調工程、電力投資、公路和鐵路建設、環境工程建設，還有港口、機場、垃圾處理、江河湖海治理、治沙等等工程，投資計達上萬億元。中國在今后10年或更長時間，將會有更多的基礎設施工程要建設，對土工合成材料的需求也將會越來越多，中國將成為世界土工合成材料的最大營銷市場。

2、從塑料類土工合成材料需求行業來看，近幾年國內公路方面、鐵路方面、水利方面以及港口等基礎設施建設對塑料類土工合成材料需求增大。在產品工程應用方面，己經廣泛應用于土木工程(建筑工程、橋梁與隧道工程、道路與公路工程、巖土工程等)之中，其在我國的應用范同及規模堪稱世界第一。如三峽工程、長江口深水航道治理工程、西藏鐵路工程、洋山深水港區工程、奧林匹克水上公園工程、南水北調工程、世博會場館工程、青草沙水庫工程等。

（1）水利水電工程建設方面應用情況

水電工程建設是塑料類土工合成材料應用最為廣泛，用量最大，應用品種最多的一個方面。主要應用目的是解決軟弱地基基礎加固、反濾、加筋、防滲等關鍵問題。如：長江三峽工程圍堰防滲、護坡、水口電站工程凡上下游施工圍堰、上海陳行水庫圍堤采用長管袋充砂、筑堤及堤坡反濾、秦山核電站圍堤工程、京杭大運河邊坡反濾、重慶市長江護岸工程、長江口深水航工程護底軟體排以及黃河治理、淮河治理、太湖治理等一些較大的水利水電工程。

電力能源系統新建電廠粉為庫90%以上采用塑料類土工合成材料修建灰庫堤，40%的老灰庫維修和擴建也均采用土工合成材料。如上海外高橋電廠灰庫、上海石洞口電廠灰庫、嘉興電廠灰庫，諫壁電廠真觀山貯灰場等。

另外農田水利工程和中、小型水利工程已普遍應用塑料類土工合成材料。

（2）鐵路建設方面應用情況

土工合成材料主要用于鐵路路基加固處理、路基隔離、排水、防治翻漿冒泥、防治嚴寒地區、凍融等方面，并可在不停止列車運行的情況下進行處理，因此不論是老干線維修，還是新干線建造，都較大規模的應用塑料類土工合成材料，并取得良好的效果，如：京九鐵路路基處理，大連至秦皇島鐵路路基加筋、上海至杭州外環線路基加固以及京石路翻漿冒泥整治等。

（3）公路建設方面應用情況

公路建設主要是應用解決路基沉陷、軟基加固、防治翻漿冒泥、防治路基凍融、防治路面反射裂縫以及路堤護坡、植被等，其效果也很顯著。

目前普通公路、新建一級公路、調整公路以及軍用公路等，在建設中均不同程度地應用塑料類土工合成材料，如：滬寧高速公路、錦州至大連一級公路，上海滬嘉公路，云南軍用公路等，都不同程度地選用塑料類土工合成材料。

除上述幾個重要建設方面外，機場建設、市政建設、環保工程、港灣與海岸工程、軍事工程等各個方面都不同程度的應用塑料類土工合成材料。

2008年以來，京滬高速鐵路、京石鐵路客運專線、石武客運專線、津秦鐵路客運專線等項目密集開工。再加上垃圾填埋、污水處理等工程逐漸增多，未來國內市場對土工合成材料需求將逐漸增加。

3、從塑料類土工合成材料應用地域來說，近兩年我國塑料類土工合成材料產品應用區域相對集中在華東、華南一帶，與當地水利設施工程較多有一定關系。

而在西北地區，我國西北地區土壤沙漠化日趨嚴重，風沙對國民經濟造成很大損失，治理風沙，也是我國長期的工作，目前在利用土工合成材料尤其是塑料類土工合成材料進行固砂和沙漠綠化方面也做了大量工作。同時，近年來國家加大了對西北地區基礎設施建設的投入力度，未來西北地區在高速公路、高等級鐵路方面對塑料類土工合成材料的需求將快速增長。

對西南地區而言，其建設項目增多與2008年地震災害造成的基礎設施損壞較為嚴重關系較大，2008年和2009年大批基礎設施工程重建促使當地土工合成材料需求擴大，同時管道工程建設項目的增多也加大了土工合成材料的使用量。

4、由于工程建設受季節變化的影響較大，土工合成材料在我國不同地區的季節需求情況存在較大差異。冬季期間，北方地區土木工程量大大縮減，土工合成材料用量比較小，而南方用量則較大；而在夏季，南方大部分地區由于受雨季影響，工程進度放慢，土工合成材料用量相應減少，而這段時間里北方地區對土工合成材料的需求較冬季大大增加。

第二節 2003-2009年土工格柵市場規模及行業特征分析

一、土工格柵產品整體市場規模

使用土工格柵進行土木工程建設的經濟效益明顯。如鋪設道路路基時，用格柵作為加筋材料，可將基層減薄到未加筋時的2/3。我國的公路、鐵路、水利、采礦、港口與機場建設、工業與民用建筑等行業正處在飛速發展的時期，其中要涉及大量的有關巖土加固的問題，必然要使用各種新技術、新材料，包括土工格柵。這給土工格柵的應用、生產、生產技術及基礎研究的開展提供了很好的契機。隨著加筋技術的發展和土工合成材料加筋理論的不斷完善，新型的土工加筋材料不斷涌現。從20世紀70年代末塑料土工格柵出現后，近幾年又涌現出滌綸經編土工格柵、玻纖土工格柵和鋼塑土工格柵，四類土工格柵性能各有優劣，在不同的土木工程中發揮了重要的作用。

四類土工格柵性能比較

塑料土工格柵的應用范圍為：軟土上的地基、堤壩加筋，提高基底穩定性，減少不均勻沉降，提高承載力；路基邊坡加筋，提高斜坡穩定性；加筋橋臺，提高橋臺的整體性和強度，防止橋頭跳車；廣泛應用于各類加筋擋土墻。

滌綸經編土工格柵應用范圍為：公路及鐵路路基、路堤加筋、較淺層基礎的加筋；防治瀝青混凝土路面反射裂縫，增強路面基層的強度。

玻纖格柵適用于瀝青和混凝土路面加筋、路面反射裂縫防治及新舊路面的銜接等變形量不是很大的場合。

鋼塑土工格柵主要適用于道路軟土地基加固、擋墻和路面抗裂工程等，由于材質因素，對土體的成份要求較高。

從目前的生產應用狀況看，受材料性質、技術現狀和生產成本的影響，塑料土工格柵和滌綸經編土工格柵是應用最廣泛的格柵類土工合成材料，也是發展最快的土工格柵產品；而玻纖土工格柵和鋼塑土工格柵的應用范圍相對較小，發展偏緩。土工格柵市場在四種土工格柵競爭中不斷拓展。近年來，土工格柵的用量增長較快。2008年我國土工格柵市場規模20.75億元。2009年我國土工格柵市場規模達26.07億元。

四類土工格柵中，塑料土工格柵面市時間最早，盡管在經編、玻纖和鋼塑土工格柵進入市場時，塑料土工格柵的市場受到了較大沖擊，但從近年來的市場接受情況看，隨著塑料加工技術的突飛猛進，塑料土工格柵性能大大提升，其優越性能又重新得到市場的認可，市場增長較快。2008年塑料類土工格柵市場規模達11億元。2009年，塑料土工格柵市場規模達14.28億元，在整個土工格柵使用量中所占比例接近55%。

2003-2009年土工格柵市場規模

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

2003-2009年土工格柵市場規模

單位：億平方米

數據來源：中國市場調查研究中心

2009年我國土工格柵產品市場結構（金額）

數據來源：中國市場調查研究中心

二、按需求行業分市場需求

土工格柵主要用于土工工程的加固、加筋，廣泛應用于水利、公路、鐵路、煤礦、建筑等工程領域。如用于建壩、護壩、護坡；防汛、防洪網籠；高速公路、鐵路、市政道路、飛機跑道等的路基增強加固；擋土墻護網、礦井頂網等。從市場需求方面來說，土工格柵作為一種新技術在我國最早用于公路路基加固，用以提高路基承載力、降低填土沉降。由于效果明顯，土工格柵在公路項目上得到了較為深入的推廣。尤其是在我國南方軟土地基分布較為廣泛的地區，許多公路項目都在使用土工格柵加筋。繼公路行業應用土工格柵后，鐵路行業也在路基加固中開始采用土工格柵，而且近年來的應用量不斷增大。在水利行業的一些特殊工程中，由于沒有足夠的填料可用，也在其攔河土石壩和河道堤防中采用土工格柵作為加筋材料使用。目前國內土工格柵產品主要應用在公路、鐵路和水利等基礎設施建設。在機場跑道建設、其他民用和工業建筑等行業的土工格柵應用起步不久，是最近幾年才開始增加的。總體看，土工格柵在我國的應用領域正在逐步拓展，工程建設對土工格柵的使用量也在逐漸加大。由于國內在近幾年大力進行基礎設施建設，這使國內土工格柵需求量激增。

目前國內土工格柵主要應用于公路以及水利方面。2009年我國公路方面土工格柵應用金額達10.05億元，占整個土工格柵總應用金額的38.6%；其次為鐵路方面，2009年我國鐵路方面土工格柵應用金額達6.57億元，占整個土工格柵總應用金額的25.2%。

2009年我國土工格柵分行業市場需求比例（金額）

數據來源：中國市場調查研究中心

塑料土工格柵在各行業的應用比例與土工格柵整體應用狀況差別較大，主要體現在鐵路和水利方面。鐵路是塑料土工格柵最大的應用領域，2009年我國鐵路方面塑料土工格柵應用金額達5.50億元，占整個塑料土工格柵總應用金額的38.5%，比土工格柵整體應用比例高13.3個百分點；水利方面塑料土工格柵應用金額為1.55億元，占整個塑料土工格柵總應用金額的10.9%，比土工格柵整體應用比例高低7.2個百分點。

按需求行業分2003-2009年國內塑料土工格柵行業市場需求變化

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

三、按省份分市場需求

土工格柵需求的地區分布主要取決于各省市的地質狀況和基礎工程建設投資狀況。我國地質狀況復雜，區域間差異很大。如在南方軟土地基較多，有時要占一條公路全長的1/4～1/3，而西南部山區則需要大量的邊坡防護、高路壩修筑和加筋擋土墻，在北方同樣有大量諸如軟基、邊坡處理的巖土加固工作；當前道路修建中的一個趨勢是高等級道路比例的增長，這就對路基處理、防止沉降提出了很高的要求，而使用土工格柵可以較好地解決土木工程中的特殊問題，如軟地基處理、差異沉降等；在這些場合，格柵是理想的土工材料。

近年來，我國公路、鐵路、水利等建設進入了一個大發展時期，特別是西部不發達省份在西部大開發的背景下公路建設、灌溉區建設項目劇增。各地對土工格柵的需求不斷擴大。

按省份分2003-2009年國內土工格柵行業市場需求變化

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

四、土工格柵行業特點

從本節第一、第二、第三部分中我們可以看到，國內塑料類土工格柵行業有以下行業特點：

1、從整體市場規模來看，國內塑料類土工格柵行業市場規模逐年增長。隨著國內基礎建設加快以及全球經濟的恢復，2008年以來，增長速度高于前幾年水平。

2、從國內塑料類土工格柵產品下游應用行業來看，目前在公路方面對塑料類土工格柵產品需求最大。未來公路方面對塑料類土工格柵產品需求仍然最大，這可以從國家“十一五”計劃中看出，國家計劃在“十一五”期間，我國要集中力量建成“五縱七橫”，總里程達到35000公里，每小時車速達到80～120公里的國道主干系統，使全國公路總里程由目前的118萬公里增加到135萬公里，其中高級公路由目前的18000公里增加到40000公里，高速公路由目前的3400公里增加到15000公里。“十一五”期間，我國計劃要建筑高速公路5800公里，即每年平均新建約1000多公里。此外，我國公路有關領導部門還規定，現有公路每隔6年，要進行一次路面中修，每隔12年要進行一次路面大修。所以再加上全國公路中修及大修需用的土工格柵量，累計我國公路方面土工格柵年需求總量將突破1億平方米。此外，除了公路方面之外，其他下游應用行業對塑料類土工格柵產品的需求也將增長。

3、從國內塑料類土工格柵產品應用地區來看，我國土工格柵產品的區域市場主要集中在生產建設項目較為集中的區域，而鐵路、公路等大型基礎設施建設工程跨區域建設特征明顯，使得土工格柵材料的區域分布特征相對弱化。從我國經濟發展區域特征和國家主要基礎設施建設投資方向來看，土工格柵市場主要集中在華東、華南、西南等地，與當地經濟發展水平和道路交通建設關系相關性較高。華東地區以江蘇、浙江一帶施工項目較多，西北地區以陜西一帶施工項目較多，2008年的汶川地震使得四川省一帶施工項目增多。

第三節 2003-2009年土工膜市場規模及行業特征分析

一、土工膜產品整體市場規模

中國于1966年首先將土工膜（如瀝青-聚合物膜）用于混凝土壩防滲，進入80年代得到飛速發展。現已應用到水利、水電、交通、環保、建筑等各個領域。隨著我國經濟快速發展，各地基礎建設大力推進，為土工膜的應用發展提供了廣闊的前景，我國土工膜行業發展迅速，到2009年，我國土工膜應用規模達71.94億元，其中單一塑料類土工膜市場規模達27.17億元。

2003-2009年土工膜市場規模

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

2003-2009年土工膜市場規模

單位：億平方米

數據來源：中國市場調查研究中心

二、按需求行業分市場需求

與傳統的防水材料相比，土工膜具有滲透系數低、低溫柔性好、形變適應性強、質量輕、強度高、整體連接性好、施工方便等優點。因此它不但能滿足水土工程的要求，而且還可以應用于屋頂防漏、園林綠化、河堤壩坡的保土、農田水渠的防滲和水土保持、灘涂圍墾造田、環境工程中垃圾填埋、三廢處理和環境整治、防止沙漠化等。目前，我國土工膜需求主要來自水利工程領域。其次，隨著我國城市化進程的加快，城市垃圾處理量急劇增加，各地垃圾填埋場建設需求旺盛，為保護地下水源及周圍土壤，垃圾填埋場對土工膜的需求也日漸旺盛。再次，隨著城市建設的發展，人民生活水平的提高，水的環境功能越來越受到人們的重視。許多地方如游樂設施、公園、療養院、學校甚至居民小區，都要設置人工湖。北方地區水資源極為缺乏，防滲防漏就顯得尤為重要。選用土工膜不僅解決了人工湖滲漏的問題，而且比采用鋼筋混凝土底板防滲方案更節省了資金，施工更方便，近年來，此部分需求也逐步放大。此外，我國基礎建設需求巨大，在隧洞防水、糧庫地面防潮層、建筑物的基礎防水、屋頂防漏、舊水利工程改造維護等許多領域，對土工膜的需求有著廣闊前景。

目前國內土工膜主要應用于水利以及公路方面。2009年我國水利方面土工膜應用金額達25.12億元，占整個土工膜總應用金額的34.9%；其次為鐵路方面，2009年我國鐵路方面土工膜應用金額達13.99億元，占整個土工膜總應用金額的19.4%。

2009年我國土工膜分行業市場需求比例（金額）

數據來源：中國市場調查研究中心

塑料土工膜在各行業的應用與土工膜整體應用差別較大，鐵路和公路方面的應用比例遠高于土工膜整體情況。2009年我國鐵路方面塑料土工膜應用金額達7.02億元，占塑料土工膜總應用金額的25.8%，比土工膜整體應用比例高6.4個百分點；公路方面塑料土工膜應用金額為5.92億元，占整個塑料土工膜總應用金額的21.8%，比土工膜整體應用比例高低6.9個百分點。

按需求行業分2003-2009年國內塑料土工膜行業市場需求變化

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

三、按省份分市場需求

目前，國內土工膜市場需求主要集中在水利工程領域，其市場需求地區分布受水利工程地區分布影響較大，沿江沿河省市需求較大。其次，隨著城市園林建設、垃圾處理設施建設和其他建筑工程需求的急劇擴大，各大城市對土工膜的需求也在迅速增加。

按省份分2003-2009年國內塑料土工膜行業市場需求變化

單位：億元

數據來源：中國市場調查研究中心

四、土工膜行業特點

從本節第一、第二、第三部分中我們可以看到，國內塑料類土工膜行業有以下行業特點：

1、從整體市場規模來看，近年來國內塑料類土工膜行業市場規模處于增長態勢，同時，未來國內塑料類土工膜行業市場需求前景依然令人看好。塑料類土工膜以其滲透性小、良好的拉伸強度、耐腐蝕性和穩定性優勢廣泛應用于渠道、江堤水庫、湖壩、地鐵、垃圾填埋場等大型基礎設施的防滲，防腐，防漏。特別是近十年來，我國建筑業、環保衛生事業的飛速發展，以及人們對環境的日益重視，使得新型防水材料的需求逐年增加，具有環保功能的塑料類土工膜已經占有了自己的市場份額。

2、從塑料類土工膜需求行業來看，目前國內塑料類土工膜主要應用于水利以及公路方面，同時，在垃圾填埋廠建設等方面對塑料類土工膜的需求也越來越大。截止2009年我國的所有地區，包括鐵路、高速公路、水利、水電、水庫、堤壩、垃圾填埋場、環保、建筑、礦業、港口等土木工程領域所有的大中型工程項目，都已大規模采用了HDPE土工膜進行防水、抗滲處理，使用量很大。同時，HDPE土工膜產品在土木材料中所占的比重也日益增大。

在水利以及公路方面，近年來隨著人們對環境的日益重視，具有環保功能的聚乙烯土工膜得到使用者更多的青睞。

在垃圾填埋廠建設方面，我國生活垃圾處理建設任務將非常繁重，許多城市還沒有生活垃圾填埋場，考慮到我國社會主義新農村建設以及城鄉一體化垃圾處理發展趨勢，生活垃圾填埋場建設需求還很大。如果平均每個縣至少建一個填埋場，還需要建設1600多座填埋場，如果平均每個縣建設兩個填埋場，就需要建設3000多座填埋場。塑料類土工膜是城市生活垃圾衛生填埋場防滲的核心材料。

3、從國內塑料類土工膜產品應用地區來看，我國塑料類土工膜產品的區域市場主要集中在生產建設項目較為集中的區域。如2008年北京市奧林匹克水上公園項目就鋪設了70萬平方米的高密度聚乙烯土工膜作為賽道的防滲材料。同時，我國在深圳、北海、昆明、海口、保定、北京六里屯、天津、青島、泉州等地已建成的數十座大中型城市生活垃圾填埋場也大量使用了塑料類土工膜。此外，正在設計、籌建的國內其它大中城市（如珠海、杭州）和三峽庫區首批l3個城市（如開縣、奉節、云陽、忠縣、萬州）等生活垃圾填埋場皆采用了塑料類土工膜。

第四節 市場供求狀況及供求的影響因素分析

一、市場供求狀況

目前中國土工合成材料市場產品數量不斷增加，產品質量不斷提高，產品品種范圍不斷擴大。土工合成材料產品向系列型、合成型、復合型發展。應用范圍從一般工程向大、中型工程發展。每年均有上千個大中型以上工程應用土工合成材料。由于不同類型的土工合成材料的生產能力、應用范圍、應用技術等不同，因而生產、應用情況還存在不平衡，其中中低檔土工合成材料由于技術門檻較低市場競爭較為激烈，高端土工合成材料依賴進口的局面依然沒有從根本上扭轉。

目前國內土工合成材料市場根據各種實際工程的需要，正在向系列型、復合型、綜合型發展；各類重點工程所需的高質量、高檔土工合成材料的結構將極大改善。

二、影響市場供求的主要因素

目前，我國無論生產部門還是應用部門對土工合成材料的認識還不深。有些新材料、新技術還不為人們所了解或認識不足。這對產品開發、應用推廣都是不利的。另外，企業創新能力還較弱，行業整體利潤水平不高，不利于國內土工合成材料產品的升級換代。土工合成材料的巨大需求為該產業提供了廣闊市場，而相關標準的缺失和落后成為制約行業發展的瓶頸，造成國內企業的產品不能夠進入國家相關大項目或者國際市場。現行土工合成材料標準多是在1998年制定的，編制至今已有十多年，經過多年的實踐，無論在內容上或是模式上都亟待增補和改進。而且隨著土工合成材料技術和產品的不斷推陳出新，傳統的檢測手段也不能夠滿足當前的市場需要，相關的標準也應該與時俱進。

第三章 相關產業及產業鏈分析

第一節 上游產業鏈介紹

目前土工合成材料原料大多采用高分子聚合物，主要有聚丙烯（PP）、聚酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（PA）等。其中使用最多的是聚丙烯原料，占土工合成材料總用量的50%以上；其次是聚酯，占土工合成材料原料的15%～30%。

隨著國民經濟的持續繁榮，我國的塑料加工工業才得到蓬勃發展，尤其是改革開放三十年來取得的輝煌成就舉世矚目。令人鼓舞的是全國塑料加工業快速發展又極大地促進了合成樹脂、助劑與添加劑和塑料加工機械設備與模具制造行業等相關行業相互促進協同發展，構成了中國塑料工業現代化的“三大支柱”產業發展宏偉壯觀的畫面和景觀。

中國合成樹脂工業于1958年在錦州建成第一套聚氯乙烯樹脂市場裝置起步，同樣走過了從無到有、從小到大的快速發展歷程。1975年合成樹脂產量僅為33萬噸，1990年增加到226.8萬噸，占當年世界合成樹脂2.2%，1990至1999年間，合成樹脂的年平均增長率高達15.34%，為世界年平均增長率的3倍。2000年生產量已超過1000萬噸，比1999年（841.7萬噸）年增長15.83%。1999年我國共生產合成樹脂1340.7萬噸（包括中國臺灣省499萬噸），占當年亞洲各國總產量的27.44%，是世界總產量的8.55%。在全世界主要合成樹脂生產國中已接近排名第二位的日本（1456.9萬噸），而與第三位的德國（1386萬噸）基本持平。

據統計數據顯示，2007年我國合成樹脂產量已達3073.55萬噸，同比增長18.54%；進口量1896.92萬噸，同比增長5.04%；出口量382.37萬噸，同比增長52.70%；表觀消費量4578.04萬噸，同比增長12.1%。我國合成樹脂表觀消費量占全球消費量2.6億噸的18%，逐年呈上升趨勢。2008年我國合成樹脂產量已經達到3130萬噸。

2001-2008年年我國合成樹脂產量

單位：千噸

數據來源：中國塑料加工工業協會

2009年前三季度國內五大合成樹脂表觀消費量為3449.1萬噸，同比增長17.1%。受國內合成樹脂價格大幅上漲、廢舊塑料需求增加和存置庫存結束的影響，國內合成樹脂需求大幅增加。估計全年五大合成樹脂生產能力將達到3905萬噸/年，產量在2900萬噸左右，表觀消費量在4344萬噸，同比增長13.5%。

2009年前三季度全國五大合成樹脂產量為2196萬噸，同比增加1.9%，其中聚乙烯產量為568萬噸，同比增長6.3%；聚丙烯為593萬噸，同比增長7.3%；聚氯乙烯為671萬噸，同比下降6.4%。

前三季度國內五大合成樹脂表觀消費量為3449.1萬噸，比上年同期增加17.1%，其中聚乙烯表觀消費量為1132.7萬噸，同比增長29.8%；聚丙烯為908.2萬噸，同比增長19.8%；聚氯乙烯為816.5萬噸，同比增長9.7%；聚苯乙烯為301.5萬噸，同比增長3.5%；ABS樹脂為290.2萬噸，同比增長3.8%。

第二節 下游產業鏈介紹

主要采購商（主要建設施工單位、業主單位、行業部委）發展情況。

一、水利發展

新中國成立50多年來，我國水利建設取得了舉世矚目的成就，為各個時期經濟社會發展做出了重要貢獻。1998年以來，以大江大河堤防為重點的防洪工程建設、病險水庫除險加固、解決人畜飲水困難、大型灌區節水改造等取得了歷史性突破。

1、堤防和水閘。截止2008年底，全國已建成江河堤防28.69萬公里，累計達標堤防11.28萬公里，堤防達標率為39.3%；其中一、二級達標堤防長度為2.53萬公里，達標率為74.0%。全國已建各類水閘43829座，其中大型水閘504座。在全部已建水閘中，分洪閘2647座，排澇閘14987座，擋潮閘5008座，引水閘8486座，節制閘12701座。

2、水庫及樞紐。全國已建成各類水庫86353座，水庫總庫容6924億立方米。其中，大型水庫529座，總庫容5386億立方米，占全部總庫容的77.8%；中型水庫3181座，總庫容910億立方米，占全部總庫容的13.1%。全國大中型水庫大壩安全達標率為64.1%，比上年提高4.65%。

3、水土保持工程。全國水土流失綜合治理面積達到101.6萬平方公里，其中小流域治理面積39.2萬平方公里，實施生態修復面積達72萬平方公里，建成黃土高原淤地壩29840座。完成全國水土保持監測網絡和信息系統建設二期工程初步設計審查工作。

4、水土保持管理。全國共審批開發建設項目水土保持方案2.36萬個，其中水利部審批國家大中型項目水土保持方案206個，涉及防治責任范圍3935.3平方公里。全年完成開發建設項目的水土保持設施驗收1.13萬個。基本完成全國水土保持監督執法專項行動，對10.48萬個項目進行了執法檢查。中國水土流失與生態安全綜合科學考察工作進展順利，共涉及27個省（自治區、直轄市）的315個縣。

2004-2008年完成的部分水利設施指標情況

數據來源：水利部

二、公路水路發展

1、公路。

建國后，特別是“七五”時期以來，我國的公路建設得到了迅速發展，取得了世人矚目的成就。2008年我國公路里程持續增長，村道所占比重明顯提高。截至2008年底，全國公路總里程達373.02萬公里，比上年末增加14.64萬公里。其中，國道15.53萬公里，省道26.32萬公里，縣道51.23萬公里，鄉道101.11萬公里，專用公路6.72萬公里，村道172.10萬公里，分別比上年末增加1.82萬公里、0.80萬公里、減少0.21萬公里、增加1.27萬公里、1.01萬公里和9.95萬公里。各行政等級公路里程占公路總里程的比重比上年末分別提高0.4個、持平、下降0.7個、0.8個、提高0.2個和0.9個百分點。

2008年各級公路里程

單位：萬公里

數據來源：交通部

2008年公路技術等級和路面等級進一步提高。全國等級公路里程277.85萬公里，其中二級及以上高等級公路里程39.97萬公里，占公路總里程的10.7%。按公路技術等級分，各等級公路里程分別為：高速公路6.03萬公里，一級公路5.42萬公里，二級公路28.52萬公里，三級公路37.42萬公里，四級公路200.46萬公里，等外公路95.16萬公里。全國有鋪裝路面和簡易鋪裝路面公路里程199.56萬公里，比上年末增加21.91萬公里，占總里程的53.5%。

農村公路、高速公路建設取得新進展。2008年底，全國農村公路（含縣道、鄉道、村道）里程達到324.44萬公里，比上年末增加11.01萬公里。農村公路里程超過10萬公里的省（區）為17個。截至年底，高速公路突破三千公里的省為6個，分別是：河南（4841公里）、山東（4285公里）、廣東（3823公里）、江蘇（3725公里）、河北（3233公里）和浙江（3073公里）。

2008年農村公路超過10萬公里的省（區）

數據來源：交通部

各地區公路里程持續增長，公路技術狀況進一步提高。東部地區公路里程105.01萬公里，中部地區125.89萬公里，西部地區142.11萬公里，比上年末分別增加2.88萬公里、3.60萬公里和8.17萬公里。

2008年東、中、西部公路建設比較

單位：萬公里

數據來源：交通部

公路橋梁、隧道總量繼續增加。2008年底，全國公路橋梁達59.46萬座、2524.70萬延米，比上年末增加2.46萬座、205.52萬延米。其中特大橋梁1457座、250.18萬延米，大橋39381座、884.37萬延米。全國公路隧道為5426處、318.64萬延米，比上年末增加753處、63.09萬延米。其中特長隧道120處、52.57萬延米，長隧道743處、122.62萬延米。

2、內河航道。

2008年底，全國內河航道通航里程12.28萬公里。

各級航道里程情況

單位：公里

數據來源：交通部

2008年底，全國內河航道共有4128處樞紐，其中具有通航功能的樞紐2329處。通航建筑物中，有船閘836座、升船機42座。

3、港口。

2008年底，全國港口數量為413個。年吞吐量在1000萬噸以上的沿海港口36個，200萬噸以上的內河港口87個。

2008年底，全國港口擁有生產用碼頭泊位31050個，其中萬噸級及以上泊位1416個。全國沿海港口擁有生產用碼頭泊位5119個，其中萬噸級及以上泊位1157個；內河港口擁有生產用碼頭泊位25931個，其中萬噸級及以上泊位259個。

全國港口萬噸級及以上泊位中，1～3萬噸級（不含3萬噸級）泊位656個，3～5萬噸級（不含5萬噸級）泊位252個，5～10萬噸級（不含10萬噸級）泊位366個，10萬噸級以上泊位142個。

全國萬噸級及以上泊位中，通用散貨泊位252個，通用件雜貨泊位272個，專業化泊位778個。專業化泊位中，原油泊位59個，成品油及液化氣泊位114個，散裝糧食泊位23個，煤炭泊位162個，集裝箱泊位251個。

三、鐵路

長期以來我國鐵路事業的發展和建設相對于經濟發展處于比較滯后地位。尤其是在改革開放以來，1978～2008年間我國年均GDP增速為9.4%，人口數量也由9.6億增加到13.28億，全社會貨物運輸需求增長了10.6倍、客運需求增長了11.5倍。

我國鐵路目前還遠遠不能滿足經濟社會發展對運輸的需求，我國鐵路營業里程的增長速度不僅落后于GDP的增速，而且也落后于公路的建設速度；此外我國鐵路無論是客運密度還是貨運密度都呈現了逐年增長的趨勢，與其他發達國家以及發展中國家相比差距更為明顯。近幾年我國加大了鐵路建設，截止2008年我國投產新線1730.1公里、復線1955.8公里、電氣化鐵路1959.3公里，分別比上年增長1.4倍、2.6倍和1.1倍，其中投產客運專線1133.6公里。完成新線鋪軌2808.1公里（含地方鐵路127.5公里）、復線鋪軌2210.2公里，分別比上年增長1.6倍和75.9%，均為歷史最多。

我國鐵路營業里程與GDP增速

單位：萬公里，%

數據來源：鐵道部，統計局

2008年全國鐵路營業里程

數據來源：鐵道部，統計局

截至2009年底，我國鐵路營業里程達到8.6萬公里，躍居世界第二位。2009年全國鐵路共完成新線鋪軌5461公里、復線鋪軌4063公里；投產新線5557公里，其中客運專線2319公里；投產復線4129公里、電氣化鐵路8448公里。

2009年是我國鐵路歷史上投資規模最大、投產最多的一年。全年完成基本建設投資6000億元，比上一年增加2650億元，增長79%，超過“九五”和“十五”鐵路建設投資總和，為拉動內需、促進經濟增長發揮了重要作用。

全年開展前期工作的項目達200多項，批復立項75項，批復可研150項。一大批重點工程開工建設，全年新開工項目123項。

目前，在建新線規模達到3.3萬公里，投資規模達到2.1萬億元。上海－杭州、南京－杭州、杭州－寧波、南京－安慶、西安－寶雞等客運專線，蘭新鐵路第二雙線、山西中南部鐵路通道等區際干線，以及貴陽市域快速鐵路網，武漢城市圈、中原城市群城際鐵路等相繼開工建設。

