第一篇：土工格室在高速公路建設(shè)中的應用解讀

土工格室在高速公路建設(shè)中的應用

摘要：土工合成材料在公路中的應用日趨廣泛，在處理軟弱地基、排水、路基護坡、加筋擋土墻，特別是在治理橋頭跳車方面都有很成功的應用。其最大特點是可以完成巖土工程中常規(guī)方法難以處理的多種疑難問題，如橋頭跳車、軟基沉陷、翻漿、塌方等。實踐證明土工格室與其它土工合成材料相比是一種新型的、具有更多的優(yōu)越性、實用性強、價格適宜、應用效果很好的公路建設(shè)新材料。

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

土工格室是一種采用高強度聚乙烯片材，經(jīng)超聲波焊接等方法連接,展開后呈蜂窩狀的三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)材料,屬于特種土工合成材料。在巖石工程中與土、砂、石等填料共同構(gòu)成不同視粘聚力、不同加筋強度、不同深度的墊層。這些墊層可以根據(jù)工程的要求放置于需要的位置，用以加固公路的路基、邊坡防護、修建擋土墻等。其最大的特點是可以完成巖石工程中常規(guī)方法難以處理的多種疑難問題，如橋頭跳車、軟基沉陷、翻漿、塌方等。具有材質(zhì)輕，耐磨損，耐老化，耐化學腐蝕，適用溫度范圍寬，拉伸強度高，剛性、韌性好，抗沖擊力強，尺寸相對穩(wěn)定，運輸方便等特點。在施工中連接簡單易行，施工方法簡單，從而簡化了施工工序，提高了施工速度；并可以反復多次使用。土工格室的基本原理

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

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

第二篇：土工格室_應用效果很好的公路建設(shè)新材料

土工格室_應用效果很好的公路建設(shè)新材料

New materials of highway construction of geocell _ good application effect

隨著人們對土工格室特性的進一步了解，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其具有其它土工材料（土工布、土工膜、土工格柵、土工模袋、土工網(wǎng)等）不可替代的優(yōu)勢，使其在諸多領(lǐng)域有著獨特的應用前景。With the further understanding of cell characteristics of soil, has been found with other geotechnical material(geotextile, geomembrane, geogrid, geotextile bag, geonet)irreplaceable advantages, so it has a unique application future in many fields.1 土工格室的特點Characteristics of geocell

土工格室是一種采用高強度聚乙烯片材，經(jīng)超聲波焊接等方法連接,展開后呈蜂窩狀的三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)材料,屬于特種土工合成材料。在巖石工程中與土、砂、石等填料共同構(gòu)成不同視粘聚力、不同加筋強度、不同深度的墊層。這些墊層可以根據(jù)工程的要求放置于需要的位置，用以加固公路的路基、邊坡防護、修建擋土墻等。其最大的特點是可以完成巖石工程中常規(guī)方法難以處理的多種疑難問題，如橋頭跳車、軟基沉陷、翻漿、塌方等。具有材質(zhì)輕，耐磨損，耐老化，耐化學腐蝕，適用溫度范圍寬，拉伸強度高，剛性、韌性好，抗沖擊力強，尺寸相對穩(wěn)定，運輸方便等特點。在施工中連接簡單易行，施工方法簡單，從而簡化了施工工序，提高了施工速度；并可以反復多次使用。

Geocell is a kind of high strength polyethylene sheet, connected by ultrasonic welding method, after the start of a three-dimensional grid structure material honeycomb, belongs to the special geotechnical synthetic material.In rock engineering and soil, sand, stone and other packing together constitute the cushion different apparent cohesion, different reinforcement strength, different depth.The cushion can according to engineering requirements placed on the required position, strengthening the highway roadbed, slope protection, retaining wall.Its biggest characteristic is can be a variety of difficult problems in rock engineering, conventional methods is difficult to deal with, such as the bridgehead soft foundation subsidence, frost heave，.With light weight, abrasion resistance, aging resistance, chemical corrosion resistance, wide applicable temperature range, high tensile strength, rigidity, good toughness, strong shock resistance, size is relatively stable, the characteristics of convenient transportation etc..In the construction of the connection is simple, simple construction method, which simplifies the construction process, improve the construction speed and can be repeatedly used.2 土工格室的基本原理principles of geocell

土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的關(guān)注,還應從其基本原理說起。國外文獻中在描述其原理時稱其為“一種蜂窩狀三維限制系統(tǒng)，可以在很大范圍內(nèi)顯著提高普通填充材料在承載和蟲蝕控制應用中的性能。”它的關(guān)鍵原理就是三維限制。大家都知道，當汽車行駛在沙漠上時，就會壓出兩道深深的轍印，被壓部分深深下陷，車轍兩側(cè)會高高隆起。后面的車輛如果繼續(xù)沿著車轍前進，沉陷部分會進一步下沉、隆起部分會進一步隆起，直到隆起部分蹭到了車底盤、沉陷的車轍埋沒了大半個輪子，進而無法前進。之所以如此，就是因為當外荷作用于地基表面時，依據(jù)普朗特爾理論和泰勒理論可知：在集中荷載的作用下，主動區(qū)1受壓下沉，并將力向兩側(cè)分解傳遞給過渡區(qū)2，過度區(qū)2又傳給被動區(qū)3，被動區(qū)就會毫無限制地發(fā)生形變而隆起。也就是說，載荷一旦作用于路基，在載荷的下方就會形成起契狀的主動區(qū)域，它又通過過渡區(qū)域進行擠壓，從而使被動區(qū)域發(fā)生隆起。也就是說，通過沿滑