2008年的《中長期鐵路網規劃調整方案》將2020年全國鐵路營業里程規劃目標由10萬公里調整為12萬公里以上，電氣化率由50%調整為60%以上。進一步擴大鐵路網規模以及提高電氣化鐵路比重，是為了發揮好鐵路技術經濟優勢，更好地適應建設和諧社會以及交通可持續發展的要求。

四、民航

經過幾十年的建設和發展，我國機場總量初具規模，機場密度逐漸加大，機場服務能力逐步提高，現代化程度不斷增強，初步形成了以北京、上海、廣州等樞紐機場為中心，以成都、昆明、重慶、西安、烏魯木齊、深圳、杭州、武漢、沈陽、大連等省會或重點城市機場為骨干以及其他城市支線機場相配合的基本格局，我國民用運輸機場體系初步建立。截至2006年底，我國（不含港澳臺地區）共有民航運輸機場147個，其中軍民合用機場45個，全國機場平均密度為每10萬平方公里1.53個；按飛行區等級劃分，4E級機場25個、4D級機場35個、4C級機場58個、3C級機場29個；按經濟地理分布，東部地區41個、中部地區25個、西部地區69個、東北地區12個；按地區劃分，東北、華北、華東、中南、西南、西北6個地區的機場數量分別為12個、18個、37個、25個、31個和24個，以每10萬平方公里計，密度分別為1.51個、1.16個、4.67個、2.57個、1.53個和0.81個。

根據2008年全國民用機場布局規劃，至2020年，布局規劃民用機場總數達244個，其中新增機場97個。

北方機場群：布局規劃機場總數54個，其中新增24個。

北方機場群由北京、天津、河北、山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江8個省（自治區、直轄市）內各機場構成。在既有30個機場的基礎上，布局規劃新增北京第二機場、邯鄲、五臺山、阿爾山、長白山、漠河、撫遠等24個機場，機場總數達到54個，為促進華北、東北地區經濟社會發展、東北亞經濟合作和對外開放提供有力的航空運輸保障。在此機場群中，重點培育北京首都機場為國際樞紐機場，進一步增強其國際競爭力；提升和發揮天津、沈陽機場分別在濱海新區發展和東北振興中的地位作用；進一步完善哈爾濱、大連、長春、石家莊、太原、呼和浩特等機場在區域中的干線機場功能，穩步發展阿爾山、長白山、漠河、大慶等區域內支線機場。

華東機場群：布局規劃機場總數49個，其中新增12個。

華東機場群由上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、山東7個省（直轄市）內各機場構成。在既有37個機場基礎上，布局規劃新增蘇中、麗水、蕪湖、三明、贛東、濟寧等12個機場，機場總數達到49個，以滿足華東地區經濟社會發展、對外開放和對臺“三通”的交通需要。在此機場群中，重點培育上海浦東機場為國際樞紐，增強其國際競爭力；進一步完善上海虹橋、杭州、廈門、南京、福州、濟南、青島、南昌、合肥等機場的干線機場功能；穩步發展蘇中、三明、宜春、濟寧等區域內支線機場。

中南機場群：布局規劃機場總數39個，其中新增14個。

中南機場群由廣東、廣西、海南、河南、湖北、湖南6省（自治區）內各機場構成。在既有25個機場基礎上，布局規劃新增信陽、岳陽、衡陽、邵東、河池等14個機場，機場總數達到39個，以滿足中南地區經濟社會發展需要，促進東南亞經濟合作、泛珠三角區域經濟一體化和對外開放。在此機場群中，重點培育廣州白云機場為國際樞紐，增強其國際競爭力；提升武漢、鄭州機場在中部崛起中的地位；完善長沙、南寧、海口、三亞、深圳、桂林等機場在區域中的干線機場功能；進一步穩步發展河池、神農架等區域內支線機場。

西南機場群：布局規劃機場總數52個，其中新增21個。

西南機場群由重慶、四川、云南、貴州、西藏5省（自治區、直轄市）內各機場構成。在既有31個機場的基礎上，布局規劃新增黔江、康定、騰沖、六盤水等21個機場，機場總數達到52個，以適應西南地區經濟社會發展需要，促進中國-東盟自由貿易區的合作發展，以及為少數民族地區經濟社會發展和旅游資源開發提供交通保障。在此機場群中，重點培育昆明機場成為連接南亞和東南亞的門戶機場，強化成都、重慶機場的樞紐功能，發揮其在西南地區和長江中上游區域經濟社會發展中的中心地位作用；完善貴陽、拉薩等機場功能；穩步發展黔江、康定、騰沖、六盤水等其他支線機場。

西北機場群：布局規劃機場總數50個，其中新增26個。

西北機場群由陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆5省（自治區）內各機場構成。在既有24個機場的基礎上，布局規劃新增天水、隴南、玉樹、喀納斯等26個機場，機場總數達到50個，以滿足西北地區經濟社會發展需要，促進中國-中亞地區貿易的發展，以及為少數民族地區發展和旅游資源開發提供航空運輸保障。在此機場群中，重點加快培育烏魯木齊機場為連接中亞的西北門戶機場，提升西安機場在區域內的中心地位；進一步完善蘭州、銀川、西寧等機場的功能；穩步發展天水、固原、玉樹、喀納斯等區域內支線機場。

五、工程設計、施工單位

2010年1月中華人民共和國住房和城鄉建設部公布了核準的工程勘察設計資質、建筑業企業資質、工程監理資質、工程招標代理機構資格及工程設計與施工一體化資質結果，其中工程勘察設計資質單位59家，建筑業企業164家。

核準的工程勘察設計資質結果匯總表

資料來源：住房和城鄉建設部（注：此表已刪除建筑裝飾類單位）

2009年批準取得水利工程質量檢測甲級資質的單位名單：巖土工程類（42個）

批準取得具備水利工程質量檢測甲級資質（有效期一年）的單位名單：巖土工程類

（22個）

第四章 行業技術水平和行業特征

第一節 行業產品產品技術需求

一、格柵

2008年修訂的塑料土工格柵產品標準（GB/T17689-2008）的檢測指標主要有拉伸強度、蠕變性能等，各性能指標如下：

聚丙烯單拉塑料格柵（PP）土工格柵

高密度聚乙烯單拉塑料格柵（HDPE）土工格柵

聚丙烯雙拉塑料格柵（PP）土工格柵

第二節 行業技術發展現狀及其發展水平

一、塑料土工格柵

塑料土工格柵產品是通過特制機器對高密度化學板材（主要是高密度聚乙烯和高密度聚丙烯）進行定位沖孔，然后進行單、雙向拉伸，使板材內部分子形成定向分布，采用的原料為聚乙烯、聚丙烯。目前一些國產的塑料土工格柵產品有兩大缺點：一個是拉伸強度（特別是早期）不夠高，第二是單位面積質量比較重。而其產生的根本原因：一個是生產工藝還不夠先進，二個是高分子原料配方還不夠科學。

塑料土工格柵的一般生產工藝流程

目前國內塑料土工格柵的研發重點是生產工藝的改進及功能母料的開發。生產工藝中拉伸是最關鍵的工藝步驟，涉及到較多的工藝參數和方法，如拉伸比、拉伸溫度、拉伸速度、加熱方式、拉伸方式等。雙向拉伸時還要考慮縱、橫向拉伸比的分配。其中拉伸比對制品機械性能的影響最大，拉伸溫度主要取決于原材料物性，拉伸速度是決定生產率的直接因素，而加熱方式和拉伸方式則影響拉伸過程能否均勻穩定。格柵生產線長度在30米以上，穩定的拉伸對生產來說最為重要，拉伸不穩定將造成很大的原材料及能源損失。板材擠出和制孔工藝同樣影響拉伸過程和制品性能。生產工程中拉伸前的孔型、尺寸及排布與拉伸工藝參數應很好匹配，才能拉伸時產生過大的橫縮。目前塑料土工格柵的生產設備基本已實現國產化，相對于國外一條生產線需要4-5千萬，國內生產企業提供的設備只不到1000萬，而產品的各項性能也能達到國外同類產品要求。

目前主輔料的選擇主要考慮制品力學性能、工藝性及其抗老化和抗紫外線性能。而隨著應用領域的逐步擴大，格柵的阻燃、消煙等問題將被提出。我國國家標準規定的土工格柵機械性能指標有兩類，即拉伸屈服力（即一定伸長率下的拉伸力）和屈服伸長率。在工程設計中，考慮到各種因素，一般使其實際受力遠小于拉伸屈服應力，因此格柵被瞬間被拉斷的可能性極小。由于土木工程的使用壽命較長，所以實際上它在土體中將受到長期穩定的拉伸力作用，這決定了土工格柵的使用過程就是一個長期蠕變的過程。一個較小的拉力長期穩定地作用在格柵上。格柵的蠕變性能因此應是表征其機械性能一個非常重要的指標。HDPE母料由于其具有較高的剛性和韌性，機械強度好，耐環境應力開裂性好，良好的注塑性能，已經開始在塑料土工格柵的生產中應用。

二、土工膜

單一土工膜分為單層膜和不同樹脂的多層復合膜。其生產工藝與普通的塑料薄膜相類似，分擠出拉伸、擠出吹塑、壓延、涂敷而成的膜/片，厚度為0.2～5mm。單一的多層土工膜一般采用多層共擠法，不同物料進入同一個模斗，再吹塑或壓延成型。幅寬根據用途不同而不同，目前最寬的可達10m以上。寬幅土工膜在大規模應用中可以減少接縫，提高防滲質量。早先的國產設備因比較落后，單一復合超厚寬膜還不能完全達到要求，關鍵設備要靠進口。近年來，國內對現有的棚膜生產機組進行改造，使之能夠生產所要求的土工膜。目前，聚乙烯土工膜生產主要依靠吹塑成膜，設備已經能夠國產化，質量也能達到國際要求。但某些特殊規格如厚度要求在5mm或厚度十分均勻的膜，還要使用壓延成型。

防滲土工膜生產工藝流程

目前，土工膜的塑料母料的發展較快，PE產品中性能優越的LDPE、HDPE已經大量應用于土工膜生產中，2007年我國HDPE、LDPE的產量已分別達到155萬噸、143萬噸。

但單一的塑料防滲土工膜在應用時，由于表面光滑，在實際應用中存在摩擦系數低、與土壤層接觸易滑移，使用過程中尤其是在坡道施工和使用過程中的穩定性不足等弱點。目前在此類場所往往使用復合土工膜，結合土工布等編制產品特點，降低水土的流動。另一種方式是發展糙面土工膜，糙面土工膜因為表面粗糙，完全解決了這個問題。但是，實現土工膜表面粗糙效果我國的技術還較為落后，傳統解決辦法是進行后道工序處理，不僅增加了成本，更可能出現土工膜表面噴絲剝離現象。多年來我國的糙面土工膜的生產技術難以突破，一直被國外企業壟斷。2009年3月，廣東金明塑膠設備有限公司成功研制國內首臺擁有完全自主知識產權的三層共擠糙面土工膜設備，打破了長期以來該類設備只能依賴進口而且價格昂貴，糙面土工膜生產成本居高不下、不能大面積推廣應用的局面，標志著國產吹塑加工裝備制造業又邁上了一個新臺階。

第三節 行業產品的應用現狀

一、土工格柵

塑料土工格柵被廣泛應用于土木建筑等工程中。在水利方面用于護壩、護堤工程，以及河道整治；在交通運輸方面用于高速公路、鐵路及機場的基礎建筑，以及公路、鐵路兩旁的護坡，沙漠和沼澤地鋪路等，在煤炭工業方面主要用于頂網、多層開采、快速封井及井下鋪路等；此外還用于城市建筑、綠化以及水土保持等方面。單、雙向產品視應用場合有一定區別，單向土工格柵適用于公路及鐵路路基、路堤、邊坡加筋、各類擋墻加筋、江河海壩的加筋及堆場加筋、橋臺加筋、較淺層基礎的加筋，廣泛應用于各類加筋擋土墻；雙向格柵適用于公路及鐵路路基、路堤加筋、淺層基礎加筋、大型廣場、車場、碼頭貨場、堆場等永久性承載的地基增強，河道路基加筋，防治瀝青混凝土路。

我國土工格柵的應用最早用于公路路基加固，主要用于公路與鐵路鋪設及相關擋土墻、邊坡防護、橋臺等工程，用以提高路基承載力、降低填土沉降。南方應用此產品較早，尤其是在我國南方軟土地基分布較為廣泛的地區，廣東省、云南省、江蘇省及長江以南不少地區在土工格柵剛進入中國市場時，就很快認識到土工格柵為工程建設帶來了很大好處，如廣東等地，幾乎所有的公路項目都在用土工格柵加筋。而在北方則相對應用較晚，尤其東北地區。繼公路行業應用土工格柵后，鐵路行業也在路基加固中開始采用土工格柵，近幾年來應用量上升較快。水利行業在一些特殊工程中，限于沒有足夠的填料可用，也在其攔河土石壩和河道堤防中采用土工格柵作加筋材料使用。目前在我國，土工格柵應用的主要領域基本上以公路、鐵路、水利為主，在民用和軍用機場的跑道上，也開始少量使用土工格柵，在其它民用和工業建筑中應用土工格柵的還很少。同時，雙向土工格柵還開始向高邊坡護坡、巖石邊坡綠化治理及垃圾掩埋場等環保工程方面發展。

二、土工膜

當前，土工膜在我國已廣泛應用于以下領域：池塘里襯、水儲備、廢水隔離、防滲、垃圾填埋場里襯、湖堤保護、隧道、隔離地下水、建筑物或建筑工程隔離、水產養殖等。由于原料的差異，我國的土工膜應用以復合土工膜為主。

1、在水利工程中的應用

20世紀60年代中期，首先是將塑料土工膜用于灌溉渠道防滲，較早的工程有山東、陜西的引渭工程等（當時主要是PVC，后來PE材料占領了大部分市場），以后推廣到蓄水池、水庫和閘壩工程。1965年，桓仁水電站首次采用土工膜處理混凝土壩裂縫，防止裂縫漏水成功。此后，寧夏、陜西、北京、河北、山東、遼寧、黑龍江等地也都在中小型（后來推廣到大型）水庫及土石壩（包括補強除險工程）中使用土工膜或復合土工膜防滲，取得了良好效果。

2、人工湖防滲工程中的應用

人工湖在中國園林、度假村等休閑娛樂場所發揮著不可或缺的作用。然而隨著地下水水位的持續降低，許多景區內的人工湖湖水干涸，不僅失去了傳統意義上“山水相依”的美景，更會淪為春秋季多風天氣沙塵暴的源頭，惡化空氣質量，破壞城市整體投資環境，危及市民正常生活。因此對這些湖進行綜合治理就成為一個日益重要的課題。

通過對膜料防滲、混凝土防滲、漿砌石防滲、瀝青防滲等多種防滲方案的對比，聚乙烯土工膜以其集造價低、防滲性能好、耐低溫、耐腐蝕性好、對環境無污染等諸多優點于一身而被廣泛選用。

2002年“盧溝曉月湖”是北京市在人工湖防滲處理中首次采用聚乙烯土工膜的水利工程，共采用了約40萬平方米的低密度聚乙烯（LDPE）土工膜，其它還有位于海淀區的中央黨校人工湖（0.5mm厚，4萬㎡）；昌平的老北京微縮景觀（0.6mm，0.2萬㎡）；平谷縣的教師療養院（0.5mm，1.1萬㎡）；白洋淀華潤集團培訓中心人工湖（HDPE防滲膜，8萬㎡）；北京奧林匹克水上公園防滲工程的建設過程中，采用HDPE防滲膜70萬㎡

3、在其他工程中的應用

由于自然條件的原因，很多農村地區的人畜飲水是個難題。地處鄂西南石灰巖山區的長陽縣自1970年代以來，就開始嘗試種種防滲節水的方法，希望能緩解農村飲用水難題。經對比多種工程方案，湖北省宜昌市水電局的工程人員確定聚乙烯防滲膜蓄水池具有投資少、防滲效果好、使用年限長、施工技術簡單等諸多優點，因而于1991后開始大面積推廣，先后修建塑膜水池2520個，總容積90.72萬m3。

三、土工膜技術在國際上的發展趨勢：

1、混凝土壩防滲

現行的方法是先在混凝土壩上游面設置土工網，然后將土工膜粘貼在土工網上。土工膜用于混凝土壩防滲已有15年。這方面的最新進展是粘貼區域的處理。例如，在不放空水庫或部分放空水庫的情況下，由潛水員完成粘貼。在土工膜下面設置排氣系統，以及防水庫上游面的雜物將土工膜刺壞。

2、土壩防滲

土工膜以及土工合成材料和粘性土形成的襯墊（GCL），已被用在土壩或土壩的上游面作為防滲體，并可將土工膜用于已建成的土壩的防滲處理上。利用膨潤土泥漿護壁，在土壩內挖槽（如有必要，該槽應深入壩基）。土工膜置于槽的上游面。應謹慎地選擇用于置換膨潤土泥漿的回填土，使回填土本身也能形成防滲層。

3、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，與針刺的、較厚的土工織物一起，將水導入設在隧道底腳的排水口，形成封閉的排水系統。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心的問題。

4、渠道襯砌

美國墾務局從20世紀50年代開始試驗用土工膜進行渠道防滲襯砌。他們取得了較大的進展，幾乎在所有的渠道上都采用土工膜襯砌。將來的發展是能在無覆蓋的條件下使用較強的土工膜。美國墾務局在20個不同的試驗段對較厚的、有組合結構的土工膜進行了試驗。

5、垃圾場的襯砌系統

美國環保局于1982年規定的采用土工膜作為棄置場的覆蓋和襯砌系統得到了普遍的響應。目前，在美國，100%的有害的和24%的城市垃圾棄置場要求雙層襯砌系統；在世界上，58%的有害的和14%的城市垃圾棄置場要求雙層襯砌系統。盡管這種襯砌系統提供了長期的封閉，但不是永久性的。將來是在滲漏液循環的同時，進行開采式的處理。滲漏液可以通過土工合成材料排水系統（比如預制豎直排水），或在雙層之間集中。這種概念目的是創建永久性的棄置場。通過滲漏液循環和降解（需氧或厭氧），原來的棄置物就可以在一定的時間內被開采，如制作肥料、田地覆蓋物等有益用料。這種方法可使襯砌系統被監測、修理，甚至更換。這一概念在土地奇缺的地區正在得到研究。

第四節 行業產品的發展方向

土工格柵產品在實踐領域的應用是一個不斷發展和完善的過程，從終端用戶使用需求角度出發，我國土工格柵產品將向高強度、低延伸率、耐高溫、模量高、重量輕、韌性好、耐腐蝕、壽命長、大幅寬等方向發展。

單一土工膜強度高、拉伸大，有很好的彈性和適應變形的能力；阻隔性好，滲透低，有很好的耐老化能力，特別是在水下、土中，其耐久性尤為突出。故主要用來阻隔水和防滲漏，并起一定的加固作用。為了解決單一土工膜因表面光滑、摩擦系數小的缺點，可根據需要將其表面做成各種形狀的花紋（如人字形、三角形、矩形等）或凸點，增加表面摩擦力。或是在施工中加嵌錨固定，但會對膜的防滲性有所影響。

單一土工膜在應力開裂性能方面存在缺陷，造成國內在土工膜的應用以復合膜為主，但國外已逐漸轉用HDPE土工膜，其具有優良的耐環境應力開裂性能，較大的使用溫度范圍（-60～+60℃）和較長的使用壽命（50年）。近年來無論國內國外，新產品、新材料、新工藝層出不窮。HDPE的品種繁多，性能各異，能滿足人們的各種要求。從國標上看，環保用的高密度聚乙烯膜較其它聚乙烯膜有非常大的提升，直接應用值得探索。而HDPE土工膜在應用過程中的優異表現也得到認可，其施工不僅方便簡單，安全可靠，而且效果很好。

第五節 行業的經營模式

土工格柵及土工膜產品行業在工程應用時，必須經過公路、鐵路、水利等行業的設計院所，他們負責所有的大、中型工程的設計和咨詢。土工格柵及土工膜產品能否在工程中應用，設計院的意見尤其重要，往往是決策性的。在設計院所的工程設計中采用了土工格柵及土工膜產品后，生產企業才能對工程施工單位的土工材料進行招投標等采購活動。

我國從建國開始，工程建設的分工體系一直非常明確，即工程建設基本上由國家牽頭，設計、施工分別由具有資質的設計院和有資質的施工企業負責。同時從八十年代后期開始，我國在工程建設領域普遍推行項目法人負責制、招標投標制、工程監理制等工程建設體制改革。參與項目設計的設計院負責整個工程的技術方案設計；工程項目公司，負責對工程的進度、質量、投資等事宜進行全面管理。

因此，要使應用土工材料在工程中成真正形成應用，一般要經歷第一階段的方案銷售及第二階段的產品銷售階段：首先，必須取得工程設計人員的認同。其次，新方案的采用也必須征得項目建設公司的同意。

在方案銷售的工程設計階段，交通部、鐵道部有影響力的勘察設計院往往對土工材料的應用發揮重要作用。交通部公路規劃設計院、中國公路工程咨詢監理總公司、交通部第一公路勘察設計院等原交通部直屬設計院及鐵道部的四大鐵路勘察設計院，他們行業影響力普遍高于其它地方設計院，如果這幾家單位中的一家使用過某種新技術，則該種新技術在本行業其它單位中就比較容易得到認同。

但目前，我國鐵道部的勘察設計院存在一定的區域影響范圍，主要是中鐵第一勘察設計院集團有限公司影響區域：烏魯木齊鐵路局、青藏鐵路公司、蘭州鐵路局、西安鐵路局；中國中鐵二院工程集團有限責任公司影響區域：成都鐵路局、南寧鐵路局、昆明鐵路局；鐵道第三勘察設計院集團有限公司影響區域：哈爾濱鐵路局、沈陽鐵路局、北京鐵路局、呼和浩特鐵路局、濟南鐵路局；中鐵第四勘察設計院集團有限公司影響區域：鄭州鐵路局、武漢鐵路局、廣鐵集團、上海鐵路局、南昌鐵路局。

在產品的銷售階段，項目建設單位物資的采購方面擁有絕對的影響力。一般情況下，工程建設項目屬技術含量較高的物質產品，因此其物資采購人員也多數由懂專業的技術人員購成，而采購決策也通常是由物資采購小組全體或是評標小組來決定，重大決策常常會由項目法人中更高的決策層甚至項目業主的上級領導來決定。

從上可知，我國工程項目中土工材料的組織購買一般經歷以下過程：

1、需求確認。在這個階段，采購小組中的成員認為需要某種產品可以做好工作或者更有利于工作的完成，從而提出購買要求。具體到土工材料，這個階段的采購小組成員就是設計院的工程師和甲方負責工程質量和技術工作的負責人。由工程師提出并經甲方技術負責人確認用一種新的方案來解決用傳統方案所不能解決的問題。

第二篇：土工合成材料實驗報告 簡單整理

土工合成材料 公路工程土工合成材料試驗規程(JTG E50—2006)土工合成材料 

土工合成材料可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材 料和復合型土工合成材料等類型。 土工合成材料具有以下六個基本功能：過濾作用、排水作 用、隔離作用、加筋作用、防滲作用、防護作用。 土工合成材料的性能測試包括測定材料自身的物理力學特 性和提供可靠的材料與土的相互作用特性。 物理力學特性可評定材料的質量和適用性；  相互作用特性可為工程設計提供指標。

土工合成材料的質量檢測  在工程應用中對土工織物及相關產品的性能指標要求應包 括下列內容： (1)產品形態指標：材質、幅度、每卷的長度等； (2)物理性能指標：單位面積(或單位長度)質量、厚度、有效孔徑(或開孔尺寸)等； (3)力學性能指標：抗拉強度、延伸率、撕裂強度、頂破 強度、與巖土間的摩擦系數等； (4)水力學性能指標：滲透系數等； (5)土工織物相互作用指標及機時久性、抗老化指標等。土工織物進場后應存放在通風遮光的倉庫內，嚴禁暴露日 曬。

一、概念  1 土工合成材料geosynthetics 土工織物、土工膜、土工復合材料、土工特種材料的總稱。 2 土工織物geotextile 用于巖土工程和土木工程的機織、針織或非織造的可滲 透的聚合物材料。 3 土工格柵geogrid 由有規則的網狀抗拉條帶形成的用于加筋的土工 合成材料。其開孔可容周圍土、石或其他土工材料穿入。 4 土工網geonet 由平行肋條經以不同角度與其上相同肋條粘結為 一體的用于平面排液、排氣的土工合成材料。 5 土工膜geomembrane 由聚合物或瀝青制成的一種相對不透水的薄膜。 6 土工復合材料geocomposite 由兩種或兩種以上材料復合成的土工合成材料。土工布 玻璃纖維土工格柵 塑鋼土工格柵 防滲土工膜

二、試樣制備及調濕和狀態調節  取樣與試樣制備 

1、取卷裝樣品 （1）所選卷裝材料應無破損，卷裝呈原封不動狀。

2、試樣準備 （1）每次試驗的試樣，應從樣品長度和寬度上均勻裁取，但距 樣品幅邊至少 10cm。（2）樣品經調濕后再制成規定尺寸 

3、調濕和狀態調節 (1)土工織物  試樣應在標準大氣條件下調濕24h，標準大氣條件：溫度20 ℃ ±2 ℃、相對濕度65%±5%.(2)塑料土工合成材料  在溫度23 ℃ ±2 ℃的環境下,進行狀態調節,時間不小于4h.

三、主要試驗項目

1、物理性能試 1）單位面積質量測 2）厚度測定 3）有效孔徑試驗（干篩法）

2、力學性能試驗 1）寬條拉伸試驗 2）條帶拉伸試驗

3、水力性能試驗 1）垂直滲透性能試驗（恒水頭法）

4、耐久性能指標

5、土工織物與土相互作用性能指標

檢測試驗 單位面積質量測定(一)適用范圍 本試驗方法適用于土工織物、土工格柵等其它類型的土工 合成材料。試驗原理：從整塊樣品上裁取規定數量和規定尺寸的試樣，經稱量、計算，求得試樣的單位面積質量。(二)．儀器設備

1、剪刀。

2、尺：最小分度值為1mm。

3、天平：感量0.01g。

試驗步驟 

1、取樣：按規程規定取樣。并進行試樣調濕和狀態調節： 

2、試樣制備：土工織物裁取面積為10 000mm2的試樣10塊，剪裁和測量精度為lmm.對于土工格柵、土工網這類孔徑較 大的材料，試樣尺寸應能代表該種材料的全部結構。 3稱量：將裁剪好的試樣按編號順序逐一在天平上稱量，讀 數精確到0．01g。 4試驗：按下式計算每塊試樣的單位面積質量，按GB 8170修約，保留小數一位： G=m×10 6 /A 計算lO塊試樣單位面積質量的平均值G，精確到0．1g／m2。

土工織物厚度測定 

1、本方法適用于土工織物和復合織物。

2、本試驗規定了土工織物在承受規定的壓力下，正反兩面之 間的距離，以評價土工布的質量。

3、試驗原理：將試樣平放在基準板上，用與基準板平行的圓 形壓腳對試樣施加規定的壓力，兩塊板之間的距離為土工布厚 度測量值，以mm表示。 通常進行2kpa、20kPa及200kPa壓力下的厚度測定。

4、儀器設備及用具 1)基準板：面積應大于2倍的壓塊面積。2)壓塊：圓形,表面光滑，面積為25cm2，重為5N、50N、500N的不等。其中常規厚度的壓塊為5N,對試件 施加2kPa ±0.01kPa的壓力.3)百分表：用以測量基準板至壓腳之間的垂直距離，表的最小 分度值為0.01mm。4)秒表：：最小分度值為0.1s。

5試驗步驟  1）取樣并進行試樣調濕和狀態調節  2）試樣制備：裁取有代表性的試樣10塊，試樣尺 寸應不小于基準板的面積。 3）擦凈基準板和5N的壓塊，壓塊放在基準板上，調整百分表零點  4）提起5N的壓塊，將試樣自然平放在基準板與壓 塊之間，輕輕放下壓塊，使試樣受到的壓力為2kPa±0．01kPa，放下百分表觸頭，接觸后開始記時，30s時讀數，精確至0．01mm，完成10塊試樣的測試。 5）根據需要選用不同的壓塊，使壓力為20kPa±1：kPa；200kPa±lkPa分別測定試樣厚度。 6）試驗結果：計算在同一壓力下所測的10塊試樣厚 度的算術平均值，以毫米為單位，計算到小數點后三 位，按規范修約到小數點后兩位；

垂直滲透性能試驗（恒水頭法）

1、適用范圍 本方法規定了土工織物及復合土工織物在系列恒定水頭下垂直滲透性能試 驗方法。

2、試驗原理：土工布在垂直于布面的某一常水頭作用下發生滲流，測定在 某一時間段內通過布的流量，即可測得表觀流速和滲透系數。土工布的透 水性能除取決于織物本身的材料、結構、孔隙大小和分布外，還與織物平面所受的法向壓力、水質、水溫、水中含氣量等因素有關。3定義 3．1流速指數 試樣兩側50mm水頭差下的流速，精確到1mm／s，注：也可取100mm、150mm，水頭差下的流速，但應在報告中注明。3．2垂直滲透系數 在單位水力梯度下垂直于土工織物平面流動的水的流速(mm／s)。3．3透水率 垂直于土工織物平面流動的水，在水位差等于l時的滲透流速(1／s)。 試驗步驟

1、取樣：按規定取不小于5塊試樣

2、將試樣置于含濕潤劑的水中，至少浸泡12h直至飽和并趕 走氣泡。

3、將飽和試樣裝入滲透儀的夾持器內。

4、向滲透儀注水，直到試樣兩側達到50mm的水頭差。調整 水流，使水頭差達到70mm±5mm，在規定的時間周期內，收集通過儀器的滲透水量至少1 000mL，時間至少30s

5、分別對最大水頭差0．

8、0．

6、0．4和0．2倍的水頭差 收集通過儀器的滲透水量至少1 000mL，時間至少30s，從最高流速開始，到最低流速結束，并記錄下相應的滲 透水量和時間。 土工織物有效孔徑試驗步驟 

1、試驗前將標準顆粒與試樣放在標準大氣條件下進行調濕平衡 

2、將同5組試樣平整、無褶皺的放在支掌篩網上，從較細 粒徑規格的標準顆粒中稱50g，均勻散在土工織物上 

3、將篩框、試樣和接收盤夾緊在振動機上，開動振動機10分鐘 

4、關機后，稱量通過篩的顆粒質量 

5、更換一組試樣，用下一組較粗粒徑規格的標準顆粒重復 上述步驟，直到取得不小于三組連續分級標準顆粒材料，并有一組的過篩率達到或小于5%。寬條拉伸試驗）1．目的及適用范圍 1)本方法規定了用寬條試樣測定土工織物及其相關產品拉伸 性能的試驗的方法，用以測定土工布的拉伸特性。2）本方法適用于大多數土工合成材料，包括土工織物及復合 土工織物、土工格柵。3)本方法包括測定調濕和浸濕兩種試樣拉伸性能的程序，包 括單位寬度的最大負荷和最大負荷下的伸長率及特定伸長率下 的拉伸力的測定。

2、定義  1）拉伸強度：試驗中試樣拉伸直至斷裂時每單位寬度的 最大拉力，以kN/m表示；  2）延伸率：試驗中試樣實際夾持長度的增加與實際夾持 長度的比值，以%表示。 試驗步驟 

1、取縱向和橫向各不少于5塊試樣并進行試樣調濕和狀 態調節 

2、拉伸試驗機的設定：選擇試驗機的負荷量程，使斷裂 強力在滿量程負荷的30％～90％之間。設定試驗機的拉伸 速度，使試樣的拉伸速率為名義夾持長度的(20％±1％)／min。