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移線的剪切力和移動主動、過渡、被動三個區(qū)域的力決定了地基的承載能力。

不僅在沙基地上可以十分明顯的體會到以上原理的真實過程，在軟基公路上也會找到這種的樣板，只不過其形成的速率較之在砂上的變化慢些罷了。即使較好的路基材料也仍然無法避免其橫向移動。一般的高速公路路基都高出地面好幾米，吸水翻漿不太容易，但長期沉降依然存在。究其原因，雨水滲透、材料流失、基地下沉是其中部分原因，路基路面在車輪荷載長期碾壓、振動力的作用下，材料向路基斷面兩側(cè)橫向位移不可否認是另外一個十分重要的原因。以我省各地各級公路為例，都有在該路的主行車道上可以明顯感覺到路面已經(jīng)被壓出了一條“S”型溝狀帶。部分高速公路也不例外，汽車行駛在行車道上的顛簸明顯強烈于行駛在超車帶上的感覺，在道橋連接段尤為明顯（俗稱“橋頭跳車”）。這種溝狀路基沉降就是路基材料橫向滑移的典型。

Geocell has superior efficacy and attention in engineering field, also should be the basic principle about.Foreign literature in the description of its principle called “ a honeycomb three-dimensional restriction system, can significantly improve the ordinary filling materials in bearing and insect pest control performance of applications in a wide range.” The key principle of it is three-dimensional limit.As we all know, when the car traveling in the desert, will be out of two deep ruts, pressed part deeply sunken, rutting on both sides will be high uplift.The rear of the vehicle if it continues along the rut forward, subsidence will sink further, uplift part will further uplift, until the uplift part to rub the car chassis, subsidence of rutting buried half a wheel, and unable to move forward.So, is because when the load acting on the ground surface, on the basis of the theory of Plant M and Taylor's Theory: under concentrated loads, the sinking active region 1 compression, and the force to both sides to break the transmission to the transition zone 2, zone 2 and over to the passive zone 3, passive area will occur without limit the deformation and uplift.That is to say, once loads acting on the subgrade, the active area shape of wedge in lower load will be formed, it is extruded through the transition region, so that the passive region was uplifted.That is to say, the bearing capacity of the foundation of the decision by the initiative, the shear stress along the slip line and mobile transition, passive three regional force.Not only the real

process of experience is very obvious to the above principle in sand base, in the soft base road will alsofind this model, but in the sand than changes in its formation rate is slow.Even if the roadbed material better still cannot avoid its lateral movement.Highway subgrade are generally higher than the ground several meters, water boiling is not easy, but the long-term settlement still exist.Investigate its reason, rainwater infiltration, material loss, base subsidence was part of the reason, subgrade and pavement under wheel load, long rolling vibration under the action of lateral displacement of subgrade section, material to the two sides can not be denied is another very important reason.In our province all levels of highway as an example, there are the main lanes in the road can clearly feel the pavement has been out a “ S ” type groove band.Part of the highway is no exception, the car in the driveway jolts obviously strong driving in the overtaking with feeling, especially in the bridge connecting segment(commonly known as the “ bridgehead ”).The gutter subgrade settlement is a typical material of subgrade transverse slip.工程中常規(guī)處理路基的方法無需贅述，其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力，減少或延緩地基材料在荷載的壓力或震動作用下發(fā)生移動的能力，因而工程中對材料的要求必然有許多苛刻的限制，如果不能就近獲取所需材料，就需要外購這些材料，購買材料的費用和運輸費用占去整個工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材，甚至可以使用在常規(guī)情況下不能使用的材料，從而大幅度減少材料購置費用和運輸費用。為什么會這樣http:///http:///http:///http:///

第三篇：道路綠化在現(xiàn)代高速公路建設(shè)中應用

近年來，我國高速公路的建設(shè)事業(yè)逢勃發(fā)展，里程數(shù)越來越大，橫貫東西，連接南北，給全國各地的經(jīng)濟建設(shè)及社會發(fā)展提供了重要保障。而綠化作為高速公路建設(shè)的重要組成部分，帶給人們的不僅是景觀效益，還有環(huán)境效益和社會效益，越來越受到有關(guān)部門及社會各界人士的重視。

高速公路的優(yōu)點非常明顯，同時也有不足之處。由于高速公路路線長，占地面積大，也對各地的環(huán)境造成負面影響。占用大量農(nóng)田；我國的國情是人多地少，土地面積本來就少，經(jīng)濟建設(shè)需占用大量良田以及退耕還林/草工程的成效，土地面積越來越少。破壞局部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境；如在高挖方處，對山體的穩(wěn)定性產(chǎn)生了破壞，同時也砍伐喬灌木，破壞了地表植表。提倡綠化建設(shè)正是要改變這一現(xiàn)狀。

1.道路綠化建設(shè)的必要性及其作用

高速公路綠化對保持生態(tài)平衡，保護、美化環(huán)境等都有重要的意義和作用。對公路交通安全而言，道路綠化既能穩(wěn)固路基，美化環(huán)境，誘導視線，增加乘客的安全感，減少司機的疲勞。在北方、西北地區(qū)，還可以起到防風沙、防雪的作用。

1.1美化環(huán)境：這是高速公路綠化建設(shè)最直接的效益。高速公路綠化同時也是國家綠化工程建設(shè)中的重要組成部分；在增加綠化率的同時也為司機的安全駕駛提供保障。

1.2減弱噪聲：汽車在行駛過程中不可避免的要產(chǎn)生噪聲，會對周圍村莊及野生動物的生存產(chǎn)生很大影響，高速公路綠化植物可以減弱噪聲，減少噪聲對附近環(huán)境的影響。