3、夾持試樣：將試樣在夾具中對中夾持，注意縱向和橫 向的試樣長度應與拉伸力的方向平行。

4、試樣預張：對已夾持好的試件進行預張，預張力相當 于最大負荷的1％，記錄因預張試樣產生的夾持長度的增 加值 

5、使用伸長計時：在試樣上相距60mm處分別設定標記點(分別距試樣中心30mm)，并安裝伸長計，注意不能對試樣有任何損傷，并確保試驗中標記點無滑移。

6、測定拉伸性能：開動試驗機連續加荷直至試樣斷裂，停機并恢復至初始標距 位置。記錄最大負荷，

7、測定特定伸長率下的拉伸力：測定在任一特定伸長率下的拉伸力，精確至滿 量程的0．2％。0 B P T f g

8、拉伸強度計算（1）拉伸強度 Tg —拉伸強度(kN/m)；Pf —最大負債荷(kN)； Bo—試樣寬度(m)。2）延伸率 計算試樣的延伸率以試樣初始長度的百分數表示。伸長量可用鋼尺人工 測讀，或從記錄曲線量取。延伸率ε按下式計算： 式中：ε——延伸率(%)； L0——名義夾持長度（mm）； L’0——預負荷伸長量（mm）；（預負荷為最大負荷的1%）ΔL ——最大負荷下的伸長量。100 0 ' 0   L L L  土工格柵條帶拉伸試驗  試驗步驟

1、取縱向和橫向各不少于5塊試樣并進行試樣調濕和狀態調節

1、拉伸試驗機的設定：選擇試驗機的負荷量程，使斷裂強力在滿量程負 荷的30％～90％之間。設定試驗機的拉伸速度，使試樣的拉伸速率為 名義夾持長度的(20％±1％)／min。

2、夾持試樣：將試樣在夾具中對中夾持。

3、試樣預張：對已夾持好的試件進行預張，預張力相當于最大負荷的1％，記錄因預張試樣產生的夾持長度的增加值

4、使用伸長計時：在分別距試樣中心30mm處安裝伸長計，注意不能對試 樣有任何損傷，并確保試驗中標記點無滑移。

5、測定拉伸性能：開動試驗機連續加荷直至試樣斷裂，停機并恢復至初 始標距位置。記錄最大負荷，6、測定特定伸長率下的拉伸力：測定在任一特定伸長率下的拉伸力，精 確至滿量程的0．2％。土工膜厚度測定 

1、適用范圍  1．1本方法規定了用機械測量法測定土工薄膜、薄片厚 度的試驗方法。 1．2本方法適用于沒有壓花和波紋的土工薄膜、薄片。

2、引用標準  GB 8170數值修約規則 

3、儀器設備及材料  3．1基準板：表面應平整光滑，并有足夠的面積。 3．2千分表：最小分度值O．001mm，

4、試驗步驟  1）取樣并進行試樣調濕和狀態調節  2）檢查基準板、試樣和千分表表頭應無灰塵、油污。 3）測量前將千分表放置在基準板上校準表讀值基準點，測量后 重新檢查基準點是否變動。 4）測量厚度時輕輕放下表測頭，待指針穩定后讀值。 5）當土工膜(片)寬大于2 000mm時，每200mm測量一點；膜(片)寬在300～2 000mm時，以大致相等間距測量10點；膜(片)寬在100～300mm時，每50mm測量一點；膜(片)寬小于100mm時，至少 測量3點。對于未裁毛邊的樣品，應在離邊緣50mm以外進行測量。 6）試驗結果：試驗結果以試樣的平均厚度和厚度的最大值、最 小值表示，計算到小數點后4位，準確至0．001mm。土工格柵、土工網網孔尺寸測定 

1、適用范圍  1．1本方法規定了土工格柵、土工網網孔尺寸的測定方 法。 1．2本方法適用于各類孔徑較大的土工格柵、土工網，其他相同類型的土工合成材料。

2、定義  當量孔徑：土工格柵、土工網等大孔徑的土工合成材 料，其網孔尺寸是通過換算折合成與其面積相當的圓形孔 的孔徑來表示的，稱為當量孔徑。

3、儀器設備及材料  3．1游標卡尺：量程200mm，精度O．02mm。 3．2其他：坐標紙、鉛筆、求積儀。 4 試驗步驟  1）取樣：按本規程取樣。并進行試樣調濕和狀態調節。 2）試樣制備：每塊試樣應至少包括10個完整的有代表性的 網孔。 3）測試方法對較規則網孔的試樣，當網孔為矩形或偶數多 邊形時，測量相互平行的兩邊之間的距離；當網孔為三角形 或奇數多邊形時，測量頂點與對邊的垂直距離。同一測點平行測定兩次，兩次測定誤差應小于5％，取均值；每個網孔 至少測3個測點，讀數精確到0．Imm，取均值。 4）計算 （1）計算網孔面積。 對較規則網孔，按下列公式計算網孔面積：  三角形網孔： A=0．577 4h 2。 矩形網孔： A=h x h y， 五邊形網孔： 4=0．726 5h 2。 六邊形網孔： A=O．886 Oh 2。 以上式中：A——網孔面積(mm2)；  h——網孔高度(mm)。（2）對不規則網孔，用求積儀測出坐標紙上每個網孔兩次 測描的面積，兩次測量值誤差應小于3％，取均值。 5)結果:按下式計算網孔的當量孔徑，計算精確到O．1mm ： D e =2×√A/π 計算10個網孔當量孔徑的平均值D e，精確到1mm。 梯形撕破強力試驗  1 適用范圍  1．1本方法規定了用梯形試樣測定土工織物撕破強力的方法。 1．2本方法適用于測定土工織物的梯形撕破強力。 2儀器設備及材料  2．1拉伸試驗機：應具有等速拉伸功能，拉伸速率可以設定，并能測 讀拉伸過程中的應力、應變量，記錄應力一應變曲線。 2．2夾具：鉗口表面應有足夠寬度，以保證能夠夾持試樣的全寬，并 采用適當措施避免試樣滑移和損傷。 3試樣制備  3．1取樣：按本規程T 1101—2006的規定取樣。 3．2制樣：縱向和橫向各取10塊試樣，試件尺寸見圖T 1125—1。試 樣上不得有影響試驗結果的可見疵點。在每塊試樣的梯形短邊正中處剪 一條垂直于短邊的15mm長的切  口，并畫上夾持線。 3．3試樣調濕和狀態調節：按本規程T 1101—2006中的第5條規定進行  4試驗步驟  1）取樣：按規定取樣。縱向和橫向各取10塊試樣，并進行試樣調濕和 狀態調節。 2）調整拉伸試驗機：調整卡具的初始距離為25mm，設定滿量程范圍，使試樣最大撕破負荷在滿量程負荷的30％～90％范圍內，設定拉伸速 率為lOOmm／min±5mm／min。 3）裝備試樣：將試樣按照標準放人卡具內，使梯形試樣的短邊保持 垂直狀態。 4）開動拉伸試驗機，直至試樣完全撕破斷開，記錄最大撕破強力值，以N為單位。 5）試驗：按本規程分別計算縱、橫向撕破強力的平均值和變異系數。縱、橫向撕破強力以各自10次試驗的算術平均值表示，以N為單位，計 算到小數點后1位， CBR頂破強力試驗 

1、適用范圍  1．1本方法規定了測定土工織物頂破強力、頂破位移和變形率的試 驗方法。 1．2本方法適用于土工織物、土工膜及其復合產品。 2定義  2．1頂破強力  頂壓桿頂壓試樣直至破裂過程中測得的最大頂壓力。 2．2頂破位移  從頂壓桿頂端開始與試樣表面接觸時起，直至達到頂破強力時，頂 壓桿頂進的距離。 2．3變形率  環形夾具內側至頂壓桿邊緣之間試樣的長度變化百分率。 3試驗步驟  1）取樣：按規定取樣并進行試樣調濕和狀態調節  2）試驗機選取：應具有等速加荷功能，加荷速率可以設 定，并能測讀加荷過程中的應力、應變量，記錄應力一應 變曲線  3）試樣夾持：將試樣放人環形夾具內，使試樣在自然狀 態下擰緊夾具，以避免試樣在頂壓過程中滑動或破損。 4）將夾持好試樣的環形夾具對中放于試驗機上，設定試 驗機滿量程范圍，使試樣最大頂破強力在滿量程負荷的30％～90 ％范圍內，設定頂壓桿的下降速度為60mm ／min±5mm／min。 5）啟動試驗機，直到試樣完全頂破為止，觀察和記錄頂 破情況，記錄頂破強力(N)和 頂破位移值(mm)。如土工織物在夾具中有明顯滑動，則應剔 除此次試驗數據，并補做試 驗至5塊。6）結果計算：分別計算5塊試樣的頂破強力(N)、頂破位移(mm)的平均值。頂破強力和頂破位移計算至小數點后1位，單選題 

1、土工合成材料的有效孔徑O90表示（）A占總重90%的土顆粒通過該粒徑 B占總重10%的土顆粒通過該粒徑 C占總重95%的土顆粒通過該粒徑 D占總重5%的土顆粒通過該粒徑 

2、測定土工織物厚度時，試件數量取（）A10 B15 C20 D25 

3、測定土工織物的拉伸性能試驗是（）A寬條拉伸 B窄條拉伸 C條帶拉伸 D接頭、接縫寬條拉伸 

4、土工合成材料有效孔徑試驗（）A水篩分 B干篩法 C滲透試驗 D沉降分析試驗 

6、下列屬于土工合成材料的力學性能試驗()A厚度測定 B有效孔徑 C單位面積質量 D直剪摩擦特性 

7、測定土工織物厚度時，哪個壓力不是規定壓力（）A 2KPa B 20KPa C 200KPa D 100KPa B a A B D D 

8、測定土工合成材料常規厚度時，采用多大壓力（）A 20KPa B 2KPa C 200KPa D 100KPa 

9、測定土工織物厚度時，加壓力后多久讀數（）A5s B10s C20s D30s 

10、下列哪個指標表征土工織物孔徑特征（）A孔徑 B有效孔徑 C滲透系數 D通過率

11、當土工合成材料單純用于加筋目的時，宜采用（）A土工織物 B土工膜 C土工格柵 D土工網

12、土工網的拉伸強度是以（）A單位橫截面面積的力表示 B單位長度的力表示 C單位寬度的力表示 D單位厚度的力表示 B D B c c 13土工合成材料拉伸試驗，用伸長測量名義夾持長度是指（）A試樣在受力方向上，標記的兩個參考點間初始距離 B夾具的夾持部分長度 C兩夾持部分長度 D兩夾持初始間距 14土工合成材料拉伸試驗，用實際夾持長度是指（）A兩夾具夾持部分長度加上預負荷伸長 B名義夾持長度加上預負荷伸長 C夾具夾持部分長度加上預負荷伸長 D兩夾具夾持初始間距加上預負荷伸長

15、下列屬于土工合成材料最基本的力學性能指標是()A刺破強度 B撕裂強度 C抗拉強度 D頂破強度 a B c 判斷題 

1、土工合成材料單位面積質量指單位面積的試樣，在標準 大氣條件下的質量測定（）

2、土工合成材料單位面積質量的單位是g/m3（）

3、土工合成材料的拉伸強度是試件被拉伸直到斷裂時每單 位長度的最大拉力（）

4、土工合成材料的伸長率是對應于最大拉力是的應變量（）5《公路土工合成材料試驗規程》中規定寬條拉伸試驗，試 樣寬度為50mm（）

6、土工合成材料的直剪摩擦試驗用的土為標準砂土()

7、土工合成材料的垂直滲透性能試驗采用恒水頭法（）

8、O95表示95%的標準顆粒材料留在土工織物上（）正確 錯誤（g/m2）錯誤（寬度）正確 錯誤（200）正確 正確 正確

9、土工合成材料寬條拉伸試驗屬于土工合成材料的耐久性 能試驗（）

10、土工織物厚度是在無壓力條件下，正反兩面之間距離（）11.土工織物滲透性試驗的水溫必須恒定在20℃。（）12.土工織物試驗前，應在溫度為20±2℃，相對濕度90％ 以上和標準大氣壓的環境中調濕24h。（）13.土工織物厚度測試時的壓力值一般為5kPa。（）

14、土工合成材料送檢樣品應不少于1延長米（或2m2）。（）

15、土工織物用作反濾材料時,要求土工織物能阻止土顆粒 隨水流失,土工織物具有一定的透水性 錯誤 力學 錯誤 規定壓力 錯誤 錯誤 錯誤 正確 正確 多選題

1、土工合成材料一般由下列幾類組成（）A土工織物 B土工膜 C土工復合材料 D土工特種材料

2、測定土工織物厚度時，壓力等級為（）A2KPa B20KPa C100KPa D200KPa

3、下列材料不適宜用恒水頭法測定垂直滲透性能的是（）A土工膜 B 土工格柵 C復合排水材料 D土工織物

4、下列屬于土工合成材料物理性能試驗的是（）A厚度試驗 B拉伸試驗 C垂直滲透 D單位面積質量

5、土工合成材料在進行力學性能指標測定時，試驗為單向受力 的是（）A刺破強度 B撕裂強度 C抗拉強度 D頂破強度 ABCD ABD ABC AD bc

6、土工合成材料的拉伸試驗主要有哪幾種方法（）A寬條試驗 B單筋、單條拉伸 C窄條試驗 D都不對

7、土工合成材料不適合用條帶拉伸法測拉伸性能的是（）A土工格柵 B土工織物 C復合土工織物 D土工加筋帶

8、土工合成材料適合用寬條拉伸法測拉伸性能（）A土工格柵 B土工織物 C復合土工織物 D土工加筋帶

9、測定土工織物有效孔徑的方法有（）A干篩法 B濕篩法 C沉降分析法 D滾搓法

10、土工合成材料的主要力學特性有（）A蠕變特性 B耐久性 C拉伸特性 D撕裂強度

11、土工合成材料在公路橋梁工程的主要應用有（）A護坡 B調節剛度 C臨時道路 D柔性路面結構層 AB BC ABC AB Acd ABcd

12、公路橋梁工程對土工合成材料的主要要求有（）A過濾、排水 B隔離 C加筋 D防滲

13、用于路堤加筋的土工合成材料，宜采用（）A土工織物 B土工膜 C土工格柵 D土工網

14、土工合成材料在交通工程中的應用有（）A改善道路 B無溝槽管道維修 C水土保持 D橋梁加固

15、關于土工織物的孔徑，說的正確的是（）A是水力學特性的指標 B反應它的過濾性能 C評價土工織物阻止顆粒通過能力 D反應土工織物透水性

16、土工合成材料的垂直滲透性能試驗，說法正確的是（）A主要用于反濾設計B用 于確定土工織物的滲透性能 C只適用于土工織物及復合土工織物的滲透性能的滲透性能測定 D以上都不對 ABcd Acd Abc ABcd ABc

17、土工合成材料在進行力學性能指標測定時，試驗為雙向受 力的是（）A刺破強度 B撕裂強度 C脹破強度 D頂破強度 Acd 簡述題

1、土工織物厚度測定方法

2、土工織物有效孔徑測定方法

3、土工織物寬條拉伸試驗

4、土工織物厚度垂直滲透試驗（恒水頭法）

5、土工織物單位面積質量測定

第三篇：《堤防工程土工合成材料應用技術》

《堤防工程土工合成材料應用技術》 第一章 綜述 目 錄 前 言

第一章 綜述

第二章 土工合成材料的功能和設計原則 第三章 堤防系統的防滲、排滲和加固 第四章 防護工程 第五章 防汛搶險工程

第六章 使用和開發中的一些問題

前 言

洪澇災害是我國自然災害中危害最大、損失最嚴重的災害。長江、黃河等七大江河的中下游及沿海平原地區，面積占國土總面積的8％。這里有全國40％的人口和35％的耕地，工農業總產值占全國的70％，也是中國人口最密集、經濟最發達的地區。該地區的洪澇災害嚴重，是我國國民經濟和社會持續發展的心腹之患。

我國在防御洪澇災害方面做出了很大努力并取得非凡成就，但由于自然、社會和經濟條件的限制，我國現在的防洪減災能力仍較低，江河和城市防洪標準普遍偏低，不能適應社會、經濟迅速發展的要求，防洪減災仍是一項長期而艱巨的任務。

河道堤防是我國防洪工程體系的重要組成部分。在長江、黃河等七大江河的中下游地區，堤防是防御洪水的最后屏障。目前我國建有各類堤防25萬km，其中主要堤防6.57萬km。我國現有的堤防有三大特點。一是堤基條件差，堤防傍河而建，在堤線選擇上有很大的局限性，基礎大多為沙基，而且絕大部分堤防的基礎基本上沒有進行處理。二是堤身質量差，不少堤防是在原民堤的基礎上，經歷年逐漸加高培厚而成，往往質量不佳。三是堤后坑塘多，尤其是長江干堤和洞庭湖、鄱陽湖區，筑堤土料嚴重不足，多年來，普遍在堤后取土筑堤，取土坑、塘多未做處理，覆蓋薄弱。因此當遭遇洪水時，經常發生管涌、滑坡、崩岸和漫溢等險情，嚴重者導致大堤潰決。在1998年的洪澇災害中，僅長江中下游干堤就出現險情6100多處，高水位時每天出險300余處。

在奪取1998年抗洪斗爭全面勝利后，全國各地掀起了以堤防工程建設為重點的水利建設新高潮。黨中央、國務院多次強調，在災后重建工作中，要運用先進技術，堅持質量第一。對土工合成材料的推廣應用給予了高度重視，朱镕基總理親自指示要在大修堤防工作中采用，并對推廣應用土工合成材料作了多次重要批示。為貫徹落實黨中央、國務院的指示精神，科學有序、積極穩妥地做好土工合成材料的推廣應用工作，在國家經貿委的支持下，水利部國際合作與科技司、水利部建設與管理司以及國家防汛抗旱總指揮部辦公室，共同組織從事科研、管理、設計、施工、教學的專家，在總結多年土工合成材料應用經驗和國內外最新進展的基礎上，編寫了這本《堤防工程土工合成材料應用技術》。本書也是“水利科技減災系列叢書”之一。它的出版，旨在向廣大工程技術人員和基層干部群眾推廣普及土工合成材料在堤防工程中的實用技術和應用知識，為在堤防工程中推廣應用土工合成材料提供技術支撐。本書也可作為水利工程設計、施工、管理等技術人員的培訓教材。在本書的編寫過程中，龔履華研究員，李廣信教授以及天津水利勘測設計院和浙江省水科所等為本書提供了許多資料。李廣信、俞仲泉、徐少曼等專家對本書進行了審閱，提出了許多寶貴意見。此外，還得到了長江科學研究院、水利部科技推廣中心的大力支持，在此一并向他們表示衷心的感謝。

由于編寫時間緊迫，書中定會存在許多不足乃至錯誤，敬請廣大水利工作者給予批評指正。第一章 綜 述

千百年來，在水利工程中，人們廣泛采用的材料主要是木、竹、土、石等天然材料以及一些金屬材料，但它們都有一些固有的缺陷，例如性能單一，質量大，壽命不長，價格昂貴等，故不能全面滿足工程的特定需要。同時天然材料畢竟數量有限，而且不少天然植物材料如過分利用還會影響自然界的生態平衡，破壞人們賴以生存的環境空間，例如大規模地砍伐森林樹木，破壞地表植被，會造成水土流失和荒漠化。有些金屬材料雖然性能良好，但容易銹蝕，且成本較高，從而限制了其應用范圍。隨著近代化學工業的迅速發展，品種繁多的人工合成材料陸續問世。它們具有多種能滿足工程需要的性能，可制成各種符合實用目的的產品，而且由于其質量輕、施工簡易、運輸方便、價格低廉、料源豐富等優點，為巖土工程提供了一種嶄新的較為理想的材料，并由此帶來一種實施簡便和經濟有效的技術途徑。鑒于這種人工合成材料的強大生命力，因此近二三十年來在全世界范圍內得到迅速的發展和廣泛的使用。據不完全統計，它們已在數十萬項工程中得到成功的應用，取得了良好的經濟、社會和環境效益；在一些抗御自然災害的斗爭中，更顯出其快捷、有效、簡便的特點。無怪乎這一項新材料和新技術被人們譽為20世紀巖土工程中的一項技術革命。第一節 土工合成材料的含義及其應用概況

什么是土工合成材料，概括而言，土工合成材料是應用于巖土工程的、以合成材料為原材料制成的各種產品的統稱。因為它們主要用于巖土工程，故冠以“土工”(geo一)兩字，稱為“土工合成材料”，以區別于天然材料。

土工合成材料在早期曾被稱為“土工織物”(geotextile)和“土工膜”(geomembrane)。隨著工程需要，這類材料不斷有新的品種出現，例如土工格柵、土工網和土工模袋等，原來的名稱已不能準確地涵蓋全部產品，這樣，在其后的一段時期內，把它們稱之為“土工織物、土工膜和相關產品(related product)”。顯然，這樣的名稱不宜作為一種技術名詞或學術名詞。為此，1994年在新加坡召開的第五屆國際土工合成材料學術會議上，正式確定這類材料的名稱為“土工合成材料”(geosynthetics)。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物(polymer)。它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來的化學物質制成，再進一步加工成纖維或合成材料片材，最后制成各種產品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。

聚乙烯是在1931年前后，首先由英國ICI公司研制成功的，1939年成為商品在市場上出售，它是聚合物中分子結構最簡單的一種，可分為低分子量和高分子量兩類。聚乙烯的比重為0.92，耐酸堿，抗化學劑能力強，吸濕性低，低濕時仍具柔性，電絕緣性極好。在1950年前后，又開發出了高密度聚乙烯(HDPE)材料，其比重、機械強度、熔點和硬度等都比低密度的為優。

聚酰胺約在1935年研制成功，俗名為尼龍，其吸濕性較高，干燥時有一定絕緣性、機械性能好。

聚酯于1941年前后問世，它包括聚酯樹脂、聚酯纖維和聚酯橡膠等。

聚丙烯于1954年研制出來，1957年成為商品出售。它的比重為0.90～0.91，耐溫范圍-30～1400C，耐化學劑性能較好，惰性強，價格低廉，是目前應用最多的原材料之一。

此外，常用的原材料還有聚氯乙烯，它的比重為1.4，具有極好的化學穩定性，不燃燒，可用于制造透明薄膜、管道、板材等。

以上五種原材料的性能對比如表1-1所示。

應當指出，材料的強度還與纖維的制作方法有關。在應用土工合成材料時，其性能更受施工方法、應用環境和側限壓力大小的影響。

土工合成材料的最早應用可追溯到本世紀二三十年代。1926年美國南卡羅林拉州公路部門曾采用過在棉布上灑瀝青而制成的材料，其形式類似于土工膜。其后，人們曾采用聚氯乙烯PVC土工膜作為游泳池的防滲材料。50年代初，美國墾務局采用PVC土工膜作防滲襯砌。前蘇聯以聚乙烯膜進行渠道防滲也有較長歷史。

以近代人工聚合物為原料的土工織物的最早應用實例，是50年代初的荷蘭三角洲工程。據估計，用量超過了1000萬m2，大大促進了土工合成材料的工程應用。60年代，美國逐漸擴展了采用土工織物修建護坡下的墊層和反濾以及護岸等，并將土工織物鋪在瀝青路面中以防止路面反射裂縫。土工網于1968年在日本開始應用，主要用在填土坡，幫助坡緣填土壓實，以增大其強度和穩定性。與此同時，土工網也被用在軟基上筑堤，以后又發展為在堤底全面鋪設。

非織造土工合成材料技術可能于1967年在美國、法國、英國開始應用，它是一種較厚的聚酯非織造土工織物，作為大壩上游拋石護坡下的反濾層，或作為基土與其上覆蓋的粗粒料之間的隔離層。非織造織物的出現為土工織物的應用開辟了較廣闊的天地。

80年代后出現了排水帶，路堤下用非織造織物作加筋，以及土工織物加筋擋墻等應用實例。我國應用土工合成材料開始較晚，但發展速度很快。目前幾乎在各種類型的巖土工程和大量的水利及堤防工程中都得到應用。1974年江蘇省江都嘶馬用織造型土工織物制成的軟體排，結合混凝土塊壓重，進行長江護岸。稍后江都西閘和湖北省長江堤防也都采用了軟體排。非織造土工織物用作反濾料的工程實例更多，云南麥子河水庫用得最早。80年代中期，非織造土工織物在尾礦壩和灰堤等工程中得到應用。塑料排水帶早在80年代初即在天津新港用于加固軟基，目前排水帶在高速公路和機場工程已應用得十分廣泛。混凝土模袋最早用于江蘇南宮河口岸，80年代末已成功應用于30多項工程。加筋土擋墻已修建不少。近年來我國已能生產土工格柵，其工程需求量很大，預計會大大促進加筋土技術的快速發展。聚苯乙烯板塊在我國寒冷地區早已用于工程防凍。近來土工格室、植被土工網墊等新技術也已開始應用。根據不完全統計，迄今我們采用土工合成材料的工程已逾8000項。

在1998年夏秋，在長江和松花江、嫩江特大洪災的防汛搶險工作中，土工合成材料發揮了重要作用。國務院領導高瞻遠矚，在災后多次批示和指示，工程界和制造廠商積極響應，展現了前所未有的應用土工合成材料熱潮。可以預見，我國的土工合成材料的應用程度、技術水平、以及產品的質量和品種在不遠的將來必將邁上一個新臺階。第二節 土工合成材料的種類

我國GB50290—98《土工合成材料應用技術規范》將土工合成材料分為以下四大類：土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料，它們又各分為數種。現擇要介紹如下。

一、土工織物（geotextile）

土工織物是一種透水性材料，按制造方法不同。可進一步劃分為圖1-1所示的各種類型。

(一)織造型土工織物(woven geotextile)這類產品又稱有紡土工織物，是最早的土工織物產品。它的制造分兩道工序：先將聚合物原料加工成絲或紗或帶，再借織機制成平面結構的布狀產品。織造時常包括相互垂直的兩組平行絲，如圖1-2。沿織機(長)方向的稱經絲，橫過織機(寬)方向的稱緯絲。這種織物看來簡單，卻有著不同的絲種和不同的織法。

絲種包括單絲、多絲及二者的混合。單絲是單根絲，典型直徑約為圖1-2土工織物的經緯絲0.5mm，它是將聚合物熱熔后從模具中擠壓出來的連續長絲。在擠出同時或剛擠出后將絲拉伸，使其中的分子定向，以提高絲的強度。多絲是由若干根單絲組成的，在制造高強土工織物時常采用多絲。多絲也有用切割成的短絲(一般長100mm)搓擰而成的。

早期的土工織物系由單絲織成，后來發展為采用扁絲。扁絲是由聚合物薄片經利刀切成的薄條，其厚度比單絲薄得多，且在切片前后都要牽引拉伸以提高其強度。扁絲寬度約為3mm，是其厚度的一二十倍。目前的大多數編織土工織物是由扁絲織成，而圓絲和扁絲結合織成的織物有較高的滲透性，如圖1-3。

另一種特殊的扁絲叫裂膜絲(fabrillated yarn)，它是將一根扁絲剖成許多根細絲，但仍連在一起。由裂膜絲織成的織物較為密實，柔軟而滲透性小。多絲和裂膜絲結合織成的編織物厚度可達1～2mm，比扁絲織成的要厚。

織造型土工織物有三種基本的制造型式：平紋、斜紋和緞紋。平紋是一種最簡單、應用最多的織法。其形式是經、緯絲一上一下，如圖1-

2、圖1-3。斜紋則是經絲跳越幾根緯絲，最簡單的形式是經絲二上一下，如圖1-4。緞紋織法是經絲和緯絲長距離的跳越，例如經絲五上一下，這種織法適用于衣料類產品。

在織造時，由于梭子要不斷地牽引緯絲從經絲的空間中穿過，故要求經絲強度比緯絲的高。采用不同的絲和紗以及不同的織法，可以使織成的產品具有不同的特性。例如平紋織物有明顯的各向異性，如圖1-5，其經、緯向的摩擦系數也不一樣；圓絲織物的滲透性一般比扁絲的要高，每厘米長的經絲間穿越的緯絲愈多，織物也愈密愈強，滲透性則愈低。單絲的表面積較多絲的要小，其防止生物淤堵的性能要好一些。聚丙烯的老化速度比聚酯和聚乙烯的要快，等等。由此可見，可以借調整絲(紗)的材質、品種和織造方式等來得到符合工程要求的強度、經緯強度比、摩擦系數、等效孔徑和耐久性等項指標。在工程實施中應根據具體要求來優選產品，鋪設時要注意材料的合理鋪設方向。

(二)非織造型土工織物(non-woven geotextile)這類產品又稱無紡土工織物。根據粘合方式的不同，非織造型土工織物分為熱粘合、化學粘合和機械粘合等三種。

熱粘合非織造型土工織物的制造，是將纖維在傳送帶上成網，讓其通過兩個反向轉動的熱輥之間熱壓，纖維網受到一定溫度后，部分纖維軟化熔融，互相粘連，冷卻后得到固化。該法主要用于生產薄型土工織物，厚度一般為O.5～1.0mm。由于纖維是隨機分布的，織物中形成無數大小不一的開孔。再因為無經緯絲之分，故其強度的各向異性不明顯。

紡粘法是粘合法中的一種，是將聚合物原料經過熔融、擠壓，紡絲成網，纖維加固后形成的產品。這種織物厚度薄而強度高，滲透性大。由于制造流程短，產品質量好，品種規格多，成本低，用途廣，近年來在我國發展較快。

化學粘合法土工織物，是通過不同工藝，將粘合劑均勻地施加到纖維網中，待粘合劑固化，纖維之間便互相粘連，使網得以加固，厚度可達3mm。常用的粘合劑有聚烯酯、聚酯乙烯等。也可以在施加粘合劑前加以滾壓，得到較薄的和孔徑較小的產品。這類產品在工程中的應用較少。

機械粘合法是以不同的機械工具將纖維網加固，應用最廣的是針刺法，還有用水刺法的。針刺法利用裝在針刺機底板上的許多截面為三角形或棱形且側面有鉤刺的針，由機器帶動，作上下往復運動，讓網內的纖維互相纏結，從而織網得以加固。產品厚度一般在1mm以上，孔隙率高，滲透性大，反濾排水性能均佳，在水利工程中應用很廣。水刺法是利用高壓噴射水流射入纖維網，使纖維互相纏結加固。其產品較為柔軟，主要用作衛生用品，工程中尚未應用，二、土工膜(geomembrane)土工膜是一種基本不透水的材料。根據原材料不同，可分為聚合物和瀝青兩大類。為滿足不同強度和變形需要，又有不加筋和加筋的區分。聚合物膜在工廠制造，瀝青膜則大多在現場制造。

制造土工膜的聚合物有熱塑塑料(如聚氯乙烯)、結晶熱塑塑料(如高密度聚乙烯)、熱塑彈性體(如氯化聚乙烯)和橡膠(如氯丁橡膠)等。工廠制造土工膜的方法主要有擠出、壓延或加涂料等。擠出是將熔化的聚合物通過模具制成土工膜，厚0.25～4mm。壓延則是將熱塑性聚合物通過熱輥壓成土工膜，厚0.25～2mm。加涂料是將聚合物均勻涂在紙片上，待冷卻后將土工膜揭下來而成。現場制造土工膜是在地面噴涂或敷一層冷或熱的粘滯聚合物而成。瀝青土工膜用的是瀝青聚合物或合成橡膠。

制造土工膜時還需要摻入一定量的添加劑，使在不改變材料基本特性的情況下，改善其某些性能和降低成本。例如摻入碳黑可以提高抗日光紫外線能力，延緩老化；摻人鉛鹽、鋇、鈣等衍生物以提高材料的抗熱、抗光照穩定性；摻人滑石等潤滑劑以改善材料可操作性；摻入殺菌劑可防止細菌破壞等。對于瀝青類土工膜，其主要的摻人材料是一些填料或纖維。填料可為細礦粉，它能增加膜的強度且降低其成本；加入纖維，也是為提高膜的強度。