1.3凈化空氣：高速公路上行駛的汽車數(shù)量非常多，汽車排放的尾氣會污染空氣，周圍的綠化植物能吸收一部分有毒氣體，凈化空氣。同時也吸附塵埃及有害病菌，防止傳播。

1.4保護管線設(shè)施：高速公路中央分隔帶下面埋有各種管線設(shè)施，在出現(xiàn)故障需要維修時，可以減少甚至不對路面造成破壞，同時也保障高速公路的暢通。

因此，在進行高速公路的設(shè)計與建設(shè)時，也必須重視綠化設(shè)計，根據(jù)各地的氣候、環(huán)境、人文、風俗等因素，因地制宜，選用合適的綠化形式、草樹品種，盡可能地增加綠化面積，優(yōu)化設(shè)計，改善環(huán)境，減少對植被的破壞，防止水土流失。

2.高速公路綠化形式

高速公路具有線形長、沿線地形、地貌各不相同的特點，因此綠化形式要結(jié)合實際地形，選用相適應的綠化樹種進行種植設(shè)計。

2.1中央分隔帶、分離式路基中間綠化帶：具有防眩、誘導視線和景觀作用的功能，以創(chuàng)造舒適、安全的行車環(huán)境為主要目的。中央分隔帶綠化是高速公路綠化建設(shè)中最重要，也是難度最大的，由于高速公路本身所具有的特點，中央分隔帶具有長度長、寬度窄，土壤環(huán)境極差，溫濕度變化大，雨季易積澇，旱季缺水嚴重等特點，對植物生長極為不利。

2.2邊坡防護：邊坡防護對穩(wěn)定路基、保障安全、防止沖刷、保持水土具有重要功能作用。路塹邊坡：主要是防止斜坡上的土壤剝落，影響景觀，防礙交通。路堤邊坡：防止路基被雨水沖刷，保障路基安全。綠化形式主要以草本植物為主，形式較單一，可因地制宜，喬、灌、草相搭配，形成美麗景致。

2.3隔離帶、防護林帶：主要是高速公路兩邊，用地界范圍內(nèi)的綠化，因占地較大，限制小，可根據(jù)所處位置的人文、地理環(huán)境，結(jié)合景觀要求而設(shè)計，內(nèi)容較豐富。

2.4隧道出入口綠化：此處多為石質(zhì)邊坡，可采用種植攀緣植物的方式來進行綠化。

2.5立體交叉區(qū)、互通區(qū)綠化：主要以提高立交、互通路口的識別性，在不防礙正常交通安全的情況下，采用模紋花壇的形式，密植低矮喬灌木，突出某一主題。

2.6服務區(qū)、生活居住區(qū)綠化：這些地方因面積較大，可依據(jù)建筑設(shè)施的服務功能特點進行綠化功能分區(qū)，按園林景觀進行綠化，重點體現(xiàn)地方特色，是藝術(shù)性與生態(tài)性的完美結(jié)合。

2.7取、棄土場綠化：可用原地表耕植土進行覆蓋再綠化，重點以還原原地表狀況為設(shè)計依據(jù)，適當種植大喬木，形成密閉景觀。

3.高速公路綠化現(xiàn)狀分析

雖然高速公路的綠化已越來越受到社會各界人士的重視,它的景觀效益、生態(tài)效益、社會效益越來越明顯，但同時也存在不少缺點.3.1綠化品種單

一、缺少喬灌草的結(jié)合：高速公路綠化呈窄長線形，極大地限制了綠化設(shè)計，為了提高成活率，減少成本，可選用的植物品種很少，造成綠化品種單一，應采用科學合理的方式改變這一狀況。種植的樹種宜按路段變化，不可千篇一律，以減少病蟲害的傳播和蔓延。

3.2未受到足夠的重視：高速公路可以快速帶活地方經(jīng)濟，給各地人民的生活帶來極大的方便，因此各級政府都很重視高速公路主體的建設(shè)及進度，希望能盡快開通高速公路，而對綠化建設(shè)卻沒有足夠的重視，導致綠化建設(shè)工作滯后，生態(tài)效益、景觀效益差。

3.3大部分都是簡單的設(shè)計,只有少數(shù)重要的地方才有專門設(shè)計。

3.4養(yǎng)護管理不到位：由于養(yǎng)護車輛行駛速度慢，以及養(yǎng)護工作本身的特點等，在高速公路開通后，車流量非常大，一般情況下，養(yǎng)護工作很難及時到位，造成某些地區(qū)的喬灌草枯死，應在高速公路開通前加強綠化管理，選用本地樹種或有成功應用案例的品種，保證成活率，形成美麗景觀。

4.展望高速公路綠化建設(shè)

現(xiàn)代社會越來越講究生態(tài)功能建設(shè)，道路綠化是道路生態(tài)工程的重中之重，在提倡高速公路綠化建設(shè)的同時，也要注重體現(xiàn)其景觀效益及生態(tài)效益。高速公路在不同的地段，所處的地質(zhì)地貌、水文、氣候條件等各不相同，需因地制宜，在滿足高速公路使用功能的情況下進行生物種群的選擇，建立合理的生態(tài)系統(tǒng)，形成美麗的自然景觀。

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第四篇：土工格柵在公路上的應用

土工格柵在公路中的應用

摘要：文章在論述了三種土工格柵的基礎(chǔ)上，提出了它們在高速公路工程中的應用范圍，并具體針對土工格柵在公路軟基處理、防治反射裂縫、高路堤填筑中的應用進行探討。關(guān)鍵詞：土工格柵；公路；應用