三、土工復合材料(geocomposite)土工復合材料是兩種或兩種以上的土工合成材料組合在一起的制品。這類制品將各組合料的特性相結合，以滿足工程的特定需要。不同的工程有不同的綜合功能要求，故土工復合材料的品種繁多，可以說土工復合材料是當前和今后一段時期發展的大方向。(一)復合土工膜(composite geomembrane)復合土工膜是將土工膜和土工織物（包括織造和非織造型）復合在一起的產品。應用較多的是非織造針刺土工織物，其單位面積質量一般為200～600g/m2。復合土工膜在工廠制造時可以有兩種方法，一是將織物和膜共同壓成；另外也可在織物上涂抹聚合物以形成二層（俗稱一布一膜）、三層（二布一膜）、五層（三布二膜）的復合土工膜。

復合土工膜有許多優點，例如：以織造型土工織物復合，可以對土工膜加筋，保護膜不受運輸或施工期間的外力損壞；以非織造型織物復合，不僅對膜提供加筋和保護，還可起到排水排氣的作用，同時提高膜面的摩擦系數，在水利工程和交通隧洞工程中有廣泛的應用。(二)塑料排水帶(prefabricafed strip drain）

塑料排水帶是由不同截面形狀的連續塑料芯板外面包裹非織造土工織物（濾膜）而成。芯板的原材料為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多種型式，常見的有城垛式、和乳頭式等，如圖1-6。芯板起骨架作用，截面形成的縱向溝槽供通水之用，而濾膜多為滌綸無紡織物，作用是濾土、透水。塑料排水帶的寬度一般為100mm，厚度3.5～4mm，每卷長100～200m，每米重約0.125kg。我國目前排水帶的寬度最大達230mm，國外已有2m以上的寬帶產品。

塑料排水帶的施工是利用插帶機將其埋沒在土層中的預定位置。塑料帶前端與錨靴相連，用插帶機導桿頂住錨靴，插入土層中，達到預定深度后拔出導桿，但排水帶仍留在預定位置，在高出地面一定高度(0.5m左右)剪斷排水帶。施工時可用靜荷或動荷送桿，靜荷送桿對土層擾動小，較為常用。我國插帶機的插入深度可達約25m，入士速率可達6m/min。排水帶的平面分布間距可借理論計算確定，一般為l～2m。排水帶插入軟基后，為排除土中的多余水量提供了捷徑，多余水可水平向通過帶的濾膜進入芯板溝槽，再向上由地表的透水料墊層排走。排水帶在公路、碼頭、水閘等軟基加固工程中應用廣泛，以加速軟土固結。

(三)軟式排水管

軟式排水管又稱為滲水軟管，是由高強鋼絲圈作為支撐體，以及具有反濾、透水及保護作用的管壁包裹材料兩部分構成的，如圖1-7。高強鋼絲由鋼線經磷酸防銹處理，外包一層PVC材料，使其與空氣及水隔絕，避免氧化生銹。包裹材料有三層，內層為透水層，由高強特多龍紗或尼龍紗作為經紗，特殊材料為緯紗制成；中層為非織造土工織物過濾層；外層為與內層材料相同的覆蓋層。為確保軟式排水管的復合整體性，支撐體和管壁外裹材料間，以及外裹各層之間都采用了強力粘結劑粘合牢固。目前市場出售的管徑分別為50.1mm、80.4mm和98.3mm，相應的通水量(坡降i＝1/250)為45.7cm3/s、162.7cm3/s、311.4cm3/s

軟式排水管兼有硬水管的耐壓與耐久性能，又有軟水管的柔性和輕便特點，過濾性強，排水性好，可用于各種排水工程中。(四)其他復合排水材料

現在已生產出各種型式芯材和外包濾膜的復合排水材料。芯材有平板上立管柱的，有做成各種奶頭形的，有土工網的，還有用塑料絲纏成的網狀體的等等(圖1-8)，它們均具有較大的排水能力，可按工程需要選用。

四、土工特種材料

土木特殊材料是為工程特定需要而生產的產品，品種多，現選擇幾種主要產品說明如下。(一)土工格柵(geogrid)土工格柵是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先沖孔，然后進行拉伸而成的帶長方形或方形孔的板材，如圖1-9。加熱拉伸是讓材料中的高分子定向排列，以獲得較高的抗拉強度和較低的延伸率。按拉伸方向不同，格柵分為單向拉伸(孔近矩形)和雙向拉伸(孔近方形)兩種。前者在拉伸方向上有較高強度，后者在兩個拉伸方向上皆有較高強度。

土工格柵因其高強度和低延伸率而成為加筋的好材料，例如英國奈特龍(Netlon)公司生產的坦薩(TENSAR)SR2(單向)的縱、橫向抗拉強度分別為80kN/m和13kN/m，延伸率分別為9％和15％(常溫下)。土工格柵埋在土內，與周圍土之間不僅有摩擦作用，而且由于土石料嵌入其開孔中，還有較高的咬合力，它與土的摩擦系數可以高達0.8～1.0。

土工格柵的品種和規格很多，目前開發的新品種有用加筋帶縱橫相連而成的(圖1-10)，也有用高強合成材料絲縱橫連接而成的，等等。(二)土工網(geonet)土工網是以聚丙烯或聚乙烯為原料，應用熱塑擠出法生產的具有較大孔徑和較大剛度的平面結構材料。可因網孔尺寸、形狀、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差異。一般而言，土工網的抗拉強度都較低，延伸率較高，以英國NETLON系列為例，其抗拉強度僅為2～8kN/m，延伸率一般達到20％以上。

這類產品常用于坡面防護、植草、軟基加固墊層，或用于制造復合排水材料。一般說來，它只有在受力水平不高的場合，才能用于加筋。(三)土工模袋(fabriform)土工模袋是由上下兩層土工織物制成的大面積連續袋狀材料，袋內充填混凝土或水泥砂漿，凝固后形成整體混凝土板，可用作護坡。這種袋體代替了混凝土的澆注模板，故而得名。模袋上下兩層之間用一定長度的尼龍繩來保持其間隔，可以控制填充時的厚度。澆注在現場用高壓泵進行。混凝土或砂漿注入模袋后，多余水量可從織物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使強度增高。

按加工工藝的不同，可將模袋分為兩類，即機織模袋和簡易模袋。前者是由工廠生產的定型產品，而后者是用手工縫制而成。

機織模袋按其有無排水點和充填后成型的形狀分成許多種。我國現行的機織模袋有下列五種，其形狀、規格與用途見表1-2

1．有過濾點模袋(FP)過濾點將上下兩片織物連在一起，濾點處不讓泵液進入，它可供排除土坡滲水，消除孔隙水壓力。這類模袋充填砂漿。2．薄型無過濾點模袋(NF)這類模袋只有接縫排水，充填料用砂漿，適用于無水位驟降和無防滲要求的護坡。3．厚型無過濾點模袋(CX)充填細砂混凝土，厚度大，用于重型防護工程，如海灣、碼頭護岸。4．鉸鏈型模袋(RB)這類模袋充填砂漿凝固后，形成許多獨立而又以尼龍繩相聯的塊體，塊與塊間能自由轉動，排水通暢，適用于有較大不均勻沉降和地形變化大的坡面或地基防沖。5．框架型模袋(NB)這類模袋充填砂漿后形成方形或長方形格子，格中可種植花草，既可護坡，又美化環境。此外，近年來美國HYDROTEX公司還生產一種稱為AB型的模袋，其中插有鋼筋，為鉸鏈式，強度高，適用于海岸防護。(四)土工格室(geocell)土工格室是由強化的高密度聚乙烯寬帶，每隔一定間距以強力焊接而形成的網狀格室結構。典型的條帶厚1.2mm、寬100mm，每隔300mm進行焊接。閉合和張開時的形狀如圖1-11。格室張開后，可填以土料，由于格室對土的側向位移的限制，可大大提高土體的剛度和強度。它可用于處理軟弱地基，增大其承載力，沙漠地帶可用于固沙，還可用于護坡等。

(五)土工管(geotex tube)、土工包(geocontainer)土工管、土工包是用經防老化處理的高強土工織物制成的大型管袋及包裹體，可有效地護岸和用于崩岸搶險，或利用其堆筑堤防，解決疏浚棄土的放置難題。

土工包是將大面積高強度的土工織物攤鋪在可開底的空駁船內，充填200～800m3料物，將織物包裹閉合，運到一定部位，沉至預定位置。在國外，該技術大量用于環保。(六)聚苯乙烯板塊(EPS)聚苯乙烯板塊稱泡沫塑料，是由聚苯乙烯聚合物為原料，加入發泡劑制成的。它的主要特點是質量極輕、導熱系數低、吸水率小，但也有一定抗壓強度。其單位體積質量僅20.4～40.8kg/m3，為砂和混凝土的1/50～1/100，屬超輕型材料；導熱系數為λp＝0.03～0.038kcal／mH·℃，吸水率僅為O.15～0.20g/100cm3。由于其質輕，可用它代替土料，填筑橋端的引堤，解決橋頭跳車問題。其導熱系數低，故在寒冷地帶，可用該材料板塊防止結構物凍害，例如在擋墻背面或閘底板下，放置泡沫塑料以防止凍脹等。(七)土工合成材料粘土墊層(Geosynthetic Clay Liner簡稱GCL)土工合成材料粘土墊層是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤土粉末(或其他低滲透性材料)以針刺(縫合或粘接)而成的一種復合材料。它與壓實粘土墊層相比，具有體積小、質量輕、具柔性、密封性良好、抗剪強度較高、施工簡便、適應不均勻沉降等優點，可以代替一般的粘土密封層，用于水利或土木工程中的防滲或密封設計。國外大量用于廢料坑的底部防滲襯砌和頂部封蓋。產品的具體規格和用途可參見第六章第三節。第三節土工合成材料的耐久性和防護保養

一、影響耐久性的主要因素

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。這種物質是鏈節結構，它對氧化(老化)十分敏感，容易發生降解反應和交換反應，導致材料破壞。為此，土工合成材料的使用壽命自然引起工程人員的高度關注。氧化包括熱和溫度引起的熱氧化，以及陽光中紫外線產生的光氧化。其中光氧化的破壞作用很強，因為紫外線具有很大能量，能切斷聚合物的分子鏈，或引發光氧化反應。此外，影響材料耐久性的還有化學與生物侵蝕、干濕作用、凍融變化和機械磨損等，但以日照紫外線的影響最重要。

各種原材料抗紫外線的能力以聚丙烯和聚酰胺最差，聚酯最佳，聚乙烯、聚氯乙烯介乎其間，顏色淺的比深的差。由于老化是從表層逐漸向內部發展，故產品厚的較薄的耐老化。

二、延緩老化的措施

老化是高分子材料的固有特性之一，不能完全消除，但如果采取有效措施，可以大大延緩。延緩老化的措施可以從兩方面著手：一方面是在原材料中加人防老化劑，抑制光、氧、熱等外界因素對材料的作用，如摻適量的抗氧劑、光穩定劑和深色碳黑等。有的單位在聚丙烯中加入防老化劑，經4年日光直接爆曬，強度僅損失25％，如果不加防老化劑，直接在日光下照射2～3月，強度即損失殆盡。另一方面是在工程中采取防護措施，如盡量縮短材料在日光中的暴露時間，用巖土(要求在30cm厚以上)或深水覆蓋等。老化破壞程度常以材料的某物理力學量的變化率來反映，例如材料抗拉強度的損失或延伸率的變化等。

三、部分現場觀測成果

以下是一些實際工程中土工合成材料經長期工作后的檢測結果。

(1)1958年，美國佛羅里達州海岸護坡首先用PVC織造型土工織物作墊層，27年后取樣試驗，其性能仍十分良好。

(2)1965年，中國水利水電科學研究院在北京東北旺農場用PVC土工膜(厚0.12～0.15mm)鋪在渠道上作防滲試驗，埋在土下30～40cm，運行20年后仍保持良好防滲性。

(3)1970年，法國法拉克羅斯土壩用滌綸(聚酯)非織造土工織物作護坡墊層，運行6年后取樣測定，抗拉強度僅減小8％。法國許多工程采用這種織物，運行12年后，絕大部分強度損失不到30％。

(4)1981年，葛洲壩水力發電工程二江泄水閘基礎按長江委長科院的研究成果采用改性聚丙烯塑料管、聚氨脂泡沫塑料、滌綸織造土工織物的組合體作為基巖排水孔的過濾體。運行15年后抽樣檢測，發現織物在pH值為9.02～10.58的水下工作，其經向強度僅下降4％～8.5％，緯向強度下降7.5％～22.5％。

(5)西德漢諾威大學的試驗表明，在有防護條件下，運行15年，滌綸織物強度損失不到5％，丙綸織物強度損失不到10％。而且老化速度隨時間明顯減緩。鑒于土工合成材料在工程應用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些文件中對其使用年限作了較為寬限的規定，如前蘇聯BCH07-74《土石壩應用聚乙烯防滲結構須知》中規定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超過50年的建筑物。奧地利林茨公司發表的“聚丙烯土工合成材料的長期性狀”一文中的結論寫道：“對聚丙烯的15年以上的現場應用經驗表明，它們的化學和生物穩定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設以后沒有大變化；……可預期超過100年的穩定性”。

綜上所述，根據經驗和合理推論，一般認為土工合成材料的使用壽命至少在30年以上。事實上，英國NETLON公司對其產品的設計年限是120年。第四節 土工合成材料的性能和測試方法

一、土工合成材料性能指標的分類

土工合成材料被廣泛應用于水利和巖土工程的各個領域。不同的工程對材料有不同的功能要求，并因此而選擇不同類型和不同品種的土工合成材料。為使土工合成材料在施工期和運用期能正常工作，必須有合理的設計方法和使用規范，統一的設計指標，并通過實驗驗證。土工合成材料的指標一般可分為物理性能指標、力學性能指標、水力性能指標、土工合成材料與土相互作用指標及耐久性指標等。下面逐一加以簡單介紹。(一)物理性能指標 1.單位面積質量

單位面積質量，系1平方米土工織物的質量，稱為土工織物的基本質量，單位為g/m2。它是土工織物的一個重要指標。對于任何一種系列產品來說，土工織物的單價與單位面積質量大致成正比，其力學強度隨質量增大而提高。因此，在選用產品時單位面積質量是必須考慮的技術和經濟指標。2.厚度

指土工織物在2kPa法向壓力下，其頂面與底面之間的距離，單位為mm。土工織物厚度隨所作用的法向壓力而變，規定2kPa壓力表示土工織物在自然狀態無壓條件下的厚度。由圖1-12可見不同類型土工織物的壓縮量差別很大，其中針刺非織造土工織物的壓縮量最大。因此，當考慮非織造土工織物水力特性時，必須注意到上覆壓力變化使水力特性變化的特點。3．孔隙率

定義為非織造土工織物所含孔隙體積與總體積之比，以百分數(％)表示。該指標不直接測定，由單位面積質量、密度和厚度計算得到。可按下式計算

土工織物常用原材料的密度為：聚丙烯0.91g/m3，聚乙烯0.94～0.96g/m3，聚酯1.22～1.38g/m3，聚酰胺1.05～1.14g/m3，聚乙烯醇1.26～1.32g/m3，聚氯乙烯1.39g/m3。孔隙率與厚度有關，所以孔隙率也隨壓力增大而變小。有時織造和非織造土工織物的孔徑和滲透系數很接近，但不能認為兩者水力性能相似。非織物土工織物的孔隙率遠大于織造土工織物，因此其具有更好的反濾和排水性能。(二)力學性能指標

針對土工織物在設計和施工中所受荷載性質不同，其力學強度指標分為下列幾種：抗拉強度、握持強度、撕裂強度、脹破強度、CBR頂破強度、圓球頂破強度、刺破強度等。在前3項試驗中，試樣為單向受力，其縱向和橫向強度需分別測定；而后4項試驗中，試樣為圓形，承受軸對稱荷載，縱橫雙向同時受力。在上述眾多力學指標中，最基本的是抗拉強度。1.抗拉強度和延伸率

抗拉強度也稱為條帶法抗拉強度，為單向拉伸。縱向和橫向抗拉強度表示土工織物在縱向和橫向單位寬度范圍能承受的外部拉力，單位為kN/m。對應抗拉強度的應變為土工織物的延伸率，用百分數(％)表示。抗拉強度是力學性能中的重要指標。在各種功能的應用中對抗拉強度都有一定的要求。當用于加筋和隔離功能時，抗拉強度是主要的設計指標，而在排水和反濾功能的工程中，抗拉強度雖不是主要指標，但由于鋪設過程中會受到扯拉、頂壓、撕破等各種施工荷載，運用過程中也可能因建筑物變形而受拉，所以對強度也有一定要求。2.握持強度

握持強度表示土工織物抵抗外來集中荷載的能力，試驗時僅1/3試樣寬度被夾持，進行快速拉伸。土工織物對集中荷載的擴散范圍越大，則握持強度越高，單位為N。3.撕裂強度

撕裂強度表示沿土工織物某一裂口將裂口逐步擴大過程中的最大拉力，單位為N。4.脹破強度、CBR頂破強度、圓球頂破強度、刺破強度

這四個強度的試驗都表示土工織物抵抗外部沖擊荷載的能力，其共同特點是試樣為圓形，用環形夾具將試樣夾住；其差別是試樣尺寸、加荷方式不同，各試驗示意圖見圖1-13。不同頂桿尺寸模擬不同頂壓物，如塊石、樹枝等。脹破強度單位為kPa，其他3項強度單位為N。此外，落錐強度也屬此類，其試樣尺寸與CBR相同，試驗時一個重1kg的圓錐自50cm高處自由落下，測定試樣被刺破的孔洞尺寸，單位為mm，該試驗重復性較差。除抗拉強度外，其他各力學強度指標直接用于設計的情況還不多見，它們主要是做為參考指標，根據工程實際情況，便于對產品進行比較和選擇。

（三）水力性能指標

水力性能指標主要為等效孔徑和滲透系數，是土工織物兩個很重要的特性指標。由于土工織物是與土共同工作的，對織物的基本要求是既能保土又能排水，這就要求土工織物的孔徑很小(能擋住土)而排水又很通暢，兩者看來是有矛盾的，而土的多變性更增大了問題的復雜性。某一土工織物對這種土是合適的，而對另一種土未必也是合適的。目前常用保土準則和透水準則來選擇土工織物的等效孔徑和滲透系數，即將土工織物的等效孔徑和土的特征粒徑建立關系式，同時將織物的滲透系數與土的滲透系數建立關系式，以求達到既保土又排水的目的。保土準則和透水準則由實驗得到。由于實驗時控制的條件不同，得到的準則也有差異。可按具體情況選擇準則，有條件進行模擬實驗則更好。鑒于目前仍以保土和透水作用做為選擇土工織物反濾層的準則，因此等效孔徑和滲透系數兩個水力特性指標是反濾和排水功能中的重要指標。

1.等效孔徑(表現孔徑)以土工織物為篩布，用某一平均粒徑的玻璃珠或石英砂進行振篩，取通過土工織物的過篩率(通過織物的顆粒質量與顆粒總投放量之比)為5％(留篩率為95％)所對應的粒徑為織物的等效孔徑O95，表示該土工織物的最大有效孔徑，單位為mm。用同樣的步驟，則相應得到O85、O50和Ol5的孔徑值。土工織物的孔徑分布曲線形狀與土的顆粒分布曲線相似，見圖l-14。

2.垂直滲透系數和透水率

垂直滲透系數為水力梯度等于l時，水流垂直通過土工織物的滲透速率，單位為cm/s。透水率為水位差等于1時的滲透速率，單位為1/s 3.水平滲透系數和導水率

水平滲透系數為水力梯度等于1時水流沿土工織物平面的滲透速率，單位為cm/s。導水率為沿土工織物單位寬度內的輸水能力，單位為cm2/s。(四)土工織物與土相互作用性能指標 1.土—織物界面摩擦系數 埋在土中的土工織物，通過土—織物界面摩擦力將外荷傳遞至土工織物，使土工織物承受拉力，形成加筋土。工程實例有加筋土擋墻、堤基加筋墊層等。按試驗方法可分為直剪摩擦系數和拉拔摩擦系數。2.土 織物滲透特性

土—織物聯合應用時，如何使土工織物能長期保持良好的保土及排水性能，不發生淤堵，目前還沒有滿意的理論準則。為判斷織物是否會發生淤堵，可進行長期淤堵試驗或梯度比試驗，前者試驗歷時達500～1000h，后者需測試24h或更長。兩種試驗都還存在一些問題，有待積累經驗逐步改進。(五)耐久性能指標

耐久性能指標主要有耐磨、抗紫外線、抗生物、抗化學、抗大氣環境等多種指標。大多沒有可遵循的規范、規程。一般按工程要求進行專門研究或參考已有工程經驗來選取。(六)有關土工合成材料功能、設計指標種類及其品種的考慮 在表1-3中列出了土工合成材料用作不同功能時，其常用的設計指標種類和通常選用的材料品種。

二、測試方法

(一)試驗操作和資料整理時應泣意和遵守的事項 1.制樣原則

每項試驗一般剪取6～10個試樣，應從卷材長度和寬度方向上隨機剪取樣品，距卷材邊緣不小于100mm。同一項試驗的各試樣應避免它們位于卷材同一縱向或橫向位置上。2.試樣調濕

大多數織造或非織造土工織物在測試時對試驗室無溫濕控制要求，只要記錄試驗時溫度和濕度即可。而一些對溫度較敏感的土工合成材料，如土工格柵、土工網等，試驗前應對試樣進行調濕，即將試樣在溫度為20土2℃和濕度為65土5％環境中靜置24h以上，然后在該環境下試驗。3.夾具

在力學指標試驗中離不開夾具，單向拉伸用扁夾具，圓形試樣用環形夾具。都要求夾具能均勻可靠地夾住試樣，應能防止試樣在鉗口內打滑，且不會被夾壞。當有打滑或夾壞現象時應采取下列措施：①鉗口內加襯墊；②鉗口內試樣用涂料加強；③改進鉗口面。在試驗過程中應隨時觀察夾具邊緣試樣是否有打滑或局部損壞現象。任何打滑、夾壞或局部損壞現象均將大大降低測試結果。4.資料整理

式中符號意義見式(1-2)。

Cυ反映樣品的均勻程度。當樣品很不均勻，測試值變化范圍較大，Cυ就大，平均值的代表性就差。增加試樣數量，平均值更具代表性，同時Cυ下降。(3)按式(1-5)計算所需要的試樣塊數nN。

上式表明了試樣個數與Cυ 的關系。土工織物均勻性越差，要求試樣的數量就越多。非織造土工織物均勻性比織造土工織物差些，因此前者的試驗通常取10塊試樣，而后者可取6塊。對于同一等級的兩個產品，由Cυ值可比較兩者的均勻性。(二)幾項主要試驗測定方法的一些問題

關于土工合成材料各項指標的測定方法可參閱有關的規程規范，這里只對幾項測定技術比較復雜的項目作些說明。

1.孔徑試驗(干篩法)中的幾個問題(1)振篩用的顆粒材料，按標準篩孔徑分級如下：0.063～0.075mm，0.075～0.090mm，0.090～0.106mm等等。

(2)需測定孔徑分布曲線時，應取得不少于3～4級連續分級顆粒的過篩率，并要求試驗點均勻分布。若僅測定等效孔徑O95，則有兩組的篩余率在95％左右即可。

(3)孔徑試驗有干篩法、濕篩法、顯微鏡直讀法、水銀壓入法等，不管哪個方法都存在一些問題。最近國際標準(ISO)及我國國標(GB)都規定孔徑試驗采用濕篩法。但實際應用中國內和國外都普遍采用干篩法。

(4)孔徑曲線的縱標為篩余率。由于篩余量包括了留在織物上面和嵌在織物內的顆粒，因此是不容易直接測準的，而過篩量可以準確測定，所以通常測定過篩量，計算篩余率。2.拉伸試驗中的幾個問題

(1)目前國內試驗室大多采用窄條試樣，即試樣寬50mm、長100mm。國際上大多采用寬條試樣，試樣寬200mm、長100mm。這兩種試樣的試驗方法相同，但寬條試樣試驗要具備一對實際有效寬度為210mm的夾具，試驗荷載相應增大，操作技術也復雜一些。目前國際上只認定寬條法試驗成果，為此國內有關部門還需不斷改進設備、提高操作技術，逐步過渡到寬條法。

(2)拉伸過程中應記錄拉力 伸長量曲線。目前設計往往要求提供某一應變時的抗拉強度，有時要求提供初始模量，兩者都由拉力 伸長量曲線上獲得。

(3)握持試驗和撕裂試驗的方法與條帶拉伸試驗方法相似，僅夾持方法不同。握持和撕裂試樣如圖1-15所示，圖中陰影線部分為夾持部分。由圖可知，握持試驗夾持面積(長×寬)為50mm×25mm，撕裂試驗夾持寬度為84mm。兩試驗拉伸速率為100mm/min。拉伸過程中最大拉力即為握持強度或撕裂強度，單位為N。

(4)土工帶、土工格柵和土工網等的抗拉強度試驗方法類似，而取樣方法各不相同。土工帶取整條帶進行拉伸，計量長度100mm，拉伸速率為50mm/min。拉伸過程中的最大拉力即為土工帶的抗拉力，單位為kN。土工格柵和土工網試樣，在寬度和長度方向上均以一根筋(或一孔)作為單元進行拉伸。拉伸速率每分鐘為試樣計量長度的20％。拉伸過程中的最大力為一根筋(或孔)的拉力，再計算l米寬度范圍內的筋(或孔)數，即可得出每米寬的抗拉力，即抗拉強度，單位為kN/m。

(5)拉力機上配一反向器即有加壓功能，可進行刺破和圓球頂破試驗。兩種試驗的試樣直徑相同，可用同一環形夾具，再分別配一個φ8mm頂桿和一個φ25mm圓球頂桿即可。項壓速率為100mm/min，單位為N。

對于CBR試驗，試樣直徑φ150mm，頂桿φ50mm，通常在壓力機上加壓，頂壓速率為60mm/min，單位為N。另脹破試驗應用專門設備進行試驗。3.垂直滲透試驗中的幾個問題

(1)垂直滲透系數的定義為水力梯度等于1(或單位水力比降)時的滲透速率。這并不是規定試驗時的水力梯度為l。試驗用的水力梯度變化范圍較大，主要由織物的透水程度、測讀精確度和保證層流條件而定。

(2)通常進行無壓下的垂直滲透試驗，而實際工程上都是有壓的。有壓時的垂直滲透系數很重要，但試驗比較困難。若要在試樣上加壓，勢必在試樣上面有加壓板，同時在試樣下面有托板。這上下兩塊板，即使用開孔面積很大的板，也會影響試樣的過水面積。目前還沒有直接測定的好辦法。

(3)滲透試驗采用單片試樣還是多片試樣取決于試樣類型。從理論上說，用單片試樣最好，但往往難以實施。如非織造土工織物由于孔隙大，透水性大，若用單片，則要求所用的水位差很小，但過小的水位差測讀誤差大，為此應該加大滲徑長度，取多片試樣進行測試。通常非織造土工織物試樣的總厚度應達到20mm左右。對于織造土工織物，視其孔隙而異，有時用單片，有時用2～3片。

(4)土工膜的防滲性能也可用垂直滲透系數表示。一般土工膜的滲透系數值小于1×10-11cm/s。試驗原理與土工織物垂直滲透試驗相同。不同之處有，試驗在有壓力(一般為100kPa，相當于1000cm水位差)下進行，由于滲水量很小，試驗持續時間較長。

第二章 土工合成材料的功能和設計原則

土工合成材料具有多方面的功能，一種土工合成材料往往就兼有數種功能。隨著土工復合材料的發展，所兼有的功能就更多。總的說來，土工合成材料的主要功能可歸納為六類，即反濾功能、排水功能、隔離功能、防滲功能、防護功能以及加筋和加固功能。現分別加以敘述。有關各種材料在不同工程中的應用原則和施工方法參閱后續各章。第一節 反濾功能

一、反濾作用

當土中水流過土工織物時，水可以順暢穿過，而土粒卻被阻留的現象稱為反濾(過濾)。反濾不同于排水，后者的水流是沿織物表面進行的，而不是穿越織物。當土中水從細粒土流向粗粒土，或水流從土內向外流出的出逸處，需要設置反濾措施，否則土粒將受水流作用而被帶出土體外，發展下去可能導致土體破壞。土工織物可以代替水利工程中傳統采用的砂礫等天然反濾材料作為反濾層(或稱濾層)。

用作反濾的土工織物一般是非織造型(無紡)土工織物，有時也可以用織造型土工織物。

二、典型應用(舉例)堤壩工程中可以用土工合成材料作濾層的情況很多，以下是一些常見的使用場合。（1）堤壩粘土斜墻和粘土心墻的反濾層。（2）堤壩內部和下游排水體濾層。

（3）渠道、堤防、海岸等亂石或混凝土板護面下的濾層。（4）水閘分縫處、下游護坦、河漫下的濾層。（5）擋土墻、岸墻等背面排水系統中的濾層。（6）排水暗管或排水暗溝外面的包裹體。（7）減壓井或測壓管的外裹體。以上應用的示意見圖2-1。

此外，公路和機場跑道的基層，鐵軌下道渣與土基間的隔離層等，也都同時要求反濾功能。

三、反濾和淤堵機理

以往的直觀概念都認為土工織物起反濾作用等同于過篩作用，后來的研究卻證明土工織物所以發揮反濾功能主要是由于它具有促進天然濾層形成的“催化”作用。另外，當土工織物作為濾層而長期作用時，發現有淤堵現象，從而使其反濾作用減弱或至消失。為此需要弄清淤堵的成因，方能有效地防止淤堵發生。

（一）反濾機理

土工織物的反濾作用可以用圖2-2來說明。圖中左側為大孔隙堆石體，右側為被保護土，二者之間夾有起反濾作用的土工織物。當水流從被保護土自右向左流入堆石體時，部分細土粒將被水流挾帶進入堆石體。在被保護土一側的土工織物表面附近，較粗土粒首先被截留，使透水性增大。同時，這部分較粗粒層將阻止其后面的細土粒繼續被水流帶走，而且越往后細土粒被流失的可能性越小，于是就在土工織物的右側形成一個從左往右顆粒逐漸變細的“天然反濾層”。該層發揮著保護土體的作用。可見土工織物的存在只是起了促成天然反濾層形成的“催化”作用。(二)淤堵機理

土工織物中的孔道被堵塞，過水面積減小，滲透性下降的現象稱淤堵。形成淤堵的原因可分為機械淤堵、化學淤堵和生物淤堵。一般情況下，機械淤堵為主要形式。

機械淤堵是土體中的細顆粒隨水流進入土工織物孔隙中，并停留其中，隨時間增長，停留的細粒愈來愈多，織物的透水性愈來愈小。化學淤堵是由于滲流水中的各種離子，受化學作用形成不溶于水的化合物，如CaC03、Fe02等，停留于織物孔隙中，減少水流通道從而降低織物的滲透性。生物淤堵是土體或土中水內的藻尖、菌頭微生物和有機質在織物孔隙中滋長繁殖，堵塞孔隙所造成。

淤堵對織造型和非織造型土工織物有著不同影響。織造型織物孔口通道單一，管狀通道間不連通，故孔口或通道內任一處被堵塞，整個通道即不通。針刺非織造土工織物則兼有垂直和水平結構，而且它們之間是相通的，織物孔隙呈迂回樹枝狀的立體結構，水分進入后即可相互串通，所以即使大部分孔隙被堵塞，仍可保持相當的透水性。

四、反濾設計準則

為了讓所選用的土工織物能長期發揮反濾作用，對織物應該提出一定的要求。正像以往采用粒狀土料(砂礫料)作反濾層時那樣，應使土料粒徑符合一定的準則。對用作反濾的土工織物，基本要求如下，(1)被保護的土料在水流作用下，土粒不得被水流帶走，即需要有“保土性”，以便防止管涌破壞。

(2)水流必須能順暢通過織物平面，即需要有“透水性”，以防止積水產生過高的滲透壓力。(3)織物孔徑不能被水流挾帶的土粒所阻塞，即要有“防堵性”，以避免反濾作用失效。(一)保土性準則

既然要求織物保土，則織物的孔徑與土的粒徑之間就必須符合一定的關系。孔徑過大，土粒會穿過孔洞而流失；過小又妨礙透水和容易被堵塞。

借鑒傳統的粒狀土反濾層的保土要求，并依據眾多的試驗研究表明，為了保土，織物的某等效孔徑Oe和被保護士的特征粒徑d85之間應該符合以下關系：

式中Oe是一個由試驗測得的等效孔徑值。目前國內外采用最多的是Oe＝O95，或者Oe＝O90。O95和O90之間的統計關系為O95/O90≈1.2。d85是被保護土的一個特征粒徑，可從被保護士的顆粒分析試驗曲線上查得，它表明土中粒徑小于該值的顆粒的質量是全土質量的85％。而式中的n則是與土中的細粒(土粒粒徑d≤0.075mm的部分)含量和不均勻系數Cu(＝d60/d10)等相關的經驗系數。

SI/T225—98《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》規定，Oe＝O95，n一般為1～2，選用該值的詳細規定請參考該《規范》。必須指出，以上對n值的規定是針對一般水流情況而定的，對于較為復雜的情況，例如對有往復水流或有動力作用的情況，則織物的孔徑應該要求大一些。因為在往復水流情況下，織物的保土側難以形成“天然反濾層”；對有浪擊的情況，負壓會通過織物孔隙對土產生抽吸作用，等等。鑒于上述情況，故SL/T225—98對此作出如下規定：

另外在一些特殊場合的特殊工程，如防汛搶險，往往要求濾層中水流十分暢通，此時需要采用孔徑較大的材料，有時甚至采用窗紗來做反濾。(二)透水性準則

目前對土工織物透水性的要求，是以織物和被保護士的滲透系數的相對關系來表示。規范對此作了如下規定：

(1)被保護土級配良好，水力梯度低和預計不致發生淤堵(中粗砂等)時

(2)若排水失效會導致土體結構破壞，且修理費用高，或水力梯度高，流態復雜等情況

有的標準要求比式(2-4)中10更大的系數，是考慮土工織物在實際工作中，其滲透系數可能會由于織物被阻塞或受壓變薄而降低的情況發生。(三)防堵性準則

為防止土工織物在長期工作中被淤堵，應該用選定的織物和被保護的現場土料作較長期試驗來檢驗。這樣做費時費事，因此SL/T225—98對于土工織物防堵性提出了以下要求：(1)被保護土級配良好，水力梯度低，流態穩定，修理費用小及不發生淤堵時

(2)被保護土易管涌，具有分散性、水力梯度高、流態復雜、修理費用大的情況。

這里需要解釋一下“梯度比”的意義。梯度比是美國陸軍工程師團為了用較短時間判斷土工織物濾層的工作狀態而建議的一個指標，由淤堵試驗裝置測定，如圖2-3。圖中的6代表待測定的土工織物，它被安放在作為支承體的透水銅絲布7上。織物上面是由現場取來的并按要求壓實的土。在織物上面25mm和再上面50mm處的試驗筒兩側壁上，各安裝有測壓水管(同一高程兩側各設一管是為了取其平均值作為測讀水位)，試驗筒頂不斷供水，使水流通過土體、織物，由圖中的調節管8排出。量測通過上面50mm土層后測壓管的水位差，計算出相應的梯度is；同樣量測通過下面25mm土層和土工織物的測壓管水位差，計算出相應的梯度isg。后一梯度對前一梯度的比值，即GR＝isg/is稱為梯度比。GR≤3的準則可以轉化為滲透系數的概念。按此，應該有

附帶說明，上面所述的和其他一些現有的保土準則都是針對非織造型土工織物制定的。對于織造型土工織物，現在還沒有公認的準則，SL/T225—98的條文說明中介紹了部分單位的經驗，可供參考。另外，為了防堵，許多專家主張，采用的土工織物的孔徑宜較準則要求的適當加大。

五、設計要點

采用土工織物作為反濾層時，首先要求選用的材料必須滿足反濾準則；其次，它們在鋪設后必須是穩定的；再次，雖然它們并不是作為受力部件來作用，但需要有一定的強度，應能承受施工應力和可能遇到的其他荷載。因此一般的設計應該包括以下內容。(一)提供必要的基本數據

1.被保護土的主要物理力學性指標

被保護土的主要物理力學性指標包括：土的分類、顆粒分析曲線(由此可查取土的特征粒徑d85、d60、d15、d10…)、土的不均勻系數Cu＝d60/d10、土的滲透系數K、土的抗剪強度指標、土的化學成分等，它們可由試驗確定。2.填土的性質指標

填土的性質指標即回填土的擊實試驗曲線，從曲線上確定填土的最大干容重γdmax和最優含水率Wop。

3.待選土工織物的性質指標 待選土工織物的性質指標包括土工織物的單位面積質量M、等效孔徑O95、垂直滲透系數Kυ、水平滲透系數Kh、抗拉強度以及由淤堵試驗測得的梯度比GR等。(二)一般的強度要求

織物要求的強度T很難計算確定，通常可以根據經驗按以下情況取值。

(1)一般閘壩，要求無紡土工織物的M≥300g/m2，T≥8.0kN/m，縱橫向強度比為2/3～3/2(M為單位面積質量，T為抗拉強度)。

(2)預計應力較大時，M≥400g/m2，T≥10kN/m，縱橫強度比為2/3～3/2。(3)應力更大時，M≥500g/m2，T≥12kN/m，縱橫強度比為2/3～3/2 第二節 排水功能

一、排水作用

水利工程中需要將土中水排走的情況很多，例如堤壩工程中降低浸潤線位置，以減小滲流力；擋墻背面排水，以消減水壓力，提高墻體穩定性；土坡排水，減小孔隙壓力，防止土坡失穩；隧道和廊道排水，以減輕滲水壓力；軟土地基排水，以加速土固結，提高地基承載力等等。傳統的排水材料多采用強透水粒狀材料，土工織物用作排水時兼起反濾作用，同時，不致因土體固結變形而失效，它具有施工簡便，縮短工期，節約工程費用等優點。

二、典型應用(舉例)以下是堤壩工程中可以應用土工合成材料作為排水設施的一些常用場合。(1)堤壩體內煙囪式排水及下游排水褥墊層。(2)堤壩防滲土工膜下的排水、排氣墊層。(3)設于水力沖填壩中的孔壓消散層。(4)土堤下游坡的排水層。(5)擋墻及岸墻后的排水層。

(6)加速軟基固結的排水帶或排水板。

(7)凍脹區用于截斷毛細水上升，防止凍害；干旱區防止毛細水上升造成鹽堿化。

三、設計要點

土工合成材料用作排水體的設計方法與反濾層的基本相同。但由于在此項用途中，織物應有足夠的平面排水能力以導走來水，所以要進行排水能力的校核。本節先介紹一般的排水設計方法，而后再就幾種特殊情況，做些說明。(一)一般的排水設計 1.所需的基本資料

與反濾設計中要求的類似，應提供土體的物理力學特性，如土的分類、土的顆粒分析曲線、土的滲透系數等；有關地質、水文資料；來水量(或根據條件估算)；土與水的化學成分等。另外，應提供待選土工織物的厚度δ、等效孔徑O95、水平滲透系數Kh、垂直滲透系數Kυ等。

2.以反濾準則檢驗待選土工織物

用于排水的無紡土工織物首先應符合反濾準則，故待選材料應先按第一節中的三項準則逐一加以檢驗，如不合格，應更換其他合格材料。3.排水能力校核

這里我們先介紹一種反映土工織物透水性的指標。土工織物排水是依靠其平面滲透性，按照理論應該以其水平滲透系數Kh來表示。但是，由于織物埋在土內要受到一定的壓力，其厚度δ要變薄，垂直滲透性和水平滲透性都將減小，為了回避可變的厚度δ，根據達西定理，推導出反應織物滲透性的另外兩個指標：

式中： q表示單位寬度的來水量；△h為土工織物上下兩側的水位差值；A為通過水流的面積； i為水流通過織物時的水力梯度。某種土工織物用作排水時是否合適，需要先計算兩種導水率：一個是由需要排除的水量q(亦即來水量)計算得要求的導水率θr，另一個是根據所提供織物的指標算出的織物可提供的導水率θa，按以上所述，它們可以按式(2-10)及式(2-11)計算：

式中：Fs是安全系數，一般應不小于3；q為來水量，可以借流網法或其他方法估算(可參考有關資料)。

式(2-11)如果得不到滿足，可以更換厚一些的織物，或改用排水量大的其他排水土工合成材料。

(二)煙囪式排水布置

上游來水流到豎向排水體土工織物(圖2-4)，將沿織物往下流，通過下游底部排水層導向堤外。

這種情況下的計算與上述

（一）中所述的基本相同，即先按流網估算進人煙囪式排水體的來水量q，由此按式(2-9)算出θr(其中的i＝sinβ)；其次由提供的土工織物指標，按式(2-10)算出θa；再由式(2-11)檢驗提供的織物是否合適。

要注意的是流入織物的滲流量是由上而下累計增大的，如圖2-4(b)，其底部流量最大，應該逐段驗算。

(三)堤壩底部排水層

軟基上堤壩底部鋪設土工織物作為排水層的示意如圖2-5。飽和軟土地基在堤壩重力作用下將排水固結，排出的水量通過土工織物向兩側流走。

這種情況的排水計算較前述的稍復雜，因為它要涉及土的固結計算。這里不作詳細介紹，僅寫出以下公式作為參考。式(2-12)假設土工織物的最大承壓力為地基中最大水壓力的10％～15％，并根據單向固結理論推導得出：

式中：B為堤壩底寬；Ksυ是地基土的垂直向滲透系數； Cυ為土的固結系數，它是由地基土的固結試驗求得的反映固結快慢的一個指標；t為筑堤的時間。同樣，可按式(2-11)檢驗所采用的織物是否有足夠的導水能力。(四)塑料排水帶垂直排水設計

在第一章中已簡單介紹了塑料排水帶的構造，它是由塑料排水芯材外包非織造土工織物(濾膜)構成的一種土工復合排水材料，在軟土地基加固中應用廣泛。這種材料是由早期的“排水砂井”演變而來。

利用砂井加速軟土地基固結的基本概念如下：假設有一處飽和軟土地基，如圖2-6(a)，在其表面施加外荷載(建筑物重量)，土中會產生超過靜水壓力的孔隙水壓力，于是，土體中多余水分逐漸從排水面(地表)排出，這種現象稱為排水固結。當土層厚度H(假設其下為不透水層)較大時，排水行程(即H)太長，土層完成排水固結的時間也將增大。若粘土滲透性小，則固結時間需要很長，故建造在軟土上的建筑物將長期處于持續下沉的狀態。為了加速固結，可以在軟基中設置垂直方向的砂井(砂井是用造孔機械在平面上按一定間距和布置方式(常為正方形或梅花形分布)造孔(一般穿過軟土層)，同時填入砂料，形成砂柱，如圖2-6(b)。砂柱為軟土提供了排水面，排入砂柱的水向上進入地面的砂墊層，再沿水平方向排走。根據固結理論，排水固結的時間與排水距離的平方成反比。例如在圖2-6中，不設砂井時的最大排水距離為H，設砂井后，相應距離為de/2。式中的de約為砂井間距，則為達到一定的固結度后者所需的時間t與前者時間T的關系為：t＝[（de/2）2/H2]T，所以只要調整de，即可使固結所需的時間縮短到要求的時間。事實上，所需時間比上式計算的還要短一些，因為在砂井水平排水的同時，還有土層自身的垂直向排水。

砂井設計的要點在于按現有的土質特性(固結系數Cυ等)、砂井的直徑和深度，現有的造孔設備規格(孔徑和造孔深度)，以及許可的固結時間，通過三維固結理論來估算砂井的分布間距。很明顯，間距愈小，固結將愈快，但為了使地基土不因砂井造孔而過分地擾動，砂井的間距不宜過小，一般為2～3m。

塑料排水帶加速地基固結的概念與砂井的完全相同，只是以截面為矩形的排水帶代替了截面為圓形的砂井，排水帶計算仍然采用砂井理論中的固結理論，所以需要將排水帶截面的周長(寬度和厚度分別為b和δ)轉化為等效砂井直徑d，顯然d＝（2/π）(b十δ)。這樣排水帶就可以完全按直徑為d的砂井設計。

在塑料排水帶插帶過程或砂井施工過程中，不可避免會引起地基土的擾動，并因此在排水帶或砂井周圍形成一相對不透水的土層，這種因對地基土擾動引起透水性降低的作用，稱為涂抹作用。同時，塑料排水帶或砂井的導水能力需要在一定的水頭差作用下才能起作用，以排出從地基土流人的水量，這種砂井導水能力的有限性可稱之為井阻。考慮涂抹和井阻作用的計算方法很多，有的方法可估算擾動土層的范圍和滲透系數，以及塑料排水帶的滲透系數，然而，這些量的確定仍然是困難的。這里不再介紹有關的計算方法，僅引用《建筑地基處理技術規范》中的規定：對長徑比較大和井料滲透系數小的袋裝砂井或塑料排水帶，應考慮井阻作用，當采用擠土方式施工時，尚應考慮土的涂抹和擾動影響。考慮的方法是將理想條件下計算得到的平均固結度乘以0.80～0.95的折減系數。

用以上介紹的方法進行軟土地基的排水固結計算一般已能滿足工程設計的要求。在設計中還可針對實際情況進一步考慮其他因素(如分級加載，井深不穿過軟土層，或地基土強度等)的影響，這里不再作進一步介紹，如有需要可參考有關文獻。第三節 隔離功能

一、隔離作用

隔離是指在兩種物理力學性質不同的材料之間鋪設土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來許多預期的良好效應，舉簡例說明如下：

(1)通過隔離層，引起應力擴散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。(2)隔離提供排水面，加速地基土固結，使承載力提高。

(3)隔離層起整體性作用，可使要求的地基粗粒料支持層的厚度減少，節約建筑材料。(4)地基中有部分軟弱區域，或有小范圍洞穴，鋪隔離層有架橋作用，以掩蓋和減弱洞穴區或軟弱區的影響。

(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細水上升，防止鹽堿化，或減弱凍脹。(6)道路基床中，隔離是防治翻漿冒泥的有效措施。(7)隔離層還起一定的保溫作用。前面已經談過，一種土工合成材料常具有多種功能。利用它作為隔離層，更能說明這一特征，在水利工程中，經常遇到的是水流從土體中通過，有時要穿越顆粒粗細不同的土層，或從土體中流出。因此，應用于隔離的材料除要求有一定的強度外，還需要有足夠的透水性，讓水流暢通，避免引起過高的孔隙水壓力；有足夠的保土性，防止形成土骨架的土粒流失，保證土體穩定性；堤壩坡防護層下的土工織物墊層要保護墊層下的土體不被沖刷帶走，實際上也起到隔離作用。由此看來，隔離功能往往不是單獨存在的，它常與排水、反濾，甚至防護功能連系在一起，難以截然分開。

本節中所述的隔離作用主要側重于那種用于持力層，因而對材料的抗頂破和刺破能力特別需要關注。

二、材料及其應用舉例

用于隔離的土工合成材料應以它們在工程中的用途來確定。應用最多的是有紡和無紡土工織物。如果對材料的強度要求較高，有時還要求以土工網或土工格柵作為材料的墊層。當要求隔離防滲時，則需要土工膜或復合土工膜。

水利工程中要求隔離的實例很多，茲舉典型的如下：(1)堤壩粘土心墻和斜墻上下游的過濾層。(2)堤壩排水體與壩體的隔離層。

(3)岸坡防護層下的墊層以及地基上填筑粗粒料時的界面隔離層等。

為了重點闡明隔離層的受力狀態，可以圖2-7作示意性解釋。圖2-7(a)為在粗粒土上覆蓋細粒土，并有荷載作用；圖2-7(b)與圖2-7(a)相反，為在細粒土上填筑粗粒土；圖2-7(c)則既有粗、細粒土的相鄰，又有滲流運動；圖2-7(d)則是在兩種不同界面處有孔穴存在。在這幾種情況中，明顯看出，在標有號碼“1”處，隔離材料在粗粒土的孔隙部位或兩種材料界面的孔穴部位將受到來自受壓軟土的擠頂作用，為此，要求隔離材料必須有足夠的抗頂破能力；在標有號碼“2”處，隔離材料則將受到由粗土粒棱角施加的穿刺力，故隔離材料還應有抵抗刺破的能力。

三、工程設計要點

設計及驗算的內容應根據隔離層預計的工作條件來確定：(一)非持力層情況

隔離層不要求承受施工應力以外的較大荷載，不需要按受力部件來考慮，則按本節中“反濾”和“排水”兩段所述要求來選擇隔離材料即可。

(二)持力層情況

如圖2-7所示情況，受上覆荷載作用，隔離材料有抵抗頂破和刺破的要求，則除滿足反濾和排水準則，還需要對其進行力學分析。由于力學分析與Mullen脹破試驗及CBR頂破試驗緊密相連，因此有必要在這里先簡單介紹這兩種試驗的情況。1.脹破和頂破試驗

(1)Mullen脹破試驗。這個試驗是為了模擬土工織物鋪在凹凸不平的層面上受到擠壓，評價其強度而設計的。所用儀器如圖2-8。環形夾具中間為一可擴散的薄膜(加筋的人造橡膠)。試驗時將土工織物試樣覆蓋在薄膜上，用環形夾具將其夾緊，然后開動機器加液壓，使薄膜連同土工織物同時鼓脹，直到織物被脹裂，將脹破壓力扣除使薄膜擴張至脹裂狀態所需的壓力稱脹破強度或頂破強度。

(2)CBR頂破試驗。這個試驗是為模擬粗粒石料對土工織物的頂壓作用，評價其強度而設計的。試驗所用CBR試驗儀如圖2-9。試驗方法是將土工織物試樣緊夾在圖2-8(a)的環形夾具中，然后用圖2-8(b)中直徑為50mm的CBR儀的圓柱頂壓桿在織物平面垂直向以一定速率頂向織物，直至試樣被頂破，頂破過程中的最大頂壓力稱頂破強度或刺破強度。

2.力學分析

故用作隔離的土工織物的Mullen試驗的頂破強度應不小于按式(2-13)算得的數值。有的學者建議dc取值如下： 帶棱角顆粒dc＝（1/4）d50 圓鈍顆粒 dc＝（1/2）d50

故用作隔離的土工織物的刺破強度應不小于按式(2-14)算得的數值。第四節 防滲功能

一、防治作用及其應用舉例

防滲是防止流體滲透流失的作用，也包括防止氣體的揮發擴散。日常生活中要求防滲的事例很多，水利工程中要修建大量的擋水蓄水、引水和輸水等建筑物，更有防滲、防漏的要求。在水利工程中常見的防滲工程可列舉如下。(1)堤壩的防滲斜墻或心墻。

(2)透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻。(3)混凝土壩、圬工壩及碾壓混凝土壩的防滲體。(4)渠道的襯砌防滲。(5)涵閘、海漫與護坦的防滲。(6)隧道和堤壩內埋管的防滲。(7)施工圍堰的防滲。

圖2-11是一些防滲結構的示意。

以往的防滲材料大多為透水性低的粘土、瀝青油毛氈和各種涂料，它們的用量大，施工復雜，還往往出現干裂等質量事故。土工合成材料為防滲材料增加了一種極有前途的品種，國內外的使用經驗證明，土工膜用于防滲效果很好，質量輕，運輸方便，施工簡單，造價不高，只要使用得當，在絕大多數情況下，完全可以替代傳統的防滲材料。但是，為了保證土工膜發揮其應有的防滲作用，應該注意一些關鍵性問題。

(1)土工膜材質。土工膜的原材料有多種，應該根據當地的氣候條件等進行適當選擇。例如在寒冷地帶，應考慮土工膜在低溫下會不會變脆破壞，是否會影響焊接質量；土質和水質中的某些化學成分會不會給膜材或粘結劑帶來不良作用等。

(2)排水、排氣問題。鋪設土工膜后，由于種種原因，膜下有可能積氣、積水，如不將它們排走，可能因受頂托而破壞。

(3)表面防護。聚合物制成的土工膜容易因日光紫外線照射而降解或破壞，故在儲存、運輸和施工等各個環節，都必須時時注意封蓋遮陽，特別是在施工過程中，應盡量縮短其外露時間，原則上應隨鋪隨用土覆蓋。

二、防滲結構

土工膜的厚度很薄，容易遭破壞，為了有效保護和提高其在坡面上的穩定性，要求按一定的結構形式鋪設。原則上防滲結構應包括5層，如圖2-12。1.防護層

防護層是與外界接觸的最外層，是 為了防御外界水流或波浪沖擊、風化浸蝕、冰凍破壞和遮蔽日光紫外線而設置。該層由透水的堆石、砌石或預制混凝土板構成，要求有一定厚度。2.上墊層

上墊層是防護層和下臥土工膜之間的過渡層，由于防護層多是大塊粗糙材料，如果直接置于土工膜上，很容易破壞土工膜，如果防護層的塊體有移動，更會傷害膜材，因此上墊層必須做好。上墊層可以采用透水性良好的砂礫料，厚度應不小于10cm，根據具體情況，有時也可采用無砂混凝土或瀝青砂漿等；如果防滲材料采用的是復合土工膜，則膜兩側的非織造土工織物可以起保護膜的作用，不必另設墊層。3.土工膜

土工膜是防滲主體，除要求有可靠的防滲性外，還應該能承受一定的施工應力和使用期間結構物沉降等引起的應力，故也有強度要求。土工膜的強度與其厚度直接有關，可通過理論計算或工程經驗來確定。單一土工膜表面光滑，摩擦系數小，鋪在坡面上要考慮下滑的可能性。為此，在可能條件下，一般要求采用復合土工膜，其表面的非織造土工織物與土的摩擦系數要比單膜的大得多；另外，也有地方將單膜加上紋路以增加糙度；再有則是從鋪設方式上著眼，例如按鋸齒形、臺階形鋪設，或在坡面上設戧臺等(圖2-13)。

4.下墊層

下墊層鋪在土工膜的下面，有雙重功能：一是排除膜下的積水、積氣，確保膜的穩定；二是保護土工膜，使其不受支持層的破壞。

對于粗粒的堆石壩，下墊層也可起堆石與土工膜之間過渡層的作用，這時的下墊層由礫石、細礫和砂構成，三者之間的粒徑應符合一定的層間關系。如果采用的是非織造土工織物復合膜，而且是用于碾壓式土壩，則下墊層一般可以省去，因為非織造土工織物已經可以起到保護和排水排氣作用，而且又增加了與土工膜的摩擦力。

下墊層對土工膜起支持層的重要作用。如果土工膜直接放在粗粒料上，在水壓力作用下，它會被壓進粗粒的大孔隙中，而被拉破。相反，如果膜下為平整硬層或細粒土料，則情況就會不同了。前人的試驗研究證明，0.25mm厚的聚乙烯土工膜鋪在級配良好的砂卵石層上，作用水頭甚至達到200m，土工膜也沒有破壞，這表明膜下墊層的狀態對膜的安全至關重要。5.支持層

土工膜是柔性材料，必須鋪設在可靠的支持層上，它可以讓土工膜受力均勻。除上述的下墊層外，支持層還可采用級配良好的壓實土層，粒徑應根據膜厚來選擇。有學者建議，對于0.2mm厚的土工膜，支持層的最大粒徑應不大于6mm，不均勻系數應不小于20。如果是碾壓式土石壩，由于其壩面平整，又有較大密實度，可以不專門設置支持層。

三、設計要點(一)堤壩的防滲

土工膜僅是土石壩的一個組成部分，其總體布置、設置范圍與高程等應遵循SDJ218—84《碾壓式土石壩設計規范》的規定。針對土工膜的核算有兩方面。1.穩定性驗算

心墻土工膜不存在滑動失穩問題，對于斜墻穩定目前主要驗算兩種失穩情況。

(1)土工膜以上的防護層、上墊層連同膜本身沿下墊層或支持層面的滑動。這種情況一般不致發生，因為膜上端要求固定于壩頂，加之膜下下墊層要求透水，不致產生過高的孔隙水壓力使接觸面強度降低。這種形式的破壞可不考慮。

(2)土工膜以上防護層和上墊層沿土工膜表面的滑動。這種情況的抗滑穩定驗算一般采用土力學中的極限平衡法。由于土坡有不同工況，驗算需要按正常運行(即水位保持不變，堤壩內有穩定滲流和非常情況(通常指外水位由某水位快速下降到某一低水位)進行。對于非常情況，還有上墊層材料是透水和不透水之分，后一情況是當該層與膜的交界面處存在過高的孔隙水壓力，使強度顯著下降造成的，這是驗算中的一種最危險的控制工況。2.土工膜下的排水能力的驗算

前面已經提及，堤壩坡面鋪土工膜后，其下仍將會有一定的滲流量，應該及時充分排除，以避免孔隙水壓力的產生。但是，對此迄今還沒有較好的估算方法，最好是采取防預措施較為穩妥。例如采用非織造土工織物復合土工膜，通過織物排水，就是一種方便途徑。若預計來水量較大，則不妨用較厚的織物復合，甚至在膜下再鋪薄砂層。以上兩種驗算的具體方法可以參考有關規范。(二)堤壩前的水平防滲鋪蓋 土石堤壩建在透水地基上，當地基厚度過大，采用其他方式防止地基滲流不經濟或不可能時，可采用鋪蓋防滲。它是將透水性小的材料水平鋪設在堤壩上游的一段長度內，并與堤身或壩身的防滲體系相連接，以增加滲流路徑，減小滲透坡降，防止地基滲透變形并減少滲流量。一般用于鋪蓋材料的滲透系數至少應比地基的透水性小100倍，故以往常用的材料為粘性土。土工膜比粘土的透水性還要小，具有極大的柔性，能和地面密切貼合，而且施工相當方便，只要正確應用，就能收到良好的效果。

土工膜鋪蓋設計與粘土鋪蓋的基本相同，主要是根據透水地基的厚度、地層土滲透系數、壩前水深和地層土容許的滲透坡降等指標，通過水力學計算來確定垂直于堤壩軸線的合理長度。

根據規范，土工膜所需厚度應按作用水頭，地層中可能存在裂隙的形狀與大小，以及膜材的抗拉強度和破壞應變等，借薄膜理論來估算，根據經驗，對于中水頭堤壩，要求厚度一般為0.5～0.6mm。土工膜鋪蓋長度也應按計算確定，不過，大量的工程經驗表明，長度取為壩前水深的5倍左右即可，太長了效果不大。

應指出：①土工膜下應該設反濾層，以防止鋪蓋萬一穿孔時造成地層土流失，采用非織造土工織物的復合土工膜可以同時滿足運行需要。②大面積鋪蓋下很可能會積水、積氣，應根據具體情況設排放措施，將它們排除，例如在膜下建縱橫排放溝或采用專門的排放設備(如逆止閥)。③注意鋪蓋和堤壩防滲體、與其連接的結構物以及岸坡的有效連接，以形成完整的封閉防滲系統。

與建鋪蓋類似，土工膜也可用于庫區防滲。使用時，將其妥善地鋪在需要堵漏的部位。(三)地基垂直防滲墻

垂直防滲墻是在透水地基內造孔或挖槽，以透水性極低的材料填入建成的連續墻。我國堤壩中以往常用的混凝土防滲墻厚度為0.6～1.3m，目前在堤防工程中的墻厚已減至0.3m，甚至更薄。建造這樣的防滲墻，除需要造孔設備外，還要有澆注混凝土的專用機具，施工比較復雜。我國現在已經用土工膜完成多處垂直防滲墻工程。修建防滲墻的土工合成材料可以采用土工膜、復合土工膜或防水塑料板。國外采用打鋼板樁的技術和設備來插入高密度聚乙烯板，板的兩側附有鎖口，用以將兩塊板連接在一起。鎖口中的間隙則放人密封條，遇水后密封條膨脹，充滿間隙，可以做到基本不漏水。安裝時由震動打樁機實施，板前端有一鐵靴，保護膜板的插入，深度可達40m。若采用插入土工膜，則膜厚度應不小于0.5mm。在目前技術條件下，插入深度可以達到約15m，要求地基土中大于5cm的粗顆粒不多于10％，最大顆粒粒徑不大于15cm，否則將超出開槽寬度。

造墻的基本步驟是：首先用高壓水沖，或鏈斗或液壓式鋸槽機開槽，以泥漿護槽壁，將與槽深相當的整卷土工膜鋪入槽內，倒轉軸卷，使土工膜展開，相鄰兩幅之間用搭接的方式連接；及時進行膜兩側的填土，并在槽底回填粘土，厚度不少于1m，目的是密封，以防止水從下部繞滲；接著填一般土，待其下沉穩定后，往槽內繼續填土壓實；最后待土工膜出槽后，立即將其與建筑物連接，不得外露。應當注意在與建筑物連接處土工膜應留有足夠的富裕，以防建筑物變形時拉斷土工膜。第五節 防護功能

一、防護作用及其應用舉例 防護作用具有廣泛的涵義。為了消減自然現象、環境影響和人類活動對堤坡和岸坡造成的危害，常要采取適當的防護措施。岸坡防護包括河岸、湖岸、海岸等的防水流沖刷，波浪沖擊等，這類防護措施古已有之，有許多迄今仍在繼續采用。傳統的防護辦法有利用埽枕、柴排、石籠、拋石保護岸坡或打護坡樁等。它們雖然也能起到護坡的良好作用，但耐久性較差，常要不斷維修。根本的弱點，是它們放在被保護土面上，不具有反濾功能，受水流沖蝕和潮浪淘刷抽吸的作用，被保護土顆粒容易被水流帶走，導致剝蝕和坍塌。

土工合成材料的發展，為上述岸坡防護提供了新的途徑，簡單地說，只要在被保護士面上覆一層有良好反濾性能的土工織物，壓上一定蓋重，即能有效地保護岸坡不受水流和波浪等的破壞。

不僅如此，土工織物質輕、耐腐、有柔性、整體性強、價廉、施工簡便，它們在防護工程中的推廣應用正在迅速發展。其實，這類材料不只有抗水流的能力，它們的產品之一——泡沫塑料板(聚苯乙烯EPS)在巖土工程中還被用于防止土體凍脹。水利工程中利用土工合成材料的常見防護工程有：(1)江河湖海岸坡防護。(2)水庫岸坡防護。

(3)水道護底和水下防護。(4)渠道和水池護坡。(5)水閘護底。(6)岸坡防沖植被。

(7)水閘、擋墻等防凍脹措施等。土工合成材料用于防護的范圍很廣，本節僅介紹利用軟體排、模袋和三維植被土工網作岸坡防護，利用土袋、土枕及土工管筑堤壩護坡等，其他利用可舉一反三。

二、防護制品

防護用的土工織物應符合反濾準則和具有一定的強度。由于要受到往復雙向水流作用，對織物應有更高的反濾要求，故應符合式(2-1)，同時強度也應符合第一節“五”中的規定。為滿足防護的各種特殊需要，應先將土工合成材料預制成符合一定需要的制品。舉例說明如下。1.土袋、土枕 土袋、土枕是以織造型(有紡)土工織物縫制成的管袋形制品。土袋尺寸較小，類似于一般草袋，充填土料后成為塊狀土體，可用于堵塞洞坑，建筑堤壩，或作為壓載。土枕是尺寸較大的長土袋，直徑可達0.4～ 1m，長度可達數米或更長，一般沿長度每隔0.5m要繞一道橫箍，它們既能作筑堤壩的填充體，又可作為壓重。2.軟體排