近年來，我國高速公路在蓬勃發(fā)展的同時也暴露了許多問題，路面破壞、路基沉降等不但影響到行車安全和舒適，也影響到行駛車輛本身的使用壽命。土工格柵是一種新型的土工合成材料，具有抗拉弧度高、體積小、施工簡便等特點，近幾年在高速公路的建設(shè)中得到了廣泛的應用，尤其是在高速公路的軟基處理、路基加筋、臺背回填、新老路相拼接、過濾排水、路基防護等方面應用普遍，它結(jié)合本身的材料特點，通過加筋、防護、過濾、排水、隔離等基本功能，有效的起到了加固路基，保證路基的穩(wěn)定性的作用。

1、土工格柵分類

1.1塑料土工格柵

塑料土工格柵是經(jīng)過拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物網(wǎng)材，按其制造時拉伸方向的不同可為單向拉伸和雙向拉伸兩種。它是在經(jīng)擠壓制出的聚合物板材(原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯)上沖孔，然后在加熱條件下施行定向拉伸。單向拉伸格柵只沿板材長度方向拉伸制成，而雙向拉伸格柵是繼續(xù)將單向拉伸的格柵再在與其長度垂直的方向拉伸制成。

1.2玻璃纖維土工格柵

玻璃纖維土工格柵是以玻璃纖維為材質(zhì)，采用一定的編織工藝制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，為保護玻璃纖維、提高整體使用性能，經(jīng)過特殊的涂復處理工藝而成的土工復合材料。因表面涂有特殊的改性瀝青使其具有兩重的復合性能，極大地提高了土工格柵的耐磨性及剪切能力。

玻纖格柵是選用優(yōu)質(zhì)增強型無堿玻纖紗，利用國外先進經(jīng)編機織成基材，采用經(jīng)編定向結(jié)構(gòu)，充分利用織物中紗線的強力，改善其力學性能，使其具有良好的抗拉強度，抗撕裂強度和耐蠕變的性能，并經(jīng)過優(yōu)質(zhì)改性瀝青涂覆處理而成的平面網(wǎng)絡(luò)狀材料。其因循相似相容原理，重點突出其與瀝青混合料的復合性能，并充分保護玻纖基材，極大提高了基材的耐磨性及抗剪切能力，從而得以使用于路面增強，抵抗裂縫車轍等公路工程領(lǐng)域，結(jié)束了瀝青路面難以增強的難題。

產(chǎn)品有強度高、伸長率低、耐高溫、模量高、重量輕、韌性好、耐腐蝕、壽命長等特點、可廣泛應用于舊的水泥路面、機場跑道的維修、堤壩、河岸、邊坡防護、道橋路面增強處理等工程領(lǐng)域，可給路面增強、補強，防止路面車轍疲勞裂紋，熱冷伸縮裂紋和下面的反射裂紋，并能將路面承載應力分散，延長路面適用壽命，高抗拉強度低延伸率，無長期蠕變，物理化學穩(wěn)定性好，抗疲勞開裂，耐高溫車轍，抗低溫縮裂，延緩減少反射裂縫。

1.3經(jīng)編土工格柵 經(jīng)編格柵是近十年才發(fā)展起來的，是以高強度纖維或滌綸為原料，經(jīng)緯雙軸向經(jīng)編機織成雙軸向經(jīng)編網(wǎng)格，再經(jīng)PVC浸漬涂層加工制成的一種土工格柵。雙軸向經(jīng)編網(wǎng)格是經(jīng)編土工格柵的骨架。經(jīng)編土工格柵有著優(yōu)良的工程性能：抗拉強度很高(大于60KN/M)；延伸率較小(10%左右)；抗撕裂強度大；縱、橫向強度差異小，變形均勻。

滌綸土工格柵（又稱：聚酯纖維經(jīng)編土工格柵）選取用高強聚酯纖維為原料。采用經(jīng)編定向結(jié)構(gòu)，織物中的經(jīng)緯向紗線相互間無彎曲狀態(tài)，交叉點用高強纖維長絲捆綁結(jié)合起來，形成牢固的結(jié)合點，充分發(fā)揮其力學性能，高強聚酯纖維經(jīng)編土工格柵具有抗拉強度高，延伸力小，抗撕力強度大，縱橫強度差異小，耐紫外線老化、耐磨損、耐腐蝕、質(zhì)輕、與土或碎石嵌鎖力強，對增強土體抗剪及補強提高土體的整體性與荷載力，具有顯著作用。

2三種土工格柵在公路工程中的應用范圍

2.1塑料土工格柵的應用范圍

塑料格柵分為單向塑料土工格柵和雙向塑料土工格柵。兩種兩種塑料土工格柵的應用范圍分別如下：單向土工格柵適用于公路路基、路堤、邊坡加筋，各類擋墻加筋，并廣泛應用于各類加筋擋土墻；雙向格柵適用于公路路基、路堤加筋，淺層基礎(chǔ)加筋，防治瀝青混凝土路面反射裂縫等。

2.2玻纖土工格柵的應用范圍

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。玻纖格柵用于瀝青道路時發(fā)揮的作用有：抗疲勞開裂、抗低溫收縮、耐高溫車轍和延緩路面反射裂縫。產(chǎn)品用途：