軟體排是用織造型土工織物縫制成的大片排布，分單片和雙片兩種，單片排四周邊和中間縫上縱橫繩網，既加強排體，又可作為定位索之用，排上加壓重塊，保證其穩定；雙片排由雙層土工織物縫制成，其中還縫有管袋，供充填土料，形成自身壓重，它也需縫上縱橫繩網。軟體排應用時，排體鋪在需要防護的部位，再加上足夠壓重，即可防止土體被沖刷。3.土工模袋

前面已對土工模袋作了簡單介紹，是由兩層編織型土工織物縫成的四周封閉的袋體，放于被保護岸坡上，并往其中澆注混凝土或砂漿，凝固成硬塊體護坡。模袋由工廠預制，有不同厚度、不同規格。此外，還有在現場縫制成的簡易模袋。4.泡沫塑料板塊

泡沫塑料板塊是由聚苯乙烯塊鋸成的薄板，其導熱系數為土的1/3～1/4，具有保溫性，放于混凝土板護面或土面上，可達到防止土體凍害的目的。

三、設計原則

(一)軟體排護坡與護底 1.排體布置

軟體排布置于可能受沖刷破壞的部位，它的鋪設范圍及高程等應遵從《堤防工程設計規范》GB50286—98的規定。

排體順水流方向的尺寸為排寬，垂直水流方向的尺寸為排長。枯水位以上為水上部分，以下為水下部分。排體水上部分長度為坡面長和掛排所需長度之和；水下部分長度由與水上部分銜接段長度、水下坡面長度(其中應包括排體褶皺和收縮長度)以及因坡底可能發生沖刷需要預留的長度三部分組成。水上部分與水下部分長度之和為要求的排長。排寬應為待保護區的寬度、相鄰排塊搭接所需寬度和考慮排體收縮需預留的寬度之和。相鄰兩塊排的搭接寬度一般為0.5m，上游排塊蓋在下游排塊上。2.排體穩定性

排體應始終處于穩定狀態，故應進行排體的抗飄浮、抗沿坡面下滑和要求壓載的驗算，要求的壓載可參考規范，或參考圖2-14。當水流流速不大于3m/s時，壓載可為1kPa。為確保排體穩定，要求排體在坡頂和坡底給予錨固，底部為防止沖刷，錨固可采取溝埋方式。坡底防沖非常重要，應根據具體條件做成有效的防沖結構，圖2-15是幾種參考形式。(二)土工模袋護坡

1.選型

模袋有多種形式，應根據現場地形、工程類型和重要性以及水流條件等綜合因素選型。按工程類別選擇時，可參考表2-1。

2.模袋穩定性

一般情況下，模袋穩定性按其在斜坡上的抗滑安全系數Fs來評價(圖2-16)

為了改善模袋穩定性，可以補充采取一些抗滑措施，參考圖2-17。

另外，模袋底部的滲水應及時排除，如果模袋排滲能力不足，可以在模袋澆注后1小時，在袋內插排水管，如圖2-18。

(三)三維植被網植草護坡 1.護坡機理

植被網是一種類似于絲瓜瓤狀的植草土工網墊，以加入炭黑的尼龍絲加工制成。絲與絲的交叉點熔合粘接，相互纏繞，質地蓬松，孔隙率在90％以上，在其孔隙中可填加土料和草種。植草穿過網墊生長后，其根系深入土中，植物、網墊、根系與土合為一體，形成牢固密貼于坡面的表皮，可有效地防止坡土被暴雨徑流或水流沖刷破壞。以往植被網墊應用于無水或背水坡，目前國外已用于河道迎水坡防護，在有水流條件下，植被起良好的消能作用，促進落淤。有報導說，在水流較深情況下，它甚至能抗御高達6m/s的短期流速，對歷時兩天的水流，也能經受4m/s的流速，這種植被可使流速顯著降低。2.設計要點

植被護坡設計主要包括判別采用植被的必要性；確定鋪設范圍；草種選擇。

(1)植被必要性。坡上受沖刷破壞的程度與土類密切相關。另外對于水上坡，要不要防護，決定于降雨強度；對于水下坡，則要看水流流速的大小。植被必要性判別，對于水上坡和水下坡可分別參考圖2-19和圖2-20。

(2)鋪設范圍。植被應遍及要求防護的部位，在高程上，水上坡應鋪到坡頂，再橫向延伸不少于0.5m；水下坡下端應至低水位以下1m(斜坡長)，上端應達高水位以上0.5m(斜長)。(3)草種選擇。各地氣溫、降水和土質條件等差別很大，應根據當地大體情況，遵循幾項基本原則來選擇草種：適應當地環境，如耐寒、耐旱、耐澇等；適應土質條件，如耐鹽、耐堿，耐酸等；生長期快，根系發育且長；價格經濟等。(四)土袋、土枕筑堤壩 1.堤壩形式

土袋、土枕筑堤壩可以采取不同的形式，歸納起來可分為兩類：①全斷面式，即整個堤壩體均由充填土料的袋或枕堆成，其底部鋪設透水織造土工織物墊層，坡面設置防護層。②土心填筑式，即堤壩中心部分為填土，兩側外坡用袋、枕堆筑，或填土后外部用土工織物整體包裹，如圖2-21(a)，或填土即是逐層包裹而成，它們的底部及背部為土枕，如圖2-21(b)。2.設計要點

(1)制作枕、袋采用織造土工織物，它們應符合反濾準則，且能承受施工應力，其單位面積質量應不低于130g/m2，抗拉強度應不小于18kN/m。

(2)為了保證袋、枕的穩定性，它們的尺寸應符合以下條件：

上式中的L、B、H、分別為填土后袋枕的長度、寬度和高度。土料充盈系數應不小于80％，但也不宜過大，填土應壓實到規定密度。

(3)堤壩穩定性可按傳統的圓弧滑動法驗算。

(4)堤壩外坡都必須作好保護層，例如塊石或模袋混凝土護面等。第六節 加筋功能

一、加筋作用

土體一般具有一定的抗壓強度，但抗剪強度很低。設想有一塊自由土體，即其側面上全無約束，在其頂面上施加壓力，則在不大的壓力下，土體即將被壓壞。如果同樣的一塊土被放進一個剛性盒中，即其側面受到完全約束，不可能有橫向擴張，則在其頂面上加壓，壓力雖然達到很大值，土塊也不會被壓壞。這個現象闡明了一個簡單的道理：土體受壓時，其破壞與否與土的側向變形大小有關，允許的側向變形愈小，它能承受的壓力將愈高，所以，要提高土的承受能力，可以從設法減小其側向擴張著手。

加筋土正是利用了這一原理。在土體中的一定部位鋪設水平方向的加筋材料，將土壓實后，土與加筋材密切結合成一復合土體(加筋土)，當在復合土體的表面施加荷載，由于加筋材與周圍土之間有較大的摩阻力(有時尚有咬合力)，限制了土的側向變形，相當于在土體側面上施加了約束力。從上面的道理可知，這種復合土體的承壓能力理所當然地得到提高。

以往人們只是從概念上懂得這個道理，一直到了本世紀的60年代，法國工程師維德爾才從理論上建立了一套加筋土的設計方法，最初采用的加筋材料是金屬條帶，到70年代后期，金屬材料才逐漸被土工合成材料所取代。

二、加筋材料和加筋土應用(一)加筋材料

加筋土中的加筋材料通常采用織造土工織物、土工帶和土工格柵等，只有當對強度和變形要求不高時，才采用非織造土工織物。從以上的加筋原理得知，加筋在于最大限度地限制受壓土體的側向變形，而限制要靠土體中的筋材與周圍土的相互作用，為此，要求筋材與土之間應結合好，亦即兩者之間應有較高的界面強度(摩擦力與咬合力大)。此外，加筋材料的蠕變性應較低。蠕變性指材料受不變的拉力下，長度不斷伸長的現象。蠕變使筋材承受拉力的能力不斷下降。因此，在目前的加筋材料中，土工格柵的蠕變性較低，是較為理想的加筋材料。(二)加筋土應用

加筋土主要用于三個方面，形成三種類型的加筋土結構。1.軟土地基加固

軟土地基上建堤壩的困難在于土的抗剪強度低，承載力不足，壓縮性過高。傳統的方法是將填筑速度放得極慢，以待在增加的荷載下軟土固結，強度增加；或采取分期填筑方法；或在堤壩兩側，將填土延伸一定距離，形成戧臺或反壓馬道，以平衡部分促進滑動的滑動力矩等等。這樣，工期會拖得很長，費用高，有時填筑高度仍受到一定限制。而若在填筑之前，先在場地上預鋪一層織造土工織物或土工格柵，對地基進行加固，可以較好解決這一難題。2.堤壩邊坡加筋

堤壩如果將邊坡做陡，不僅能減少填土方量，還可節約用地，是一舉兩得的好事。如果地基的承載力較高，堤壩不致因坡度過陡而破壞，這時采用土工織物加筋陡坡即可達到此目的。3.加筋土擋墻

它可以代替混凝土重力式擋墻。其最大優點是對地基的要求比重力式擋墻要低，抗震性較好。這三種加筋土結構各有其不同的設計方法，下面分別作介紹。

三、加筋土設計要求(一)軟土地基加固 1.筋材及其布置

地基加固用的筋材可為織造土工織物或土工格柵，使用時將它水平鋪放在軟基面上，兩端包折，如果土很軟，可以先鋪層薄砂，再鋪加筋材，如圖2-22(a)。如果一層筋材強度仍不足，可在第一層筋材上填約0.5～1.0m厚度土層(最好是透水料)，再鋪第二層筋材，兩層筋材在端部連接起來。2.穩定性驗算

根據軟土層分布情況不同，穩定性驗算分為兩種：深層滑動和平面滑動。

(1)深層滑動。當軟土層較厚，土坡失穩可能是沿某一圓弧面滑動的，如圖2-22(b)。深層抗滑穩定一般采用傳統的圓弧條分法校核，在沒有加筋前，可以通過試算求得堤壩土坡的最小安全系數Fs1如下：

注意：在采用一層以上加筋材料時，每二層間應鋪一定厚度的土料（最好是透水砂料）。(2)平面滑動。當軟土層較薄，其下為硬層，則上述滑動圓弧不易切入下臥硬層，因而可能產生淺層的平面滑動。淺層滑動可能有三種形式，如圖2-23。①土坡的一部分沿加筋材的頂面滑動，如圖2-23（a）；②土坡的一部分連同部分軟土沿下臥硬層的頂面滑動，如圖2-23（b）；③加筋材底面與下臥頂面間的部分軟土被擠出，如圖2-23（c）。三種形式中給出最小安全系數的一種是最可能發生滑動的情況。

平面滑動驗算采用一般的極限平衡法求取安全系數，這種方法已為廣大土工工作者所熟悉，不再贅述。

注意：計算中應保證加筋材料不被拉斷，才能發揮加筋作用。并且根據經驗，要求加筋材頂面的摩阻力的大小不能超過加筋材料在下列應變時的抗拉力 對壓實粘土，ε=5.0%～10%； 對無粘性土和少粘性土，ε≤2%。

（二）堤壩加筋 1.筋材及其布置

加筋材可采用與軟土地基方式示意圖如圖2-24。筋材水平向鋪設，其長度和沿堤壩高度要求的垂直間距應根據試算來確定。

2.穩定性驗算

穩定性驗算的目的有二：①確定加筋要求的范圍，即水平向不同高程上加筋需要的長度；②求得為使加筋后土坡的穩定性達到規定的安全系數Fsr，需要加筋材提供的加筋力Ts。(1)加筋范圍的確定。針對要求加筋的土坡，用傳統的穩定分析圓弧滑動法，對不同滑動圓心和半徑的圓弧逐一求其安全系數，可以得到許多個Fsu，將這些圓弧畫在同一張紙上，勾劃出Fsu≈Fsr的那些圓的外包線，如圖2-25中所示的實線，該線包圍的區域即是需要加筋的范圍。

(2)需要的加筋力。為將土坡的安全系數從Fsu提高到Fsr，可以將滑動土坡視為一個整體，先求出所需的總加筋力Ts，假設它作用位置在坡高的1/3處，如圖2-26。為此，針對上述的許多試算滑動圓的每一個，按下式算出對應的Ts：

(3)加筋力的分配。求得的Tsmax需要分配到沿坡高的各個高程上去。建議對低于6m的土坡可以均勻分配，兩層間的垂直間距一般不宜大于0.6m。當坡高大于6m，則建議按以下比例分配。

按二區分：底區Ts=（3/4）Tsmax；頂區Ts=（1/4）Tsmax 按三區分：底、中、頂各為（1/2）Tsmax、（1/3）Tsmax和（1/6）Tsmax(4)強度驗算和抗拔驗算。按以上方法分配后的筋材還應該滿足兩方面的要求：①每層加筋材不得因受拉力過大而斷裂，并有一定的安全系數，所以加筋材拉力不應超過其許可抗拉強度；②每層筋材不得因所受拉力過大而被拔出，因此，超出滑弧的筋材要有足夠長度，以提供充分的握裹力，且具有所需的安全系數。(三)加筋土檔墻構造

加筋土擋墻有四個基本組成部分，即：加筋材料、填土、墻面板和墻面板基礎，如圖2-27加筋材是織造土工織物、加筋帶或土工格柵；墻面板大多為預制混凝土整體板或板塊，一般不作受力桿件處理，僅供表面防護和裝飾之用；填土最好是透水材料，若必須采用不透水材料填充時，應做好排水通道，以及時將進入填土內的水排走；墻面板基礎一般為預制混凝土構件。

1.擋墻的初設斷面

擋墻的設計方法，一般是先假設一個計算斷面，再進行外部整體性穩定驗算，然后再進行內部筋材的穩定性校核。初設斷面即是要假設水平鋪設的加筋材長度，各層垂直間距一般可初取0.4～0.5m。? 根據經驗，初設加筋材長度可為墻高的0.7倍，如果墻后填土為斜坡或填土面還有超荷載作用，可設為墻高的0.8倍。2.外部穩定性驗算

將加筋材范圍內的土體連同墻面板視為一個剛性的整體，與重力式擋墻類似，進行以下各項驗算：整個墻體沿其底面的抗平面滑動穩定性；抗深層圓弧滑動穩定性；抗繞墻趾轉動的傾覆穩定性和墻基的承載力驗算。以上各項安全系數都應該達到規定的數值。3.內部穩定性驗算

(1)加筋材的拉力。加筋土擋墻分為兩種基本類型：①柔性筋式擋墻。加筋材的強度低，延伸率高，即材料的抗拉模量低，如織造土工織物即屬此類。②剛性筋式擋墻。加筋材的強度高，延伸率低，即材料的抗拉模量高，加筋帶或土工格柵屬此類。兩類墻的設計方法基本一致，不同之處在于材料模量不同，其變形有異，造成土中應力分布有一定差異，即用于確定土中加筋材拉力的土壓力分布圖形不一樣。對于柔性筋式擋墻，每根筋條分配的拉力對應于朗肯土壓力分布圖中相應的土壓力部分，如圖2-28中第i條筋材中的拉力應等于圖2-28(b)中陰影部分的土壓力，假設等于Ti，圖中的γ和Ka分別為填土容重和主動土壓力系數。若是剛性筋式擋墻，其土壓力分布圖略有不同，而確定加筋材拉力的方法卻完全一致。

(2)加筋材的強度驗算。為了墻的穩定，每一層加筋材的拉力都必須滿足以下條件：

(3)加筋材的抗拔驗算。每一層加筋材的拉力還要求不超過其端部段(超出滑動面以外的加筋材長度)埋在土內發揮的握裹力。握裹力系由該端部段上下面與土產生的摩阻力所提供。所以這一驗算實際上是校核端部段埋藏的加筋材長度Lc是否足夠，因為摩阻力的大小是與埋長有關的。4.加筋材長度

加筋材全長度由兩個部分組成：填土破壞面以內長度La和以外的埋藏長度Le。如果加筋材是織造土工織物，一般在其靠面板的一端要將織物折回，包裹土體如圖2-27(b)，包裹長度為Lω，所以加筋材全長應為：

第三章 堤防系統的防滲、排滲和加固

在前兩章中已對土工合成材料的性質、功能、作用機理、使用原理和設計原則等作了全面的介紹，本章將對堤防系統中土工合成材料的設計和施工方面的一些問題作進一步敘述和討論。這里所謂的“堤防系統”是指土堤和堤線上的涵閘(如破堤建閘等)及其相連的過水渠道，內容包括江河堤防的防滲和排滲、水閘的排滲和閘基的加固以及海堤的地基加固等。為了使讀者易于理解有關原理，本章將列舉一些應用實例。這些實例都是一些成功的工程實錄，其中一些是早期應用的報導。按目前我國的應用水平來看，所報導的內容還有可以改進和提高的地方，因此當學習這些經驗時，應結合工程實際情況和現有發展水平因地制宜地使用。

此外，應當說明，土工合成材料在上述的某些方面目前應用尚不普遍，如堤的防滲等，為此本章將引用一些類似的在低土壩中的應用實例作為參考，以期促進土工合成材料在堤防中應用。

第一節 防滲、排滲和加固在堤防中的應用

一般來說，在堤防的主體和附屬工程中，土工合成材料都有著能發揮第二章所提及的各種主要功能的場合。鑒于堤防的滲透控制原則仍是“上堵下排”，因此本節著重于土工合成材料的防滲、反濾和排水三個方面功能的應用，同時也敘及加筋加固功能。

一、堤防防滲(一)國內外應用情況

土工膜作為一種良好的防滲材料，目前在壩工中，特別是土石壩中已被廣泛地采用，在混凝土壩或碾壓式混凝土壩的修補中，作為防滲護面也逐漸增多，其使用量約為土工織物使用量的11％左右。然而在我國的堤防建設中，它的應用則剛剛才開始，如作為垂直防滲墻的墻體材料等，但可以預計，它在今后新建的堤防和已有堤防的加固中將會廣泛地被使用。為了說明堤防防滲問題，借鑒一些壩工中的應用實例，或許是有益的。表3-1(見參考文獻[3])和表3-2中分別給出了國內外壩工中采用土工膜防滲的工程情況。從中可以看出一些特點：①土工膜在壩工中的應用，從地域上看已很廣泛，國內外已經普遍接受了這種新型的防滲材料和技術。許多工程實錄都表明它的防滲效果良好、經濟、施工方便，有推廣使用價值。②國內在壩工中使用土工膜防滲雖然較晚(1978年開始，比國外晚19年)，但從土工膜承受20m以上水頭的實例所占的百分數來看，已與國外相當，且國內也有土工膜承受超過50m水頭的實例。這些都說明國內在壩工中使用土工膜的技術水平已逐漸接近國際先進水平。③關于土工膜的厚度目前有兩種觀點：一種主張用厚膜(膜厚＞1.0mm)，以歐洲國家為多；另一種觀點是使用薄膜(膜厚＜1.0mm)，以美洲國家和我國的實例較多，這些壩的使用情況至今仍然良好，因而值得很好地總結經驗。根據上述情況以及目前SL/T225—98和GB50290—98《土工合成材料應用技術規范》中所列入的土工膜在壩工中的防滲使用規定，都表明土工膜防滲技術在我國壩工中的應用已經漸趨成熟。這將為這項新技術和新材料在堤防中的推廣應用提供良好的范例。

(二)設計和施工中的幾個問題 l.土工膜在堤防中鋪設的范圍和部位

土工膜在土堤中鋪設的范圍可從堤基開始，直到堤頂。土堤迎水面若設置鋪蓋，則鋪蓋長度應按滲流計算確定，或大于等于5倍水頭。土工膜材料目前的擋水水頭已達30～40m，因此可以完全滿足一般江河堤防的要求。

PVC為聚氯乙烯，LDPE為低密度聚乙烯，HDPE為高密度聚乙烯，CSPE為氯磺化聚乙烯，RI為異丁橡膠，PUR為聚氨脂。

土工膜的鋪設部位，對新建的土堤，可以鋪在堤的中間（即心墻）或迎水面（即斜墻），兩種形式各有特點。心墻布置方式比較省料，但施工時要求堤身填筑與土工膜心墻同時上升，而且土工膜應做成鋸齒形鋪設（圖3-1），以適應堤身的沉陷，因此施工比較復雜。斜墻式布置的優點是堤身填筑完成后才鋪膜，施工干擾小，鋪膜質量較易保證。因此，國內外新建的堤防工程中大都采用斜墻形式的結構。但對于已建堤防的修補和加固工程，由于迎水面有水，為避免水下施工，故采用堤內開槽鋪膜方法施工，筑成心墻。當然，若迎水面無水，則用斜墻形式更為方便。

圖3-1 2.土工膜防滲結構形式

在土工膜與堤身或堤基接觸處應加一定的墊層(過渡層)或反濾層，尤其對于膜與粗粒料直接接觸的情況，應防止粗粒的尖角刺破土工膜，影響其防滲性能。若防滲膜選用復合土工膜材料(膜的側面為非織造織物)，則反濾層可以簡化。對于已有的堤防加固的情況，由于鋪反濾層較困難，可以直接選用復有較厚的非織造土工織物的復合土工膜作為反濾層，以便利施工。但應強調指出，不管什么情況下，反濾層是必不可少的。還應指出，心墻式與斜墻式的選用還與堤基地層結構及其滲透性有關。關于堤基的地層結構，一般可分為單層結構、雙層結構和多層結構三種。單層結構是指從地表往下至基巖基本上是同一類土，粘性土的單層結構均質地層不會發生滲透變形，而均質的砂性土單層結構在靠近背水坡的地面易發生滲透變形，遠離堤段的地方則是安全的，這種地層在大江大河上比較少見。雙層結構(常稱二元結構)是指地層大致由兩種土層組成，上層透水性較弱，其下為較厚的透水性較強的土層，當地層受深泓切割直接與江水連通時，往往是最容易出現滲透失穩狀態的。這種“二元結構”在長江、黃河等大江大河上比較常見，是一種在我國頗具代表性的堤基地層結構。多層結構往往是弱、較強、弱、較強、強透水層的組合，即在深度上有弱透水層與透水地層相間，而深部則往往是砂卵石等強透水層，這種地層也比較常見。對于不同的地層形式，在堤防防滲措施上有明顯的不同特點。①對于堤基透水性土層厚度不大(10m左右)的情況，采用心墻防滲是有效和可靠的，因為土工膜心墻可以從堤身穿過透水地層直接與不透水土層相連，形成封閉式的防滲結構，保證背水坡不發生滲透破壞。②對于透水性土層比較深厚的地基，心墻達不到不透水土層，故只能形成“懸掛式”的防滲結構。然而研究和經驗已經表明，這種“懸掛式”防滲體系的防滲效果不佳，因此不宜采用。例如長江科學院對湖北荊江大堤的垂直防滲深度分析表明，對于“二元結構”，上層透水性弱，下層透水性強的情況，防滲墻進入地層的深度h1小于0.8倍的地層總厚度(h2)時，堤后最大出逸比降J垂僅降低0.02～0.3，J水平降低0.01～0.05，相當于削減滲透水頭10％～20％(荊南長江干堤加固工程可行性研究階段滲流控制措施專題研究報告。長江委長江科學院，1998：12.)，如圖3-2。這時就應采用土工膜斜墻加鋪蓋或者其他專門研究的防滲結構了。③近年，在堤防建設中還遇到滲透性各異的另一種多層地基結構的情況，其特點是在深厚的透水層中存在一層相對不透水的土層，埋深也不大，這時仍可以用心墻的形式，使其達到相對不透水土層，以形成“半封閉”的防滲結構(圖3-3)。在采用心墻式的防滲結構時，還有一個實際問題，就是要注意水環境的變化，以及非汛期地下水位的升高。

3.土工膜的選擇

土工膜的選擇涉及兩個問題，一是選擇何種原材料的土工膜，二是選用何種形式的土工膜（單膜或復合膜）。

(1)國內外土工膜所用的原材料主要是聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）兩種。工程選料時，主要根據以下幾個方面來選定合適的土工膜：①力學特性，上述兩種材料制成的土工膜的拉伸強度相差不大。由于土工膜只用于防滲而不作為加筋材料使用，故其拉伸強度不是選材的重要指標。但從另一方面來說，PVC膜因添加有塑化劑，使得其伸長率比PE膜的大一些，柔性較好，與砂粒接觸時可使砂粒嵌入得更深一些而不破裂，從而增加二者之間的摩擦系數。因此，PVC膜與砂之間的摩擦系數明顯大于PE膜與砂之間的摩擦系數，摩擦角平均至少大50～60。這是一個關鍵性的指標，會影響到膜與土體接觸面以及膜與其上保護層之間的滑動穩定性。增大PE膜摩擦性能的方法有三種：一是采用復合膜，因復合膜外層的土工織物與土料的摩擦系數較大，接近于PVC膜與土料的摩擦系數。二是對PE膜采用加糙措施，例如在土工膜的光滑表面上壓紋或噴涂加糙材料。三是改變水工建筑物的結構，如調整壩坡，加防滑槽或防滑檻等。另外，當PE膜的厚度從0.12mm增加到0.24mm時，其與粗砂的摩擦系數可以增加30％。②可連接性。土工膜無論出廠時幅有多寬，在實際使用時仍需將其幅與幅之間連接起來，以成為一個整體的防滲膜體。一般PE膜只能用加熱熔合的方式連接，而PVC膜除此之外，還可以采用特殊的粘合劑進行粘接。薄型土工膜由于不能用熱焊方法連接而必須用粘接法連接，因此只能選用PVC膜。③經濟性。目前兩種材料的價格大體相當，一般均在10000元/t左右，而PE的比重小于PVC的比重，所以同樣厚度的情況下每單位面積的價格PE膜要少一些。另外PVC膜出廠時的幅寬一般為1.5～ 2.0m，PE膜幅寬可達4～4.5M，相應地PE膜的接縫數量就比PVC膜的要少，因而搭接的用量就少一些，現場接縫的工作量也少一些。綜合這三個方面的優缺點，再結合工程實際情況，可以對膜材作出合理的選擇。(2)選用單膜還是復合膜主要是從復合膜的作用和經濟性兩個方面綜合考慮來選定。復合膜的一個作用已如上述，可以增加與土料之間的摩擦系數，第二個作用是保護士工膜不受運輸和施工過程中外力的損害。復合膜的力學性能比單一膜有很大提高，其破壞應變雖不如單膜的大，但仍遠大于土體的破壞應變，因而有較強的適應各種情況的能力，例如重物沖擊，臨時性的局部荷載等等。據長江科學院為三峽工程所做的研究表明，復合土工膜的強度和防滲性能要優于單一膜和土工織物兩者簡單疊加的性能，其優良的程度與膜和織物之間復合的緊密程度密切相關，因此復合膜的設計不能簡單地參照膜和織物各別的性能指標直接套用。第三個作用是復合土工膜具有反濾排水功能。由于土工膜不可避免地總會有一些缺陷，如生產過程造成的不均勻性，或施工中機械刺破形成的漏洞等等，此時膜一側的土工織物能夠起到反濾排水作用，從而維護了保護層的穩定。如復合土工膜是鋪在透水性不強的壩體表層，則膜下的土工織物可以迅速消除庫水位驟降時在膜后形成的水位差，避免土工膜被水壓力頂起的危險。要達到這種排水作用的必要條件是土工織物要與壩后的排水通道相連接。

我國的堤壩建設在1993年以前大多采用單膜或多層單膜，這和當時復合膜尚處在研制階段，未大規模生產有關。1994年后大多數工程都采用了復合土工膜。但從已往采用單膜的土石壩防滲效果，以及SL/T225—98規范中對土工膜類型的規定上看，單膜對低水頭的小型水庫防滲效果良好，仍然是一種具有競爭力的膜材。當然，在有條件的情況下復合膜有著更為優越的工程特性，但工程造價也會相應地有所增加。

4.土工膜的防滲性、厚度和缺陷的滲流分析

(1)從表面上看土工膜是一片密不透水的材料，但實際上在壓力作用下膜的孔隙大小可以變化，仍能夠透水，只不過其滲透系數很小而已。一般來說滲透系數取為1×10-12cm/s是穩妥的。這個數值較之粘土要小得多，這就是為什么土工膜用作防滲材料的原因。實際工程中更關心的是土工膜與土層接觸時能承受多大的水頭。當土工膜與粗粒土相接觸時，由于土粒之間的孔隙較大，土工膜在上覆水壓力作用下被迫向土孔隙中陷進，因而產生拉伸應變、承受拉應力。如拉應力過大，土工膜被拉裂，則會產生漏水點，影響其防滲性能。

(2)土工膜能承受多大的水頭取決于土工膜的力學性能(極限拉伸強度，拉伸模量)、厚度和墊層土(如土粒大小和級配)的情況。確定土工膜的防滲性有兩類辦法，一類是直接法，即將擬用的土工膜在試驗儀器中鋪在實際使用的墊層土料上，然后施加水壓力，直到土工膜破裂或施加的水壓力超過工程最大水壓力一個安全倍數而不破裂為止。這類方法最為可靠，但工作量大，一般重要的工程才采用。對低水頭的堤防工程似無必要。另一類是間接法。這類方法有兩種途徑，一是通過公式計算；二是按規范規定的數值取用，對于堤防工程適用此法。現行規范要求土工膜的厚度不小于0.5mm，但目前國內土工膜產品的厚度一般均小于0.5mm。因此在選料時，經過論證，對于較小的工程也可選用厚度為0.3mm左右的土工膜，但要特別注意施工質量。例如以表3-2中湖北毛兒沖土壩用土工單膜修復補漏工程為例，所用的PVC膜的厚度只有0.22mm，接縫為粘接縫，水頭達20m，從1993年到現在，經歷了多年的汛期高水位的考驗，防滲效果一直是良好的。可見土工膜防滲的成敗關鍵之一是施工質量。

(3)土工膜的缺陷也是工程中可能發生和比較關心的一個方面，不論是由于生產制造，還是焊接或施工造成的漏水點，都會影響到土工膜的防滲效果。據國外對某工程28處共20萬m2土工膜的質量檢測結果來看，平均每1萬m2中有26個漏水孔，其中15％是自身的孔眼，69％出現在焊縫處，由此可見焊接質量的重要性。而當嚴格控制施工質量時因焊接而產生的漏水孔的發生率可以降到平均l萬m2中僅有2.5個。

從滲流角度來講，如果膜中的孔其上下完全不受阻礙地敞開漏水，其漏水量是不小的，但實際上水的流動受到膜上保護層滲透性、膜兩側土工織物(對復合膜而言)以及其下墊層或堤的土料滲透性的限制，要精確地估計其滲漏量是不容易的。但問題是要防止因漏水引起土體的滲透變形，圖3-4中給出土工膜中一小孔產生滲漏時的情況。圖3-4(a)為流線分布圖，超出浸潤線則無滲流。圖3-4(b)給出在b/Hs＝0.02和hW/Hs＝1的條件下平面狀態的滲流等勢線圖，hω為1。從3-4(a)圖中可以看到水通過小孔后開始以圓形(空間問題則以球形)的形狀擴散，滲透面積迅速擴大，因而水頭降低較快，但到一定距離后滲透面積穩定，水頭下降減慢并維持一定的水力坡降，到最后仍保持一定的水頭。如果多個漏水點的最后逸出水頭疊加起來，則壩體下游的滲透水頭是不可忽視的，必須采取反濾層措施。應當強調指出，土工膜后的反濾層是十分重要的，不管土工膜有無破損，反濾層都應十分認真地做好。

當進行土工膜的定量滲流分析時，可以把滲透系數很小(Km＝l×10-2cm/s)，厚度很薄(1mm)的土工膜，換算為1m厚的滲透系數Ks為l×10-9cm/s的粘土層進行計算；同時考慮到土工膜中不可避免的缺陷，再將其滲透系數加大100倍，亦即按Ks＝10-7cm/s的lm厚的不透水材料進行滲流量和水頭分布的數值計算，可以得到近似值。