1.舊瀝青砼路面，加筋增強瀝青面層，防止病害；

2.水泥砼路面改建復合式路面，抑制板塊收縮等引起反射裂； 3.道路拓改工程，防止新老結(jié)合部級不均勻沉降而造成裂紋；

4.軟土基加筋處理，利用軟土析水固結(jié)，有效抑制沉降，均勻應力分布，增強路基整體強度；

5.新建道路半鋼性基層產(chǎn)生收縮裂縫，加筋增強防止基礎(chǔ)裂紋反射而引起的路面裂縫。

2.3經(jīng)編土工格柵的應用范圍

經(jīng)編土工格柵的應用范圍為：軟土上的地基、堤壩加筋，用以提高基底穩(wěn)定，調(diào)整沉降，減少不均勻沉降和提高承載力；路基邊坡加筋，用以提高斜坡穩(wěn)定性；加筋橋臺，用以提高橋臺的整體性和強度，防止橋頭跳車；防治瀝青混凝土路面反射裂縫，用以增強路面基層的強度。

3土工格柵在公路中的具體應用探討 3.1在軟土地基中的應用

軟土地基易使基礎(chǔ)層出現(xiàn)沉降、位移、開裂等現(xiàn)象，因此，基礎(chǔ)層增強十分重要。采用經(jīng)特殊處理的玻纖土工格柵，能使基礎(chǔ)層的整體強力大大提高。土與玻纖土工格柵相互作用的加筋機理，在室內(nèi)進行的大量試驗表明：在土體中合理布置玻纖土工格柵，可使土體的垂直應力、水平應力明顯降低，土體剪應力(土顆粒之間的摩擦作用)明顯提高，土體的抗剪強度得到充分發(fā)揮，可以大大提高土體的承載能力，抗變形能力和抗裂能力。玻纖土工格柵在加筋土體中的內(nèi)聚力效應、隔離效應、波紋效應、拱效應、嵌鎖效應等各種加筋效應，有些是先后依次出現(xiàn)的，有些是重疊交叉作用，這些重疊的復合效應，最終將改變或阻止塑性區(qū)的形成和發(fā)展：1)玻纖土工格柵的拉應力作用使界面以下土體的豎向應力減小，從而使土體豎向壓縮變形減小。2)由于預拉和差異沉降導致玻纖土工格柵的變形，這一拉應力由界面剪應力平衡。界面剪應力使基礎(chǔ)沉降區(qū)域產(chǎn)生一定大小的隆起變形，這一隆起變形部分抵消了基礎(chǔ)或路基的沉降。3)通過玻纖土工格柵將其上部填料的垂直變形向水平方向擴散，以致其上部填料的抗剪切變形能力得以充分發(fā)揮，使得軟土地基表面的承載區(qū)大大增強，表面的壓強大大減小，增強地基的強度，提高地基的承載力。

3.2在防治反射裂縫中的應用

瀝青混凝土加筋能提高路面結(jié)構(gòu)層對裂縫的抑制能力、對橫向剪切破壞的抵抗能力等，達到延長路面結(jié)構(gòu)的疲勞壽命、節(jié)省材料、降低費用的目的。格柵加筋具有兩種功能：1)能使應力均勻分布在較大的面積范圍內(nèi)，大大減輕瀝青結(jié)構(gòu)層的徐變作用，最終達到防止瀝青路面開裂的目的。2)加筋格柵具有減薄瀝青層厚度、防治反射裂縫、減少車轍作用等特點，能夠加強瀝青路面的結(jié)構(gòu)性能，提高道路的使用壽命。玻纖格柵的使用效果與鋪設(shè)路面的處理情況密切相關(guān)，在鋪設(shè)前必須將路面上可能影響格柵與底層結(jié)合強度的物質(zhì)如油脂、油漆、封層料、水漬、污物等徹底清除干凈，使鋪設(shè)表面清潔干燥。玻纖格柵上感壓式背膠屬水溶性物質(zhì)，如路面有水跡時，應待路面干燥后再進行鋪設(shè)。鋪設(shè)格柵之前需灑粘層油，粘層油如使用乳化瀝青，需在完全破乳干燥后鋪設(shè)格柵。

反射裂縫是由于舊混凝土面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內(nèi)出現(xiàn)應力集中所造成的，它包括因溫度和濕度變化而產(chǎn)生的水平位移，以及因交通荷載作用而產(chǎn)生的豎向剪切位移。前者導致接縫或裂縫上方的瀝青加鋪層內(nèi)出現(xiàn)較集中的拉應力；后者則使接縫上方的瀝青加鋪層經(jīng)受較大的彎拉應力和剪切應力。

由于土工格柵的模量很大，達到67Gpa，作為剛度大的硬夾層應用在瀝青罩面層中，其作用是抑制應力，釋放應變，同時作為瀝青混凝土加筋材料，提高加鋪層結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪能力，從而達到減少裂縫的目的。實踐表明，一條改變了方向的水平裂縫的對應裂縫能量可從其起點移動0.6米，1.5米以上寬度的加筋材料有助于確保能量在裂縫兩側(cè)完全消散。

3.3在高路堤填筑中的應用

傳統(tǒng)的路堤尤其是高路堤的填筑往往需要超填且路肩邊緣不易壓實，從而導致后期邊坡雨水侵襲，坍塌失穩(wěn)的現(xiàn)象時有發(fā)生，同時需用較緩的邊坡，占地面積大，擋土墻壁也有同樣的問題，采用土工格柵對路堤邊坡或擋土墻進行加固可減少1/2占地面積，延長使用壽命，降低造價20%～50%。3.4抗疲勞開裂