5.斜墻式土工膜的穩定性

斜墻式土工膜的失穩情況除第二章中列舉的兩種以外，還可能有以下兩種，即土工膜上的表面保護層被水壓力頂起失穩和土工膜受其下水壓力的作用而被拉斷或被頂起失穩。

(1)第一種失穩情況主要和保護層的滲透性有關。當保護層是透水的，且其坡角與土工膜鋪設墊層的坡角相同時，一般都利用通常的斜坡穩定分析法(見第二章)。但若保護層透水性不良(如現澆混凝土板等)，庫水位下降時，容易在保護層上下形成水位差．到一定程度后，就可能造成面板的抬動而失穩。此時的關鍵問題在于如何使保護層下的透水墊層與底部排水通道連通，以迅速消散保護層下的滯留水。如王甫洲工程(圖3-5)，其現澆混凝土面板下的透水墊層下部有排水通道，當庫水位變化時，透水層中的水位也隨之變化，水位差有限，故不會影響到膜上保護層的穩定性。據估算，1m水頭就足以把250mm的混凝土板推動上抬，造成失穩。解決問題的關鍵是采取措施令透水層的水位基本上與庫水位同步下降。

第四篇：土工合成材料在我國的發展

[瀏覽534次回顧土工合成材料事業在我國的發展

數]

現對我國土工合成材料技術的應用與發展，進行一次較全面的回顧。回顧過去是展望未來的必備條件，所以僅憑著編者個人的回憶，難免不會出現差錯，希鑒諒。現以條文形式，大體分為初始階段、發展歷程和與時俱進三個部分來表達。

1．上世紀70年代末80年代初

杜邦公司贈送鐵科院土工織物被引用于鐵道基床防治翻漿冒泥，試點達30多個。

黑龍江省將土工織物用于分散性土地區的水利工程； 吉林省、河北省將土工織物用于病險庫土壩處理(反濾)；

遼寧省除將土工織物用于病險庫處理之外，還應用土工膜在季節性河流上進行截潛灌溉。

這些都是我國農田水利工程中應用土工合成材料的先驅。

2．上世紀80年代初，江蘇泰州地區南官河上，第一次引用土工膜袋護坡和無錫市第一毛紡織染廠研制模袋成功，是我國推廣應用土工膜袋的基礎。由于其整體性強、有利于水下施工，且施工速度快、工程質量便于掌控等特點，在水利、水運工程中，在缺少石料和運輸條件下，有許多適用之處。但由于膜袋的成本較高，成了推廣應用中的主要障礙。1998年三江特大洪水之后，人們對于膜袋使用的優點有所認識，與傳統的護坡護底相比，知道了它們之間的真正貴賤，加之國外(澳大利亞)趁機的宣傳，所以此后幾年土工膜袋在我國的應用形成了一個高潮，生產廠家也迅速猛增，并出現遼寧大洼平原水庫用量最多的護坡工程。然而企業間只顧價格上的競爭，忽視了質量和對產品應用優勢的發展，反而造成了工程使用中的負面影響，也是導至不能持續大規模應用的教訓。

3．天津新港北疆東突堤擴建工程最早大量使用塑料排水帶，對軟基進行真空預壓處理并獲得成功，對以后的軟基處理中推廣應用起到了關鍵作用；尤其是在國家沿海最先宣布的14個開放城市建設中，幾乎都發揮了軟基處理非常主要的作用。

4．上世紀80年代中期，我國公路建設速度比較慢，尤其是三北地區的無鋪砌路面或經過一冬春尚未正式修建路面的公路，很多地段均發生翻漿冒泥現象，嚴重影響交通。針對這一弊病，遼寧省錦州市公路局，首次采用針刺土工織物，鋪設在路面下50-60cm處，有效地阻止了冰凍期毛細水地向上轉移，使路面下50-60cm厚的路基(壓實)土的含水率保持基本穩定，不會在頂層形成大量冰結晶體，從而也不會在春暖時融化翻漿。這是一種不以保溫方式來解決工程凍害的措施，效果出奇地好，隨后在東北、華北幾個省區都有所推廣。嚴寒地區的新建鐵道也有所效仿。

5．廣西田村水庫和甘肅夾山子水庫是我國高壩大規模應用土工膜防滲的范例，前者主要解決了當地缺乏合適填料問題，后者包括壩體和砂石庫區都需要防滲，實踐證明是非常成功的，也同時取得了施工方面的經驗與教訓。為以后的防滲工程，特別是水頭較大的防滲工程打下了應用基礎。土工膜防滲的效果關鍵在工程全面的施工質量，國內外的實踐都說明這一點。

6．河北省涿州市的人工湖和北京市的團結湖是我國應用土工膜防滲比較早的休閑水景設施；山西太原晉祠內的養魚池也是應用土工膜防滲比較早的人工設施。此后又在山西榆次、河南的鄭州、河北的廊坊、遼寧的沈陽等很多城市修建了人工湖和社區間的水上景觀。其中用量最大的是近期濟南市郊新建的人工湖，土工膜用量達150萬m2。

7．我國第一條高速公路京津塘的天津至塘沽45km的全部，幾乎都采用了塑料排水帶加堆載(路堤)預壓和土工織物的技術，獲得了肯定效果；為以后的眾多高速公路建設中，特別是東部及沿海地區道路的軟基處理打下了基礎；它與粉噴樁、砼攪拌樁等方案方案相比，多種情況下具有一定的優勢。

8．上海市寶山陳行水庫是我國首次采用大管袋充灌技術筑壩，并取得了多、快、好、省的突出效益。此后又在上海的船塢工程和金山灣化工基地用作圍海筑堰(埝)的同時，積累了十分寶貴的經驗；這些實踐為管袋充灌技術的推廣起到了非常積極的作用。

9．陜西公路界應用加筋帶修建擋土墻和重慶市沿江的加筋土路堤，是我國加筋土工程的先鋒，雖然都是從應用加筋帶開始，但墻體填土和高度都是不一般的。表明了我們的工程師勇于實踐的精神是很可貴的。對以后逐漸使用單向拉伸格柵筑擋土墻打下了很好的基礎。

10．上世紀90年代土工網的陸續出現和協會1993年宜昌第一次加筋土會議之后，我國在擴坡工程方面有了較大的發展；同時由于土工網的結構形式與雙向土工格柵相似，曾有一個階段以土工網代替了雙向土工格柵用以地基加固；而在較短時間內，土工網進口設備竟達8條生產線之多，有一定促進性，但對國外主要用于平面排水這一功能沒有認真領會；同時由于三維網的出現和雙向格柵的國產化，很快土工網的應用即日落西山，也暴露了引進項目的盲目性與重復性。

11．新疆石油開發第一次應用土工織物在沙漠地區多、快、好、省地修建了250多公里通向塔克拉莫干(死海)的公路，至今已正常運行近10年，為我國沙漠地區的交通工程樹立了典范。目前正在快速修建第二條大沙漠公路，將為西部開發作出更大貢獻。

12．秦(皇島)沈(陽)客車專用鐵道，是我國第一條全面采用土工合成材料技術修建鐵路的實例，很多有關院校和科研院所都參與其子課題的研究，并且自始至終參與觀測、分析和總結，獲得了實實在在的、系統的經驗和教訓，為以后的客車專用線建設作出了示范。鐵道的高速與路基的變形很有關系，但與機車性能乃至鋼軌也不無重大關系，對我們而言要解決的是通過土工合成材料技術保證地基變形穩定。這在今后200km/時以上行車速度的鐵道建設中會逐步得到體現。

13．長江在湖南和湖北境內的航道整治，是水運工程應用土工合成材料技術的首例；較早之前長江航道局科研所和湖北長江航道管理處的工程人員就十分致力于應用土工織物軟體排和充填丁壩、順壩技術來防沖、清淤，改變水流態勢的探索；為長江航道工程建設所廣泛重用，并在較短時間內取得了突出效應。

14．吉林省水科所針對化纖土工膜袋的許多優點和比較貴的缺點，刨造性采用編織物縫制成簡易膜袋，在嫩江護岸和土壩護坡上應用，既凸顯出它的經濟性，又反映出它的優勢。但是它不宜利用機械充灌和水下施工，所以用起來有一定局限性。

15．上世紀80年代，在“土工布”的名字響徹全國市場的時候，在巖土工程界注視到其反濾排水功能的時候，國內的機場、尾礦壩、粉煤灰庫、自來水廠、隧道、地鐵、球場等一些相關的工程，也紛紛開創試用，一般都獲得較好的效果。其中尤以蓄水池及地下工程底板下的抗浮(撥)措施最為凸顯，用土工布包裹砂石排水，可順暢降低揚壓力，比采用抗撥樁等方案要快、要省得多。

16．南京工程兵學院與舟橋部隊曾為克服黃河灘地道路泥濘合作過課題研究，以土工織物復合排體攻克過輜重車快速搶過灘地渡河的難點，取得了成功。但畢竟限于粉土性的黃河灘地，且是相當臨時性；而華北油田橡塑技術研究所，為配合淺海石油開發，在潮汐帶灘地上主要依靠土工織物和土工格室的技術，經過潮汐的考驗，完全滿足了一定范圍內多井開發的運輸要求。

17．江蘇省江都市，是我國在水閘前設置土工織物軟體排防治閘前海漫受沖蝕的典范，他們曾多年觀測，對其效果和耐久性都給予充分肯定。以后在江蘇境內的長江邊沿，也有用于防治沖蝕的。河北省張家口地區除用作軟體排之外，還應用常州產防老化編織土工布，筑砂石丁壩、順壩，雖然裸露在外，但經10年的汛期考驗，其織物強度尚保持在60％以上。后來在河北唐山灤河下游等地，也有應用。

18．河北張家口地區應用編織土工布，掛在河槽斷面的短樁上(高約1m)，用于汛期抬高水頭，自動引水上岸進入灌溉渠道。雖受地形限制，但適用的地方非常受歡迎。

19．自從福建省水利部門針對汛期閩江大堤背后發生管涌、流土、潮澤化的問題，創造性地采用了在迎水面坡腳處，垂直開槽鋪土工膜防滲的辦法，取得很好的效果。以后在山東、江蘇、遼寧等省陸續采用，并紛紛對開槽設施進行改進創新，使鋪膜深度最大達到16m左右。1998年三江特大洪水之后，在江堤工程中為防止管涌而有所發展。

20．軟式透水管和方便面式排水塊的出現，是巖土工程中條帶狀集中排水的好方法、好設施，但由于初期都比較貴，難以推廣；隨著我國市場經濟的不斷發展，生產企業增多，競爭機制一形成，應用起來就沒有“過貴”的顧忌。它們在高速公路的隔離帶及一些地下工程等建設中發揮了很大的作用。軟式透水管有全方位排水、無須再加濾層，以及運輸、接頭、三通等安裝優勢，目前應用較廣。

21．上世紀80年代中期，國外公司與協作網合譯了分層加筋法的資料給大家；我國第一次采用編織土工布，于北京亞運村安慧立交橋，修筑分層加筋式橋臺(16座)，高度的達4m以上，垂直立面；預制橋面板操直接搭在加筋土體的砼枕上。后在海南島的海口市，又有用分層加筋法修建世界首座加筋土橋墩。這兩個首創工程至今運行情況良好。在江浙一帶高校中，開展了與此有關的摩擦和拉拔試驗儀的研制。

22．隨著我國成立初期，對東北的豐滿和桓仁水庫混凝土壩裂縫，以表面防滲處理取得成功后；上世紀九十年代河北省的秦皇島溫泉堡水庫碾壓砼薄殼拱壩，又第一個應用復合土工膜作表面防滲設施；并且很快即驗證了用與不用的區別。后經全面補設(增高)，至今效果良好。淮南煤礦為了減少巷道排水量，將相關河道采取土工膜防滲，也受到很好的效果。核四院對于高堿性尾礦的填埋，對土工膜的材質進行過應用研究，試驗證明對PU值小于12的尾礦，用PE膜是可行的。

23．在不少防滲工程中，排水應是同時分不開的。特別是地下水位較高的地區和地下工程等都必須加以認真考慮。山東引黃濟青工程是用得比較早的工程，京廣鐵路復線大瑤山隧道也是其中之一；各地垃圾填埋場、北京市地鐵等也都在應用防滲設施之時應用了排水設置。近期在南水北調和濟南人工湖湖底防滲中，也應用了新型排水閥設置；它們基本反應了我國在這方面的進步過程。

24．成都到達縣的鐵道，是大部分穿越山區的新線，鐵道設計二院的工程師們，考慮到雨水及地下水對路基土的軟化及翻漿冒泥問題，除加強各種排水設施外，還第一次在路床上下，鋪設防滲復合土工膜，實踐證明效果非常凸顯。經過鐵道部門的觀測總結，現已大面積推廣應用；近期又有所發展，用膜與排水網相復合，來增強膜上排水能力，進一步保證基床穩定。公路、市政工程以及其環境和條件相類似的工程也已在推廣之。

25．在南(寧)昆(明)鐵路上，有不少膨脹土分布，設計人員考慮到雨后膨脹土路堤的穩定性，而用土工網分層水平鋪設，進行邊坡加固；經過幾年的運行證明，在連續降雨后，反映出(例如百色地區)用與不用而獲得穩定與發生滑塌(坡)的不同；而這兩個地段是緊相連的。

26．萬泉河在匯入博鰲河時，應用三維網植草護坡防止沖刷獲得成功；先后兩次經受過較大洪峰及上游水庫同時泄洪的考驗，沒有再發生未設防前的沖刷破壞。此后這種技術措施，在博鰲國際會議中心附近的海邊及宜昌長江岸邊，又發揮了同樣的作用。總結其經驗是，網與草的密切配合和草比較高(50cm左右)，形成了以柔克沖、以網保土、而不受淘刷的威脅。

27．哈爾濱市郊用袋裝砂被(厚10cm左右)，治理哈爾濱市的“龍須溝”，他們認為既減少了淤泥的清理量，治理了污染，又保護了河坡的穩定及整個河槽的生態問題。編注：土工織物夾薄層中細砂做成類似GCL型式的墊子，在國際上也是早有的；它是針對缺砂和砂體易流失的情況而制作的一種材料；有其適用的地方與一定的條件限制。所以至今尚未發現有更多的實例。

28．80年代末，海河水利委員會以織造和針刺土工織物，預制成雙抗洪搶險的各種排體，用在堤防或岸坡的迎水、背水面，可以迅速地防止沖刷、塌岸，散漫和管涌等險情；為國家防汛辦所公認，并編入《土工合成材料工程應用手冊》。實際這比織物袋替代草袋還要早；1998年我國三江連續發生特大洪水時，土工合成材料在抗洪搶險過程中再次發揮了很大作用，一些場景是國人有目共睹的。過后朱熔基總理也在外界建議的同時，就土工布作出了批示；并引起經貿委及有關職能部門的高度重視。當總理作出第二次批示后，我們協會向總理直接做了我國土工合成材料發展的書面匯報，具體告之國內產品和應用已具有一定規模(以后又有一次)。當然這也是土工合成材料進—步快速發展的大好機遇；各行業在宣傳推廣應用中的熱情也空前高漲，建設部、水利部、交通部、鐵道部在協會會員的參與下，用較短時間制訂了全國及行業的應用技術標準和規范(共七本)；質量技術監督局、輕工、紡織等部門也統一制訂國家產品標準。與此同時，水利、交通、鐵道部門都組織了應用土工合成材料的示范工程，組織了宣貫標準學習班，并組織了檢查、驗收和鑒定。而這些都是在經貿委統一領導和部分撥款下進行的，最后以國家經貿委為主拿出了整個總結。這是有關我們事業發展過程中的一件大事！

29．自國產塑料拉伸格柵問世之后，單向格柵曾因材質的不同而引起“蠕變”問題的爭論，但是都忽視了無論哪種材質，都必須重視其強度、變形和融熔指數的配方問題；只有這樣，才能在一定的機械和工藝條件下，做到蠕變性最小。然而人為地擴大了PP與HDPE兩材質的區別，起初有人提出PP的蠕變折減系數過分偏大，后來又因忽略了配方和工藝的改進，實際HDPE的強度與蠕變之間也不匹配，致使單向格柵的設計強度標準越做越大。一個不高的擋墻，竟要求格柵的強度達120KN／m，有的甚至要達到180KN／m以上。卻忘記了分層布設筋材，本身的應力狀況和允許的變形是多少，造成不切實際的浪費；也形成了片面追求單肋強度，而忽視結構效應和格柵與土之間的相互作用問題。于是各式各樣的格柵應運而生，給工程設計人員眼花暸亂。目前這種現象仍在蔓延，有的不論軟基性質，想以超高強雙向格柵處理之，完全忽視了排水固結的基本要素，這是欠科學的。應當承認企業的積極性和對加筋材料發展的貢獻；但是各種格柵都有其不同的特點和特征；也都有其相應的應用條件和環境(如不同填料。具體說塑料拉伸格柵、經編格柵、玻纖格柵、鋼塑格柵，都有它們各自的優缺點，也就是有各自適宜的使用條件，不能隨意相互替代。

30．1998年大洪水之后，模袋的應用曾形成高潮，其中澳式模袋因結構(連接)的不同，適宜充灌厚度在15cm以下的水泥砂漿，從而具有做鉸鏈型、框格型、濾點型模袋的特點。特別是宜于水下大面積充灌及大面積連續鋪設、連續澆筑、經過縫合而無接縫，并具有表面平整、凝固后無裂縫、充灌率高等優勢。廣東的東江、西江等都有用于防止江堤、江岸和江底沖刷的。但售價較高，不實行國產化恐很難推廣。

31．土工合成材料的出現，也使屋面防滲引起了一場變革，起初是針刺織物加改性瀝青，替代紙質瀝青油氈；后又進一步發展到高密度聚乙烯復合土工膜防滲，不僅結構簡單、省錢、更利于檢查保養，而且經久耐用；已從黑龍江等省向全國各地擴展。現在房屋建筑的節能、保溫又提到議事日程，已有工廠在配合建筑業進行這方面的試驗研究，預計屋面(頂)保溫與屋面防水將對合成材料的應用起到進一步的促進作用。

福州大學采用土工織物碎石樁作為房屋建筑地基的處理，開創了樁基工程應用土工合成材料的先例，實踐證明對于不太高的樓層而言，其承載能力與沉降變形是能滿足要求的。上海等地在樁位間或建筑物之間插入袋裝砂井或排水帶，能有效減小打樁發生的孔壓和擁土現象，避免對周圍建筑物的影響。深基坑開挖中及時對圍樁之間垂直鋪設土工布既利于排水，又能防止砂性土體坍塌。

32．揚州市古運河上的垂直加筋土岸坡是我國水利工程中比較早的加筋土擋墻，也是國內比較早的應用預制弧形模塊和插屑(玻纖合成)結構的工程。它與對岸的堆石、砌石岸坡相比，在經濟上和施工速度上有很強的優勢，并在保護環境、少開山取石等方面形成了顯明的對照。

33．自河北廊坊應用編織土工布預加應力鋪設于公路加固路面后，經編格柵在江蘇、浙江問世，起初并不引起廣大工程師們的認同，經過節點結構的改革和外包層的處理，方才引起應用者的注意。特別是玻纖和滌綸經編格柵，在耐高溫、抗低溫和鋪設服貼等方面的優勢，在滬寧高速鎮江段首次試用后，多數用于公路路面防治反射裂縫；也有取材于材料的高強和易于平整性，而作為復合制品或替代雙向塑料拉伸格柵使用。今后在大規模公路建設中仍有較大的用量。

還有以化纖編制成立體形的植被網，在江蘇常州、南通問世之后，在多雨的丘陵或緩坡地區使用，也顯示出一定的優勢；它比東南亞國家所用的黃麻繩網護坡植被，更具優越性。

34．我們的環保工程是由邊坡的防護結合綠化開始的，接著是垃圾填埋，以經濟發達比較早的深圳、北京、上海開始，應用土工膜作為填埋場防護，后逐步在全國普通應用：并進一步發展到土工織物膨潤土墊(GCL)和用土工膜兩層來防滲；這可以說是我國環保工程發展的里程碑。目前GCL在北京市等地已擴大應用到河流湖泊及地下工程中。

35．冰上沉排在我國東北三省都有過使用和嘗試，都獲得了成效；其中尤以第二松花江的冰上沉排次數多、規模大。水利部東北院考慮到冬天枯水季節，江上冰厚水淺、農閑有勞動力等特點，對易沖刷的位置在冰上布設縫制好的土工織物排體，然后在預設部位壓載適當塊石，并同時沿擇體的三邊線(上、下游與遼內側)破冰沉排。這是一項技術與經驗并重的工程，排體下的冰塊絕大部分可在沉排的同時竄出水面，而使整個排體準確地服貼到江底設計位置。從而比汛前的水上沉排或水下施工，做得更快、更好，更省。

36．隨著大規模工程建設中的軟基處理，塑料排水帶的用量日益俱增，排水帶的產品設計和施工也不斷改進。針對打設速度慢，改進了打設機械，可以做到一次插入多根，效率提高幾倍；針對打設深度弄虛作假，最終改進了自主測深；針對國外羨慕我們的帶芯，而改進了外包濾膜，促進了出口創匯。目前質量過次的排水帶已逐步遭到淘汰。

37．在潮汐海灘中利用大管袋充灌圍堰，常遇到合攏和必須搶速度，或對堰身進行防沖和產生負壓倒吸的問題。天津港在管袋充灌圍堰中，采用模袋沿堰身成馬鞍形布設，并迅速澆筑，這會在做到及時防沖的同時，又能使模袋充灌后做到與軟基、堰身整體變形的相對適宜性。此外對管袋就地充灌填料顆粒偏細的問題，采用人為摻砂促固結，或加水泥促凝固的辦法，也是成功的嘗試。

昆明滇池為解決環保清淤的堆場問題，由合力通公司用國外特種織物縫制的大直徑充灌袋，經多次試驗研究，能夠使粒徑小于0．075mm、含量大于80％的淤泥充進去，只排水、不漏土；從而形成由1．3m高的圍埝清淤堆場。不僅完全免除了遠處開山取土、取石(護坡)和運輸、破壞自然環境，而且還減少了充灌圍堰后的清淤量，圍埝更適應地基變形。這可以算是解決應用條件十分苛刻的精典之作。

38．引額濟烏(包括至克拉瑪依及沙漠地區)工程創下了輸水渠道土工合成材料用量之最以后，又迎來了南水北調中線方案設計的大用量。前者雖然整個處于西北嚴寒地區，但由于渠道主要用于季節性引水，第四季度輸水即已停止；所以后者的華北段，保溫問題反比前者更為重視。除去設保溫層之外，還對外表保護層的建筑縫加以周密的防水設計，使其為脫離因水的凍脹破壞提供了雙保險。

39．長江口深水航道的整治是我國水運工程應用土工合成材料的一個里程碑，在設計方案上，施工機具及方法上及所有材料制備上，都有所創新的記錄。也可以說是我國應用土工合成材料技術以來節省造價、縮短工期最多的工程。參與的專家、工程師，邊研究、邊改進、邊實踐的科學作風和實干精神是值得學習的。

40．在高原嚴寒地區修建青藏鐵路，對于凍土問題基本分兩種，一種是多年凍土部分，所要應對的是，如何保護基土土溫不上升，保持凍土層處于長期(凍結)穩定狀態；另一種是海拔相對比較低，最低氣溫相對比較高，地層有隨季節變化而發生較大差異的部分，所要應對的是如何使路基、路堤，在季節溫差發生較大變化時，減輕凍融病害，保持穩定。其中相當多的措施是，采用各種土工合成材料技術所發揮的綜合作用。實踐證明，其成效在國際上也是少有的。

41．新疆建設兵團所開創的滴灌機具和設施，是農田水利工程中一項節水灌溉的上好佳作，這種合成材料制品還完全符合了經濟實用和易操作的原則，在雨水稀少的干旱地區容易得到推廣。浙江省的呂偉元先生是紡織行業的專家，卻十分熱愛土工合成材料事業，他在推動西北缺水地區的水窖工程貢獻了力量。

42．自上世紀90年代天津一家(軍工)企業參與研制膜結構材料之后，開啟了協會內關于高強合成膜應用的序幕。遼寧省水科院依據橡膠壩的原理，在中小型水庫的溢洪道上，以高強膜結構可以自由立閉、倒放的靈活性，無形中多攔蓄了幾萬方以上的水，大大提高了灌溉效益。后來紡織和輕工部門又引進國際先進經驗，以玻纖織物與四氟乙烯塑料相復合，制成具有各種優點的膜結構材料，廣泛用于大跨度的建筑物或街道、旅游區的擋風避雨點；在北京奧運會的體育場館也有應用之處，是一種頗有前途的結構材料。

43．圓明園湖底采用土工膜防滲，這本來是一件很正常的工程設計，在施工過程中，卻被一些高人和媒體炒得沸沸揚揚；借清理現場，砍伐了灌木，借土工膜下透水會影響地下水及自然環境，借高分子塑料的成分有污染水質之嫌等罪名，大有一杠子打死在世界上已發展40年左右的新生事物。加之當時國家的環保部門也參與其中，給我國的土工合成材料事業造成很大的壓力，給一些正在或將要應用的工程帶來負面影響；使土工膜的應用受到較大的挫折。但是科學的東西是不怕隨意攻擊的，實踐才是檢驗真理的唯一標準，在協會廣大會員的積極反應下，在許多業內老專家、老教授的參與下，寫文章、講道理、駁斥反擊，先后達10多篇；并舉出既改善了環境又獲得成效的人工湖應用例證達幾十處之多。相反他們在大小多次的聽證會上，拿不出一個負罪(面)的人工湖名稱，都是在哪里猜想、推論、空談。盡管我們協會的內部《通訊》影響范圍很小，但閱讀者除平常會員外，還有我們的顧問院士們，各有關部的部長、司長們和相關社團及刊物出版社；他們不僅對土工合成材料有認識，而且接觸、參與、領導或研究過工程與材料，對土工膜的應用是認知的、贊同的。連圓明園管理處也在網站上聞訊來電求知；最后所謂委托某高校再次論證的實情是什么?雖然不太清楚，但后來吉林省一次真正的環境污染大事，有人被免職，則是人人皆知的。

44．關于防止蒸發、凈化水源在我國也有嘗試和進展，利用合成材料的整體輕質的特點，設計成條塊結構形式，一種是水平漂浮在水面上，起防止蒸發的作用。一種是垂直半潛半浮在水中，但入水深度要靠排架來控制，并做到基本不阻水流，只吸附水中雜物；特別在無一定流向的人工湖泊、池塘中使用，有很好的凈化作用。

45．防滲與排水已用于屋頂綠化，西方國家在發展，我國上海等城市也有在嘗試。這是在屋頂上首先鋪設2-5cm厚的防滲、擴面(保護)及平面排水結構物，然后鋪有一層4-12cm厚的培養基(主要為透氣而松軟的沃土及少量肥料)；最后種植綠化植物或花卉。對我們來說是提供防滲和排水，但對綠化而言，要依據當地的氣候及屋頂結構條件而定。頗有前途。

46．我國是一個煤炭資源大國，廣泛用于發電和生活及工業燃煤，為了保護環境，現在要求燃煤脫硫，擺脫硫的污染，但經脫硫工藝所排出的煙氣濕度大，在霧狀的煙氣排出過程中，仍含有一定的腐蝕性，對砼或磚質煙囪易產生較強的腐蝕。這在河北、四川已有用特種合成材料，內襯煙囪壁進行防腐的策劃；并已制訂出必要的施工程序和規定，使廣大電廠的已建煙囪得以按籌劃實施和改進。此外在電廠的吹灰管道內，防結垢、保耐用；在石油管道和輸水管道的防腐、保溫等方面，也都有大量應用合成材料的地方。

發展中一些標志性的工程和典型還有許多，一時不易全部回顧周全，例如上世紀80年代中期云南曲靖與南科院合作，在麥子河水庫應用土工布替代砂礫石反濾料，是很典型的帶頭工程。后來他們又以樁膜圍堰的方式，于庫區準確地探測出喀斯特溶洞，并以土工膜加以處理。

土工合成材料，又稱“土工布”、“土工織物”，它是以合成纖維、塑料、合成橡膠等 為原料制成的不同種類產品，使用過程中具有分離、加固、排水、過濾、防護、防滲六大基 本功能。國外在三十年代就開始了使用，迄今其產品從單一紡織品發展到其它合成材料及其 復合材料。現在土工合成材料已被稱作與鋼材、水泥、木材齊名的“第四種工程材料”，并 廣泛的應用于巖土、水利及土木工程等領域中。1 土工合成材料的種類及應用

土工合成材料種類很多，一般按功能及生產方法分為四大類，即土工織物、土工膜、土工復合材料、土工特種材料。下面概述幾種土工合成材料的特點及應用。

1.1 機織土工布

是我國使用最早的一種土工布。現我國使用較多的機織布材料有長絲機織布和扁絲機織 布兩種，材料以聚丙烯為主，單位重量一般為100～300克/平方米。它的應用以制作反濾布的 土工模袋為多。機織土工布具有強度高、延伸率低的特點，廣泛使用在水利工程中，用做防 汛搶險、土坡地基加固、壩體加筋、各種防沖工程及堤壩的軟基處理等。其缺點是過濾性和 水平滲透性差，孔隙易變形，孔隙率低，最小孔徑在0.05～0.08 mm，難以阻隔＜0.05mm 以下的微細土壤顆粒；當機織布局部破損或纖維斷裂時，易造成紗線綻開或脫落，出現的孔 洞難以補救，因而應用受到一定的限制。

1.2 經編土工布

用經編機生產經編土工布的方法較少單獨采用，經常與其他方法聯合使用，如將經編布 與非織造布交織形成纖網型縫編土工布，也可與紙帶一起編織成可降解的經編土工布。經編 土工布主要應用于排水溝、水壩或煙筒過濾，無中間層的海岸保護，阻截自流水壓，加固垂 直地面、傾斜面和堤岸基層等。

1.3 非織造土工布

非織造土工布的出現比織造土工布晚，其生產方法主要有紡粘法和針刺法兩種，其中針 刺法在我國所占比例較大。采用的原料以滌綸為主，其次是丙綸和維綸，單位重量為100～800克/平方米。非織造土工布具有較大的延伸率，能適應較大的變形，可以根據需要制成適當 大小的孔隙，并在水平與垂直方向均具有較好滲透力。因此，非織造土工布的發展速度很快，并已成為土工布的主要組成部分。現已廣泛應用于解決路基沉陷及翻漿冒泥問題，用于土 石壩的排水系統、地下排水管道、軟弱地基加固，各種堤岸的護坡墊肩等工程的濾層。此外，還可用于土加筋材料，使軟基加固或修筑輕型擋土墻，同時，還能降低路堤下的孔隙水壓。

1.4 土工格柵

我國以聚乙烯材料為主的塑料土工格柵居多，它是將高聚物薄膜經有規律的刺孔、加熱，然后在一個方向拉伸，使高聚物中大分子鏈沿拉伸方向取向，并獲得單軸向格柵。也可繼 續在另一方向拉伸，得到雙軸向土工格柵，使兩個方向都有較高強度，土工格柵主要應用于 軟土基礎加固及護坡、護堤等工程中。

1.5 復合土工布

復合土工布是由兩種或兩種以上不同功能、不同種類的土工布及其他材料復合而成，復 合材料可以是紡粘或針刺型非織造布、機織布、聚乙烯薄膜、塑料網、塑料管等。其生產方 法主要有以下兩種：(1)機械方法：采用針刺復合和縫編工藝技術；(2)熱熔粘合法：采用超 聲波粘合及熱軋粘合技術。復合土工布在我國應用較多的是復合土工膜和塑料排水管，可應 用于軟地基和地基下具有坑洼的路基，堤岸的增強，路邊排水，橋座和擋土墻下排水，蓄水 池、廢物處理池的密封層，傳統沙石層排水系統的替代等。復合土工布在原有單層材料基礎 上使其性能得到很大改善，如層壓后的土工布力學性能得到很大提高，機織布與非織造布經 針刺復合后的過濾性能得到改善等。國內土工合成材料應用現狀及存在問題

2.1 應用現狀

土工合成材料在我國的發展較晚，大約在60年代中期開始，機織土工布應用于河道及涵 閘工程。80年代初，非織造布始在鐵路工程和水利工程上試用，截止到1986年，我國累計土 工布總產量約100萬平方米。進入90年代，土工布應用發展更快，1992年機織土工布耗用量 達9000多萬平方米。1998年發生特大洪水，編織布用量已超過1億平方米/年。非織造土工布1995 年耗用量達到6500萬平方米，至今其使用量也已超過1億平方米/年。目前，土工布在我國應用 規模較大、效果較好的有以下幾方面：

(1)水利工程建設方面。江蘇省采用土工布對沿江沿海堤壩進行加固，這些航道、河道 護坡成功地經受了1998年的特大洪水侵襲的考驗；河北省黃壁莊水庫下游減壓進井冒渾水，采用土工布封堵后，在1998年特大洪水沖擊下沒有出現險情；天津北塘水庫使用土工布后，工程質量明顯提高；我國最大的水運工程長江深水航道疏浚工程，在工程設計中決定試用土 工布構筑導堤，經試驗段測試，取得了其他材料難以達到的良好效果。另外，上海陳行水庫 工程、江蘇太倉中遠國際城等工程也均采用了土工布。

(2)公路建設方面。我國公路建設使用土工布現還局限于高速和等級公路，使用規模較 大的工程有東北錦大公路、浙江杭甬高速公路、廣州環城高深汕高速西段、上海滬寧高速公 路等。

(3)鐵路建設方面。我國鐵道部門從1981年開始采用土工布處理路基損壞及其他問題，如用在京九鐵路建設中的地基處理與邊坡加固、京廣鐵路翻漿冒泥的整治、上海地鐵二號線 龍東路西段工程等。

(4)環境保護方面。土工布在環境工程方面的應用比例還不很大，但在垃圾場及廢水排 放治理等工程中的應用會越來越多。至今，我國土工布在環保方面應用較多的是在貯尾礦和 灰壩的處理，如上海外高橋電廠、嘉興電廠、上海石洞口電廠的灰壩、銅山尾庫礦等工程中。

2.2 存在問題

土工合成材料在我國從試驗、生產、試用到大工程應用，已有近20年歷史，雖然在應用 上已有一定的廣度，但和我國基礎設施的巨大規模相比應用比例較低。(1)工藝與技術裝備方面。我國現有非織造布生產設備除部分為國產針刺加工設備外，多為引進。在這些引進設備中，仍以針刺短纖土工布的生產為主，紡粘、化學粘合、熱粘合 設備工藝僅占很少部分，而在這部分中還有一些是為生產地毯、服裝、裝飾布、人造革、化 肥袋等設計的，與專門生產土工布的設備存在著一定程度的區別。

機織編織土工布的生產能力完全可以滿足我國“九五”期間各項工程的要求，但缺少搶 險抗滑用材料的編織設備和多軸向編織機。

復合土工布生產設備國內現已具備4 m寬以下的生產能力，6 m寬以上的生產設備在國內 尚屬空白，無法滿足工程的需要。

(2)產品結構方面。主要表現在原料單一，產品品種單一。我國土工布所選用的原料主 要是滌綸、丙綸、維綸及少量的錦綸。同時由于生產設備的限制造成了以短纖非織造土工 布及丙綸編織布為主導的單一產品結構。國際上原料的選用除滌綸、丙綸外，還有錦綸、黃 麻、特種纖維，有的甚至織入鋼絲等，產品品種除短纖針刺產品外，高強度土工格柵、土工 片、紡粘法長絲針刺產品品種及復合土工布的品種也很多。由于實際工程中對土工布的功能 及品種有著不同的要求，因而單一的產品結構阻礙了土工布應用的擴大及工程質量的提高。

(3)產品檢測體系方面。最近，我國已相繼發布了土工布產品國際標準及土工布產品的 使用規范，但在產品質量的實驗方法、考核指標內容以及土工布與土相互作用性能實驗等方 面還缺乏統一的標準，而國外則成立有土工布專業委員會，來對此進行規范化處理，因其具 有相當的權威性而得到各自國家的認可。因此，在我國加快一系列檢測體系標準制定的步伐，將更有助于土工布在我國的生產和推廣應用。

(4)應用與設計方面。由于土工布涉及到巖土、水利、土木、紡織、塑料等諸多領域，而一種行業的設計人員缺乏其他行業的專業知識和實際經驗，一些工程單位對土工布的特性 不是真正了解，不清楚這一能夠部分取代傳統沙石料的新型材料，再加上在施工過程中偏重 于一次性投資的降低等因素，造成了我國土工產品低水平重復嚴重及各種工程應用量偏低的 局面。發展趨勢

國內土工布的發展將由以紡織技術生產為主的形式轉向以適應各種實際工程需要為目的 進行生產，產品總的發展趨勢向系列型、復合型、綜合型發展。復合土工布是這幾年國外大 公司競相開發的產品，其產品包括排水管與土工布復合，機織布與非織造布復合，大流量排 水板與土工布復合等許多新型復合材料。我國在這方面則處于起步階段，現有的復合產品為 復合土工膜、針刺機織布和非織造布復合土工布、非織造布復合結構的排水管，并且，還都 處于試制和試用階段。因此，復合土工布在我國的生產和應用極具開發前景。據統計，在“ 九五”期間，我國將新建公路30萬km，其中高等級公路1.45萬km；在鐵路建設中，每年預計 要修復1000 km翻漿路段。1998年長江、松花江的一場特大洪災后，國家又增加了資金投入 基礎設施建設，這其中包括長江堤防的修復和加固、三峽工程、黃河治理、小浪底工程、南 水北調、長江口深水航道等巨型工程，這些工程建設都需要大量土工布。現在，我國土工布 已經有5項產品標準和20項試驗方法標準，土工布的使用規范也已正式頒布，這對生產、推 廣和使用土工布提供了條件和機遇。4 幾點建議

4.1 由于土工合成材料是一種新型巖土工程材料，且應用時一次投入成本較大，應用 部門在不了解這種材料的條件下偏重于使用成本較低、后期維護費用大的砂石、瀝青等材料。因此，建議水利、交通、建筑、紡織等方面聯合成立土工合成材料協會，大力宣傳土工合 成材料在工程建設中的使用方法、效果及經濟合理性，并制定土工合成材料應用的強制性國 家標準與技術規范，使工程部門從不得不用到自愿采用。

4.2 加大土工合成產品協作開發的力度。土工合成材料涉及到建筑、水利、紡織等多 領域，各行業之間應保持經常性的信息溝通，使產品的設計與開發為不同的行業、不同的工 程條件服務。因此，建議科研部門、企業及工程單位組成科研、生產、應用體系，形成工程 部門需要什么科研部門研制什么，再由企業投入生產，形成全新的產品開發系統。

4.3 做好引進設備的消化、吸收及開發創新工作。我國現有引進設備中有一些不適合 土工產品的生產。因此，對這部分設備在進行改善的基礎上，應再填平補齊，建議政府部門 應在這方面給予一定的技改及技術創新傾斜政策，以充分發揮現有設備的潛力及企業的積極性。

4.4 進一步加大土工合成材料的銷售力度。除了政府部門、行業協會之間的宣傳、推 廣之外，建議在國內建立起土工合成材料銷售網格，在網絡上可以查到國內土工材料生產的 定點企業、產品標準、所能生產產品種類、應用范圍等，使應用部門可以放心、清楚的購買 產品。這不但能擴大土工材料的知名度，增加其在國內市場的占有份額，而且，最終將能在 國內形成幾種土工產品系列名牌。

第五篇：我國土工合成材料的生產和應用

一、土工織物的發展簡況

自從上世紀七十年代末我國開始引用土工織物以來，這種新興的技術和材料即在水利、鐵道和交通等行業中，廣泛引起巖土工程師們的注視。美國杜邦公司是第一個以應用材料和技術進入我國的外國企業，一次即贈送我鐵道部科學研究院2萬平方米紡粘法土工織物，曾用于鐵道路基防治翻漿冒泥試驗。接著在華東紡織學院、上海紡織科學院等“無紡布”制造技術的誘導下，在江蘇開始萌發了針刺無紡織機的試制和生產，加上黨的十一屆三中全會改革開放的提出，因此在鐵道水利交通等行業的巖土工程師們吸收國外先進科學技術的同時，很快即由生產造紙毛毯和化纖地毯的技術轉移到針刺土工布上來，形成了我國短纖針刺土工織物的基礎。加之正值國家發展鄉鎮企業，國外企業也開始面向中國，他們以帶著應用技術而來開拓市場的舉措，確也促進了我國在這一領域的進步。然而當時雖然有美國的杜邦公司、奧地利的林茨公司、法國的羅納普朗克公司等相繼把目光投向中國市場，可惜的是他們強調了需要美元采購；對我國有無能力大規模使用還沒有信心；更不愿意冒來華投資的風險；所以在1～4年多的時間內，外國企業一直在徘徊著。而當時國內工程單位，特別是設計部門的一些決策者們，缺乏對這種新材料、新技術的認識，因此要在那樣的思想境界和國情下，很快大規模地得到應用是很困難的。這也就成了國外幾家公司不久從這一領域退出去的原因。當然事物總是在不斷變化，具有先進代表性和富有生命力的事物發展會很快，國外的退出就成了我國長期以來采用國產短纖針刺土工布的習慣成為我國以科研和高等院校帶頭推廣應用的由來。我們協會(原協作網)于86年召開了全國第一屆土工織物應用技術交流大會，出席這次會議的代表，超出了原計劃人數的3倍，這是空前的出乎意料的。回憶起當時會上幾位有名的外國專家(法、日)的報告；5家外企的展覽以及國內用短纖針刺土工布(1m寬雙幅)即吊起3噸多重的汽車時，都起到了轟動效應。所以會上無論是政府領導還是專家教授，都充分表現了對會議的高度重視和熱情支持；也充分表明改革開放后的舉國上下，是多么地盼望科技進步。我們的首席顧問、中科院院士、清華大學黃文熙教授在開幕詞中首肯了國際上早先的說法：土工合成材料是對巖土工程的一場革命這句話。并指出：應用土工織物將可節省很大的運輸量(指土、砂、石)。實際上這在上世紀80年代初，他老人家已經把應用聯系到經濟效益和社會效應上來了，聯系到保護生態和環境的關系上來了。因此第二年在一次會議上再見到我們時指示：要全面推廣多種土工合成材料的應用，不要局限在土工織物方面。可見他老人家的遠見卓識是多么吻合我國土工合成材料以后的發展進程。是的，據我們當時的了解，會后僅一年(87年)我國的年用量即近200萬m2，差不多是86年會前總用量的20倍。尤其是水利界用于病險庫的處理即達近百處之多。錦州市公路局用于無鋪砌路面防治路床翻漿冒泥，效果特別顯著，經現場鑒定評議后，很快即在東北、華北嚴寒地區得到推廣應用；并很快擴展到嚴寒地區的鐵道系統。所有這些均充分表明了土工合成材料的生命力。

當然主要是黨的改革開放政策和全國正處于科學的春天，由于一套2m～4m寬的短纖針刺設備僅20～50萬元左右，又無耗水排污等環境問題，所以在鄉鎮企業中發展很快，一轉眼之間全國竟有無紡布工廠上百家，單以針刺土工布為主并加入我們協作網的就達60多家。正如劉宗耀網長所說，全世界生產土工布的公司，合起來也沒有我們中國的土工布工廠多。然而投資較大且有一定高技術的長纖(紡粘)針刺設備，片梭織機等增加就不是那么快了。江蘇、山東、浙江、北京，編織土工布好多年都維持為5家國營企業，而沒有更多的競爭者。所以現在看來在那樣的體制下，也就各有其利弊，一方面是鄉鎮企業投資少、靈活，項目上得快，競爭意識強，在產品質量和價格上有較強的可比性，在與用戶的配合上也較容易協調。因此像塑料排水帶(板)以及一些土工模袋織物，就屬于這種類型，即上項目特快，工廠特多。但是太多了供就大于求，于是經營起來邪門歪道的事就容易出現了；這又是缺點。而幾家國營的編織物企業，在那個時期連同集裝袋出口和地毯用布，供貨比較緊張，生意興旺就荒疏了競爭而不思進取。等到走向市場經濟，鄉鎮企業積累了資金基礎，在全國紡織業下滑的情況下，有關鄉鎮企業借機如雨后春筍一般增多起來了，國營企業荒了，加上國營的飯吃慣了，顯著地缺乏競爭力。其實像無錫的國營土工模袋廠早就在向編織企業提供過教訓，只是他們沒有注意而已。

二、其它土工合成材料的生產與應用

我國的土工膜產品發展又是另一個過程，起初因為沒有熱焊接機，多以PVC為原材料，因為適合用膠粘接；并很快由加鉛穩定劑過渡到衛生級。但幅寬僅l～2m，且不宜生產薄型的，使用起來很不方便。后來有了國產熱焊接機，于是PE的吹塑寬幅土工膜可用了，因此就很快占領了市場，并使用戶對PVC土工膜淡化下去。盡管我們強調了兩者各有其優缺點，各有不同的適用領域，最后還是在不同的生產成本上而使PVC膜受到冷遇。近兩年多來地鐵等地下工程多起來了，一些企業又推出了EVA土工膜，其實仍然是PE中柔性比較大的一種，據說它對不平整的洞壁襯砌容易做到較貼合，所以盡管價格較高，也引起部分用戶的注視。我國PE土工膜的另一個特點是用一布一膜或二布一膜的復合制品較多，這主要是設計者認為膜上有了織物的復合，就有了保護，增加了安全感。有的甚至只注重復合而忽視了膜的厚度。我國現在針刺土工布用量之所以大增，其中就有土工膜的復合用量：其復合土工膜企業之所以很多，大部分就是針刺土工布廠的參與。因為針刺土工布的幅寬越來越寬(目前幅寬6m以上的已達10多條生產線，最寬的達7.5m)，所以復合土工膜的幅寬也越來越寬。這是市場積極的一面。但也忽視了另一面，即對于垃圾填埋、污水處理等一系列要求更厚的土工膜工程而言，這又是消極的。直到近兩年國內環保工程開始大上，仿照國外設計要用厚型寬幅土工膜時，又對國內產品感到失落；有的設計者似乎認為非進口貨不可。總的來說，國際上應用厚型光膜防滲的較多，而國內正相反，是以薄型復合膜為主。個人的看法不一定都要照抄照搬國外的，還是要在實事求是的基礎上來講國情。例如環保工程，特別是有毒性物質的儲存，恐怕不僅要厚，而且得用兩層到三層以上的防滲層；像金礦的尾礦防滲等，非如此不可。那么為什么國內生產寬幅厚型的土工膜企業相對較少呢，原因就在一次性投資過大，或者說風險大。相反，一些土工布廠利用自產土工布的優勢，花上幾十萬元買臺復合機，用別人的膜就投產了，又如過去的塑料排水板現在的軟式透水管、塑料盲溝、三維網墊以及目前的GCL等，一套設備的投資一般均在50萬元以下，所以類似這樣的產品項目上得多、投資快。然而最大的問題是上述這些產品大都是克隆品，屬于改進的產品卻很少。所以上得過多就容易“變質”了。且有些企業連產品的介紹或宣傳資料中的圖片及照片也都相互抄襲，這種欠嚴肅的態度就把土工合成材料太商品化了，喪失了發展新技術、新材料的意義。我們提醒各企業要引起這方面的注意，否則長期下去，于國于己都不利，應力求改制造為創造。

自從98年泰安華塑料廠有了第一條國產塑料拉伸土工格柵生產線以來，短短的4年時間全國即有20多家企業投資土工格柵生產，其中單雙向格柵都能生產的就有10家左右，絕大多數集中在山東。這是從不大講究原料配方開始，到現在精制機械設備、強調工藝技術、注重優選配方的過程；使我國塑料拉伸格柵的產品質量，著實有了一定的提高。其中有的與國外品牌可相媲美；有在應力應變關系上得到外商和用戶的贊賞；有的已不斷供貨銷往國外。所謂優選配方，就是要根據原材料的不同牌號的強度、變形、融熔指數等性能，作聚丙、聚乙不同用量的共聚選擇；或單獨作幾個聚乙或聚丙不同牌號不同用量的共混選擇；使其在經過充分拉伸工藝之后，既發揮出與其單位面積重量相適應的抗拉能力，又能控制住最大斷裂變形在較小的范圍之內(約10%)；從而達到較小的蠕變目的。這是一件細致和系列的科研性工作，是要花錢耗時的。好在目前塑料拉伸格柵企業多數是在不斷進步之中。國產格柵其所以不斷在求進步，就是因為1．該產品的生產設備(包括輔機等)投資一般均在160～200萬元以上，一筆較大的資金投入，也就普遍增強了企業對產品質量的責任感。2．用戶(設計)在國產品未出現之前在外商的驅動下，對格柵的性能指標有比較明確的認識和要求，企業知道必須努力去滿足才有出路。3．確有一些企業，從開始就力爭要使國產品達到或超過進口貨。今日，雖然不排除還有少數企業在那里迷戀低價銷售，而忽視產品包括蠕變在內的變形問題，但多數企業都在針對影響產品質量的原材料配方和設備技術等進行變革；其中少數企業正在為更上一層樓而努力拼搏，這種精神值得稱贊。我們相信粗制濫造的格柵產品必將遭到淘汰！化纖和玻纖經編格柵生產線在我國不僅有了一定數量的進口設備，也有一些國產設備；同時對于后加工的復合處理發展也較快。我們看到規模較大的企業，經過復合處理后的經編格柵，比從國際展覽會上拿回的樣品還要好。而且他們還從事有關生產線的配套件制作，出口到國外去，并受到美國等廠家的歡迎。同時也作了應用方面的配合努力，如為了路面防治裂縫的施工鋪設，生產了控制釘和自粘式格柵等，使工程應用感到得心應手。也正因為他們從應用技術上下了一些功夫，所以近兩年多來，我國公路的路面和部分路基上應用了不少經編格柵；這與燒毛瀝青土工布一起，為我國公路在防治反射裂縫方面走近了國際的前列。目前我國高等級公路的建設規模和速度仍在加大，預計不久將產生維修的高潮，屆時玻纖格柵等材料，可望有較大的供應量，而不會長期處于供大于求的狀態。希望抓緊時間努力做好應用技術和質量的配合與提高，而不能沉溺于價格戰之中。在格柵的產品中，還有一種以加筋帶焊接的形式制成的，這是利用我國故有的加筋帶(包括鋼塑復合帶)生產技術，組合而成的格柵狀材料，有其鋼度大、變形(包括蠕變小)小的特點，在其節點部位也有牢度和抗剪能力低的缺點：加之阻隔部位的厚度相對較薄、格子大，對土體的約束和抗拔性能可能差一些。所以要特別注意，單雙向的塑料拉伸格柵、經編纖維格柵、帶狀組合格柵、單向加筋帶和高強機織土工布五種加筋材料，都各有其不同的工程特性和各自適用的條件，其設計方法和用量也是各不相同的；所以不要混為一談或抽象地否定那一種。即便在都可用的情況下，還有經濟比較和施工是否方便等問題。

目前自稱能生產土工格室產品的企業也有6-7家之多，主要因為江蘇鹽城山東威海二家企業生產超聲波焊接機提供了方便，都以為板壁焊牢了萬事大吉。但關鍵性的格室壁材是否過關，應引起重視。特別是對高度大于15cm的格室(棱形)壁材，不僅要有一定的抗拉強度，還要有一定的壁厚剛度，這樣整個格室才能形成真正的三維結構受力體，不致因變形過大等原因而失去應用的價值。事實上土工格室在國內應用尚較少，除公路、鐵路的沙漠地區用了一部分之外，在對付軟基臨時用于提高承載力或用于海灘淺海石油開發等方面也用了一些，這主要是由企業與設計的主動配合所取得的成績。當然在解決了縱向接長，橫向加寬等問題之后，施工的方式方法還欠熟練，同時往往缺乏認真的經濟效益核算；只是受單價較高的思想支配，所以很難普遍推廣。土工格室也可用于支擋結構，例如將陡坡用格室建成臺階狀，這在國外還是用得較多的，它可以免除再護坡；尤其在丘陵起伏的城市中用之，還便于將陡坡以花草美化。關于格室用作邊坡防護，可能由于價格高的影響，國內尚未(或很少)用過，但國外的資料、圖片介紹，使用(四邊形、六角形有時并帶孔)格室作護坡的工程似乎很多，應引起我們進一步思考。具體到我國，需要對7～10cm高的格室與其它護坡材料作進一步的全面比較，其中不單純是經濟上的，還包括工程所處氣象環境、地質條件以及其它種種因素等，相信總有其優勢所在可以發揮。例如十分干燥的地區，無砂石的地區，無水澆筑砼棱體且護坡又很貴的地區，三維網植草很難養護、并無保證存活的情況，(盡管用三維網植草比不用網種草長得要好，但還是要澆水養護)那么用格室護坡，除去施工簡易之外，即使立降暴雨也不怕，有其長期的可靠性。

誠然，對于格室的應用，與我們協會和企業的進一步努力分不開，一是要盡快協助解決設計方法；二是要企業密切配合應用，開發系列品種，以宣傳和推廣應用技術來促銷自己的產品。千萬不能依樣畫葫蘆地仿造出格室產品而了之。

拉強小、變形大的土工網產品，曾經在我國走過一段旺銷，這是緣于國外對我國加筋材料生產技術的遏制所迫及誤導所致。一時間有8家左右企業花高價從國外引進土工網生產線10多條，產品用到了護坡、加筋及地基加固；雖然應用工程算是成功的，然而由于其性能所限，不僅用量相對過多、代價大，而且局限在較小的應用范圍。因此自土工格柵出現以來，它一直處于下滑趨勢；甚至少數企業已轉產或停產。與此同時，協會好幾位領導成員發現，國外是將土工網與土工織物等相配合，主要用于平面排水，即網是夾在兩層土工織物或織物與土工膜之間，起便于架空排水的作用；亦或對土工織物起到加強和保護的作用。這在地下工程和低于地下水位的明挖工程中大有用武之地。然而由于國內這種組合產品尚未批量生產，在設計應用上尚未得到認識，因此對其恰當的應用尚未實現。相反，受過去誤導的影響，土工網在公路界防止橋臺跳車和邊坡防護等方面仍在運用；當然從經濟角度來與土工格柵等相比，如對受力不大，且受變形影響較小的工程而言，若還是可取的話，自然也是合理的。不過土工網的每平米用料較多，一般并不比雙向格柵便宜，這是值得注意的另一方面。

這幾年我國的軟式透水管和各種排水盲溝發展很快，可惜大多為克隆制品，很少有所改進。尤其是塑料絲盲溝排水，還是十分粗糙，即使是回收塑料可用，其用量也太大，所以價格難能下降；且沒有把接長和加寬問題妥善解決，有待企業進一步與工程實際應用相結合，盡快加以提高。據口頭信息，塑料絲中加入納米成分可以大大增加產品的抗折、抗壓能力，看看這樣能否在產品的結構上、尺寸增大上和減小塑料絲的密度上得到改善。

今年來土工織物粘土襯墊(GCL)在我國發展很快，據初步了解已有5家左右企業投產，可以算得上跟上了時代。根據我們的接觸與觀察，GCL產品除去強調必須要有合格的膨潤土之外，在生產工藝技術上保持膨潤土層均勻穩定是無技術障礙的。但是企業必須做到與設計應用和施工鋪設密切相配合，這在我國當前對這種產品剛剛處于認識階段而言是非常重要的。否則盡管產量品種很多，會因設計、施工技術滯后，致使外國企業抓住了關鍵，進而冷落了國內企業。所以企業應當認清形勢，凡事開頭難，尤其是大家對GCL的應用意義和技術還不是很熟悉的時候，那就更難。我們認為企業和協會都很有責任，來首先幫助解決為什么要用GCL防滲？怎樣用？如何施工等疑難問題，只有由此打開局面，GCL產品才有前途。當然首先也要肯定國產GCL的產品質量，要顯示出國產品的優勢，千萬不能認為GCL可以生產了，就可順利銷售；而要做的工作還很艱難。因為GCL的應用(設計、施工)技術在國內還沒有經驗積累，尤其是當前人們還沒有充分認識和理解到應用GCL的優越性時，更需要企業配合去摸索前進。也只有在取得一定經驗之后，才能一面對應用領域進行開拓，一面對產品進行改進；同時包括對產品的系列化。盡管我們對土工合成材料的任何種類都是如此要求，但對GCL產品而言，這樣做卻更為需要、更為重要。也正因為國內目前是處于這種狀態，那么過多地投產GCL，不是太盲目了嗎？

塑料排水帶(板)在我國的用量是位于土工織物之后的第二大品種，港灣碼頭、圍海造陸、公路、鐵路及水利、建筑等用于軟基處理的工程很多，年用量最多時超過7000萬延米，可能為世界之最。在產品的結構形式、原材料(回收)的采用及濾膜的國產化方面都有一些特點。盡管從外觀看其貌不詳，外國人見了直搖腦袋，但實踐證明應用效果是不錯的。多年來為國家節省了很多工程投資，發揮了知識經濟的巨大作用。當然這與整個應用技術力求先進也是分不開的，如近20年來，多數軟基特別是超軟基處理，采用了真空預壓法，這是我國以天津港灣工程研究所、天津大學等共同努力的成果，其真空度高達0.8個大氣壓，較國外的高水平還要勝一籌。如今一些老的塑料排水帶企業，仍在為國家的經濟建設不斷作貢獻。其中也有為了開拓國外市場，從外觀和原材料方面進行改進，并立馬得到一些外商的歡迎。當然價格也上去了；既然外國人歡迎，也是一大好事。但這說明我們的產品要能在國外長久立足，非不斷力求改進不可。為了出口要迎合外國人的味口，濾膜是一關，別看國內薄型非織造布廠家、設備很多，可能還是要用杜邦或科德寶的產品。而附測深裝置的產品就不一定需要，因為國外在施工體制上使打設深度不能造假、自己騙自己。至于濾膜的質量和性能，這些年來研究得很少，這是因規范中要求滲透系數≥10-4cm/s比較容易達到。而等效孔徑定為≤0.075mm尚有些爭議；原因是理論與實際運行之間的差別所致。據了解，多年來應用濾膜的等效孔徑多數大(略)于0.075mm，但預壓加固工程幾乎全部是成功的。所以從經驗上說，濾膜等效孔徑略大于0.075mm還是適用的。盡管有人過后挖取排水帶來看，帶芯中夾有少許粘土粒，但從理論上講應屬正常的。況且也未證明≤0.075mm時就一定沒有粘土出現，特別是在真空度較高的情況下，有一點反而更符合理論。不過，千萬要注意到濾膜的縱橫向強度和變形，不能輕意發生斷(開)裂或嵌入凹槽，從而影響到應用效果，外國人之所以看不慣我們的國產濾膜，關鍵就是對這些不放心。

三、產品生產與應用需要相互開拓

總之我國土工合成材料品種的發展與國際趨勢是相吻合的，例如第7屆國際土工合成材料學術會議論文集中，就專門分出微加筋的文章，而我國用于微加筋的裂膜絲纖維生產企業就有2～3家之多，在國內已逐漸被用于防止砼開裂。纖維土加筋的研究也在清華、天津大學等先后開展：這對有所為、有所不為的科研方針創造了基礎。膜結構的生產企業也有落戶上海的，這不僅標志著擴大了土工合成材料的應用范圍，還表明不透水不透氣的高強管袋在我國也有了著落。其它像大體積的泡沫塑料(EPS)、保溫被、膨脹膠條、襯條，構件墊層、結構縫襯墊、接縫粘劑和注漿管等一些用量不大，卻又比較特殊的材料，也都有了生產企業。且他們表示完全可以與用戶合作，共同研制不同規格要求的工程用品。所以作為新技術也罷、新材料也罷，“土工合成材料”在國內外上早已突破了原始較狹隘的定義。如東南亞的黃麻、椰子纖維護坡網，西歐的高分子與金屬的配合制品，我國市政工程用于砼養護(可改為黑色)以及用于非巖土(純)工程等方面，都充分表明合成材料的生命力和可持續發展性。最近海南吉宏太公司與印度有關方的接觸交流后認為：用超高分子形成的膜片(超厚)材，在土木工程中可廣泛用作砼澆注模板，特別是在復雜的結構形式中，以充氣的方式可以大大方便圓形和弧形建筑的施工，而放氣拆模也十分容易方便；甚至可以做到大跨度。雙方共認超高分子膜片材用于熱電廠除灰、送灰，用于車船襯墊，用于特殊隔離等方面，都有其鋼板、木板不易(宜)做到的好效果。其中就包括了它的高度平滑性、遇水不能相互凍結性和較強的不易熱脹冷縮性。無疑這為我們在巖土工程應用中也開闊了思路。為此，我們大力提倡生產企業要對本部門的產品和原材料有哪些特性應有深入的了解，這樣才能開拓前進。

四、幾點看法

土工合成材料的應用有些需要有專業化的施工隊伍和專門的施工工具，協會中專業化施工企業(會員)有4家，他們對土工合成材料的應用是專業性承包或一包到底的。而可配合施工的企業有若干家，但多數是針對土工膜鋪設和焊接的，所謂配合并無真正的專業隊伍，只可在施工時以自帶的焊接機幫助焊接而已。可喜的是少數生產土工格室的企業，可以按照設計或臨時工程要求幫助籌劃、施工、指導施工。然而在公路和市政工程中能夠專門承擔對格柵施加預應力的還沒有，這就表明對此施工技術和設備還缺乏必要的考慮，自然也影響到應用效果的提高。河北省廊坊市公路部門早先應用剪刀差原理對土工織物施加預張力：去年中南大學土木系楊有林教授也發表過預加格柵應力的文章可見設施跟不上也是無進展的原因之一。應當軟件硬件齊頭并進。浙江溫州開發了國產自動爬行焊接機和室內土工合成材料測試儀；但缺乏現場焊接質量檢測儀；工程原位測試儀和其它必要的施工配套工具，希望通過此次會議，能夠有所改變。

我國生產企業很多，目前會員企業已達200多家，主要集中在江蘇、山東兩省，而江蘇的常州、無錫、宜興三角地帶和山東的泰安周圍，彼此相類似的產品甚為重復。全國目前的形勢是競爭的機制雖有，但依靠的手段并不十分高明，如果真是以質量、水平取勝的話，那就必須依靠科技，花精力、時間和資本來提高之，那樣你還能任意地低價銷售嗎？成本一經核算總是有限度的。至于少數企業(包括非會員)的產品粗制濫造，一味麻木從事，甚至業務人員連本廠產品的性能、特點很少了解，……那么遲早遭淘汰也不足惜。

土工合成材料及技術，是先進生產力的體現，屬知識經濟的范疇，也是時代的產物；國際上顯示，綜合國力越強，科技越先進，經濟越發達，用量就越大。但首先要靠的是我們工程師們去實踐。1998年以后，我國的材料品種增多了，設計、施工規范大部分也有了，用量增大了許多；有關材料的老化及耐久性問題，大部分通過實踐也已得到逐步認識和解決；這完全符合事物發展的規律。盡管我們已取得很大成績，但是與社會蓬勃發展的經濟建設，與自然生態和環境保護的要求還相距較遠，這就必須繼續努力、與時俱進、開拓創新。具體說來我們需要再次解放思想，尊重科學的力量，學習一點高分子原材料的知識，進一步提高巖土工程的學識水平。相信這門新技術、新材料的應用空間和前景還很廣。只要我們不斷地實踐—改進—創新—再實踐，我們土工合成材料事業將在整個國民經濟建設中發揮出更加巨大的作用。