在舊水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層，其主要作用是提高路面的使用功能，對承載作用則貢獻不大，加鋪層下的剛性混凝土路面仍起關(guān)鍵的承載作用。而在舊瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面則不同，瀝青加鋪層將與舊瀝青混凝土路面一起承載。因此，在瀝青混凝土路面上進行瀝青罩面，除了會出現(xiàn)反射裂縫，同時還會因為荷載的長期作用而出現(xiàn)疲勞開裂。我們對舊瀝青混凝土路面上的瀝青加鋪層受荷情況做受力分析：由于瀝青罩面層下為與瀝青罩面層同一性質(zhì)的柔性面層，當受到荷載作用時，路表將發(fā)生彎沉。在直接與車輪接觸的瀝青罩面層受到壓力，在輪載邊緣以外的區(qū)域，面層受到拉力作用，由于兩處受力區(qū)域所受力性質(zhì)不同，而又彼此緊靠，因此在兩塊受力區(qū)域的交界處即力的突變處容易發(fā)生破壞。在長期荷載的作用下，發(fā)生疲勞開裂。

經(jīng)編滌綸土工格柵在瀝青罩面層中，能夠?qū)⑸鲜龅膲簯εc拉應力分散，在兩塊受力區(qū)域之間形成緩沖帶，在這里應力逐步變化而不是突變，減少了應力突變對瀝青罩面層的破壞。同時玻纖土工格柵的低延伸率減小了路面的彎沉量，保證了路面不會發(fā)生過渡變形。

3.5耐高溫車轍

瀝青混凝土在高溫時具有流變性，具體表現(xiàn)在：夏季瀝青道路面層發(fā)軟、發(fā)粘；在車輛荷載作用下，受力區(qū)域產(chǎn)生凹陷，車輛荷載撤除后瀝青面層無法完全恢復至受荷前的狀況，即產(chǎn)生了塑性變形；在車輛的反復碾壓的作用下塑性變形不斷積累，形成車轍。我們對瀝青面層結(jié)構(gòu)進行分析后，可以知道由于高溫下瀝青混凝土具有流變性，而在受到荷載時，面層中沒有任何可以約束瀝青混凝土中集料運動的機制，造成瀝青面層的推移，這就是形成車轍的主要原因。

在瀝青罩面層中使用玻纖土工格柵，其在瀝青面層中起到骨架作用。瀝青混凝土中集料貫穿于格柵間，形成復合力學嵌鎖體系，限制集料運動，增加了瀝青罩面層中的橫向約束力，瀝青面層中各部分彼此牽制，防止了瀝青面層的推移，從而起到抵抗車轍的作用。

3.6抗低溫收縮開裂

嚴寒地區(qū)的瀝青道路，冬季面層溫度接近于氣溫，在這樣的溫度條件下，瀝青混凝土遇冷收縮，產(chǎn)生拉應力。當拉應力超過瀝青混凝土拉伸強度時，產(chǎn)生裂紋，在裂紋集中的地方產(chǎn)生裂縫，形成病害。從裂紋的成因看，如何使瀝青混凝土強度抵抗住拉應力是解決問題的關(guān)鍵。

在選用經(jīng)編滌綸土工格柵時，除其性能指標應符合上表規(guī)定之外，還應特別注意保證其幅寬不小于1.5m，以滿足其作為控制反射裂縫夾層時有足夠的橫截面積來充分消散裂縫能量；同時，其網(wǎng)眼尺寸宜為其上瀝青面層材料最大粒徑的0.5~1.0倍，這樣有助于達到最佳剪切膠粘性，促進集料嵌鎖與限制。

第五篇：簡述土工合成材料在水利工程中的應用

簡述土工合成材料在水利工程中的應用

何麗雅

摘 要：土工合成材料是巖土工程領(lǐng)域中一種新型的巖土工程材料,在各類工程中應用廣泛。本文以土工合成材料在水利工程中的應用為例，就土工合成材料的功能、分類、特性及工程實際應用概況進行了較詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：土工合成材料

應用

防護加固工程

一、前言

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物,制成各種類型的產(chǎn)品,置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間,發(fā)揮加強或保護土體的作用。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。土工材料是工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物,其出現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史,但應用于土建工程則是20世紀30年代末才開始的。首先是將塑料薄膜作為防滲材料應用于水利工程。到20世紀50年代末,土工織物開始應用于海岸護坡工程。直到20世紀70年代末,隨著非織造型織物(俗稱無紡織物或無紡布)的應用,給土工織物帶來了新的生命,土工織物才以很快的速度發(fā)展起來,從而在巖土工程學科中形成一個重要的分支。1977年在法國巴黎舉行的第一屆國際土工織物會議上,J.P.Giroud把它命名為“土工織物”(Geotextile),并于1986年在維也納召開的第三屆國際土工織物會議上將它稱之為“巖土工程的一場革命”。從20世紀60年代中期到20世紀70年代末,有紡織物開始在我國應用于河道、涵閘及防治路基翻漿冒泥等工程;20世紀80年代初,無紡織物開始在鐵路工程上試用;20世紀80年代中期,土工織物才在我國的水利、鐵路、公路、軍工、港口、建筑、礦冶和電力等領(lǐng)域逐漸推廣應用。

二、土工材料的種類和功能

1、土工合成材料種類：

土工合成材料（Geosynthetics）是一種新的巖土工程材料，它以人工合成的聚合物，如料、化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮強或保護土體的作用。“土工合成材料”是一概括性術(shù)語，標識很廣泛的產(chǎn)品，土工合成材可分為土工織物、土工膜、復合型土工合成材料和特種土工合成材料等類型。目前已廣泛應于水利、水電、公路、鐵路、建筑、海港、采礦、軍工等工程的各個領(lǐng)域。

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

（2）土工膜。它主要是由透水性低的聚合物、瀝青以及合成纖維和織物另加一定的填充料和外加劑制成的材料。它具有很好的防滲和防水性能及很強的抗變形能力和耐久性。它的厚度一般為0。25~7。5mm，它主要有以下優(yōu)點：①改進荷載分布狀況；②減少填料層厚度，并能滿足抗剪強度的要求；③限制土體的側(cè)向位移；④抗拉性能高，能避免產(chǎn)生裂縫；⑤增加土層剛度。

（3）復合型土工合成材料。它包括土工格柵、土工網(wǎng)、超輕型土工合成材料、土工膜袋、土工墊、土工格室等。常用的特種土工合成材料為前3種。

（4）特種土工合成材料。它由土工織物、土工薄膜和某些特種土工合成材料中兩種或兩種以上的材料互相組合而成，它可將不同構(gòu)成材料的性質(zhì)結(jié)合起來，滿足具體工程的需要。

2、土木合成材料的功能：（1）隔離作用：

將土工合成材料放在兩種不同的材料之間或同一材料不同粒經(jīng)之間以及土體表面與上部建筑結(jié)構(gòu)之間，使其隔離開來。當受外部荷載作用時，雖然材料受力相互擠壓，但由于土工合成材料在中間隔開，不使其互相混雜或流失，保持材料的整體結(jié)構(gòu)和功能。土工合成材料隔離作用己廣泛應用于鐵路、公路路基、土石壩工程、軟土基礎(chǔ)處理以及河道整治工程。

（2）防護作用：

土工合成材料可以起到分散應力的作用。也可由一種物體傳遞到另一物體，使應力分解，防止土體受外力作用破壞，從而起到對材料的防護作用。土工合成材料的防護作用分兩種情況：一是表面防護，即將土工合成材料放置于土體表面，保護土體不受外力影響、破壞：二是內(nèi)部接觸面保護，即將土工合成材料置于兩種材料之間，當一種材料受集中應力作用時，而不使另一種材料破壞。

（3）濾層作用

濾層作用是土工織物的主要功能，被廣泛地應用于水利、鐵路、公路、建筑等各項工程中，特別是水利工程中用作堤、壩基礎(chǔ)或邊坡反濾層已極為普遍。在沙石料緊缺地區(qū)，用土工合成材料做反濾層，更顯示出它的優(yōu)越性。因此通過把土工織物置于土體表面或相鄰土層之間，土中水分可以通過織物排同時織物可阻止土顆粒流失，以免造成土體失穩(wěn)（管涌），可代替砂、礫石等反濾層。

（4）排水作用

土工合成材料是良好的透水材料，無論是材料法向或水平向均具有較好的排水能力，能夠?qū)⑼馏w內(nèi)的水集聚到織物內(nèi)部，形成排水通道，排出土體。土工合成材料現(xiàn)己廣泛應用于土壩、路基、擋土墻建筑以及軟土基排水固結(jié)等方面。它與工程中的其他排水結(jié)構(gòu)充分配合，形成完善的排水體系，排除地下水、地表水和結(jié)構(gòu)中的多余水份。

（5）加筋作用 土工合成材料有較高的抗拉強度，將土工合成材料埋在土體中或路面結(jié)構(gòu)適當位置，可以分布土體或路面結(jié)構(gòu)應力、傳遞拉應力、限制其側(cè)向位移，增強它與土體或路結(jié)構(gòu)層材料之間的摩阻力，使土或路面結(jié)構(gòu)層———土工成材料復合體的強度提高，從而約束土體或路面結(jié)構(gòu)層的形，并抑制或減少土體的不均勻沉降，提高土體或路面結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性具有加筋功能。

（6）防滲作用

土工膜和復合型土工合成材料，可以作為各種工程的防滲材料。土工合成材料用于某一項工程會發(fā)揮主次作用，如公路的碎石基層與地基之間鋪放織物，一般說，“隔離”是主要的，“濾層”和“加筋”是次要的，“排水”是不甚重要的設(shè)計者合考慮，如選用光滑的土工膜來隔離，則可能引起路基中孔隙水壓力升高，造成路基失穩(wěn)。弱地基上修路，“加筋可能起控制作用。

三、土工合成材料在南水北調(diào)中線應急供水工程中的應用：

1、工程概況

南水北調(diào)京石段19標段樁號范圍為307+000～312+790.6，位于河北省曲陽縣境內(nèi)的支曹村、南杏樹村及辛莊村等附近，工程區(qū)為華北沖積平原，地形總體平坦，地面高程66.0～79.0m。

本標段所在區(qū)域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L氣候區(qū)，四季分明，冬季天氣寒冷干燥，春季氣溫回升快，風速大，蒸發(fā)量大，天氣干燥少雨；夏季氣候溫濕多雨，為河北省的雨季；秋季降雨量較少。據(jù)渠段附近氣象站資料統(tǒng)計，多年平均氣溫12.3℃，極端最低氣溫-19.2℃，極端最高氣溫41.7℃。多年平均風速2.1m/s，最大風速20m/s。多年平均無霜凍期189天，最大凍土深度66cm，穩(wěn)定凍結(jié)初日最早為11月29日，開始解凍日期最晚為3月9日。多年平均降水量524mm。

本渠段位于華北沖積平原，地形總體平坦。沿線范圍內(nèi)地面高程66.0m～79.0m。本渠段處于傾斜平原，其間夾河流地貌。

本渠段地表全部被第四系地層覆蓋，揭露的地層為第四系沖洪積層及人工堆積物。巖性多為黃土狀壤土、黃土狀砂壤土、砂壤土、壤土、粉砂、細砂、中砂、粗砂、礫砂、卵礫石；人工堆積(rQ)棄土、棄渣、人工堤防、路基等。

本渠段所處區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元為三級構(gòu)造單元的太行山隆起的東部邊緣。主要區(qū)域斷裂構(gòu)造有望都—新樂斷裂、石家莊斷裂、井徑—長冶斷裂、元氏斷裂、柏鄉(xiāng)斷裂、衡水斷裂。

本渠段地震動峰值加速度為0.05g，相當于地震基本烈度Ⅵ度區(qū)。渠段內(nèi)地下水的類型主要為孔隙水，主要賦存于第四系全新統(tǒng)的砂土及礫卵石含水層中。地下水埋深一般9.5m～15m，多屬潛水。地下水與地表水聯(lián)系緊密，具有較強或強的富水性和強透水性，部分具中等透水性。地下水對混凝土均無腐蝕性。

渠段內(nèi)凍土為季節(jié)性凍土，凍土厚度0.62m～0.66m。

2、土工織物應急處理技術(shù)

渠道采用明渠設(shè)計，梯形斷面，型式為上口寬53.6～57.1m，底寬18～21m，邊坡1：2，渠深8.9m，坡面長20m。正常水深7m，加大水深7.384m。渠道底板結(jié)構(gòu)型式自下而上為：土基面、5cm粗砂墊層、2cm厚的保溫板、防滲復合土工膜、8cm厚混凝土面層；渠道襯砌混凝土面板全部采用4m×4m分縫設(shè)計，底板縱縫全部是通縫設(shè)置，橫縫依次為半縫、通縫、半縫??，交叉布置，縫寬統(tǒng)一為2cm，半縫深度統(tǒng)一為6cm，通縫深度底板8cm。

由于特殊原因，渠道需提前臨時過水。由于時間緊迫，若按原設(shè)計施工將無法滿足過水要求。經(jīng)南水北調(diào)京石段指揮部及設(shè)計、監(jiān)理、施工單位四方會議研究決定，采取應急處理辦法，用無紡土工布結(jié)合混凝土錨固帶對開挖渠道進行防護加固處理，確保渠道按時供水。具體措施如下：

2.1施工方案

選用300g/m2無紡土工布（幅寬不小于6m），沿渠道縱向分別于坡腳及距上口1m處各設(shè)一道混凝土錨固帶，橫向間距30m；錨固帶截面尺寸30×30cm，采用C20一級配混凝土。

2.2土工布的鋪設(shè)方法

渠道大面積開挖完成后，采用人工開挖錨固槽，裝載機配合自卸車清運土方。土工布采用人工滾鋪，布面要平整，并適當留有變形余量。長絲或短絲土工布的安裝通常用搭接、縫合和焊接幾種方法。

2.3土工布的縫合

本工程采用專用縫紉機縫合。所有的縫合必須要連續(xù)進行（不允許點縫）。在重疊之前，土工布必須重疊最少150mm。最小縫針距離織邊（材料暴露的邊緣）至少是25mm。

縫好的土工布接縫最少1行線鎖口鏈形縫法。用于縫合的線應為最小張力超過60N的樹脂材料，并有與土工布相當或超出的抗化學腐蝕能力。

任何在縫好的土工布上的“漏針”必須在受到影響的地方重新縫接。必須采取相應的措施避免在安裝后，尖銳物質(zhì)進入土工布層。

2.4錨固帶混凝土澆筑

錨固帶為30×30cm、C20一級配混凝土，采用泵送法澆筑。泵管鋪設(shè)時應墊砂袋，泵管安裝、拆移、及抹面時應注意，防止對土工布造成破壞。

3、土工布鋪設(shè)的基本要求

3.1基層檢查：檢查基層是否平整、堅實，如有異物，應處理妥善。

3.2試鋪:根據(jù)現(xiàn)場情況，確定土工布尺寸，裁剪后予以試鋪，裁剪尺寸應準確。3.3接縫須與坡面線正交，縫合時縫合線應平直，針腳應均勻。

3.4在坡面上，對土工布的一端進行錨固，然后將卷材沿坡面放下以保證土工布保持拉緊的狀態(tài)。

3.5所有的土工布鋪設(shè)時都須用砂袋壓住，砂袋將在鋪設(shè)期間使用并保留到錨固槽混凝土澆筑時。

3.6縫合后應檢查土工布是否鋪設(shè)平整，是否存在缺陷。如存在不合要求的現(xiàn)象，應及時進行修補。

四、結(jié)論

通過采取應急方案，確保了本渠段在2008年9月28日（規(guī)定時間內(nèi)）成功通水。渠道過水后，經(jīng)聯(lián)合工作組沿線勘查，本渠段無水力沖刷破壞痕跡，渠坡未出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，渠道運行安全。并且本渠段還經(jīng)受住了08年嚴冬的考驗，開春解凍之后，聯(lián)合工作組再次對渠道沿線進行勘查，未發(fā)現(xiàn)土工布有凍裂破壞現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)明顯的冰排割裂損傷，渠道岸坡未發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。本應急方案取得了圓滿成功。

通過對土工合成材料在工程中應用的介紹,可得出如下意見:1)土工合成材料，尤其是新型的合成型材料,在工程中占有越來越重要地位。2)合成材料應用于邊坡表面防護,能夠提高邊坡的穩(wěn)定性和承載能力。3)合成材料應用于嚴寒地區(qū)，有較好的使用工況。4）由于合成材料的特性和價格上的雙重優(yōu)勢,應用前景廣泛。

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