土工合成材料应用精选(九篇)

第1篇：土工合成材料应用范文

关键词：土工合成材料公路工程应用

中图分类号：X734文献标识码： A

1．概述

土工合成材料作为一种相对新型的施工材料， 已经在欧美等发达国家得到了很成功的应用，目前在铁路、公路、建筑工程中也都得到了很广泛的应用。在公路工程中，土工合成材料通常会被应用于填挖交界处、排水、地基处理、防护以及加筋等重要的隐蔽工程上，而且取得了非常显著的效果。它具有造价低、适用性强、耐久性强，强度高以及耐腐蚀性强等优点。不仅在公路工程行业，而且在水利、铁道、岩土等工程等行业都到了广泛应用。

2．土工合成材料的种类

土工合成材料根据材质和特征的不同，目前可分为以下几中类型：

3 土工合成材料的功能

3.1隔离功能 土工合成材料将两种不同的建筑材料隔开来，也可把相同材料的不同粒径的材料隔开，避免两种材料相互混杂，或者受到外部作用力的时候不至于流失，能够保证所使用建筑材料的整体结构和功能。

3.2防护功能 当外部有比较集中的应力作用到土体上的时候，土工合成材料可以将应力从一种材料传递到另一种材料，从而起到减轻和分解的作用。防护功能主要有两种情况，一种是冲刷防护，另一种是坡面防护。

3.3 滤层功能 土工材料能够使土壤中的液体排出的同时，还可以防止在渗透力作用下的土或者其他颗粒流失，从而引起路基的不稳定性。

3.4排水功能 较厚的土工合成材料能够将土壤中的水分凝聚起来，通过材料的空隙沿着材料流出。

3.5加筋功能 主要是利用土工合成材料的抗拉性来改善土层的力学性能，将材料埋置在土体中，可增强地基的承载力，土基的整体受力，提高路基的整体强度和稳定性，从而能够起到加固路基，稳定土基的作用，土工格栅，由于土粒嵌入格橱孔口之内，产生较大的摩擦力，从而提高土体的强度。

3.6防渗功能 在公路工程施工过程中，土工合成材料由于它具有特殊的结构性能，可以按照工程的需要制成各种层厚，防渗性能也相当明显，在碎石层和路基之间加铺一层防渗土工合成材料，可以有效的起到隔离水份的作用。

4 土工合成材料在公路工程的应用

4.1用于道路面层与基层之间的柔性路面结构层 高等级公路要求“强基薄面”，将高模量的土工合成材料置于路面结构层中，可增大路面结构层的抗拉强度，减薄路面结构层的厚度，保持路面的结构完整性。

4.2用于临时道路 许多林区、海港、油田及一些军用的临时道路要通过水文地质条件不良的地区，采用避绕的方法需延长线路增大投资。将土工合成材料铺设在软弱的地基上，利用其良好的抗拉强度和变形特性，避免其上部的填料在荷载作用下与地基土相混淆，同时约束填料的侧向移动，保证填料层的相对刚度，将上覆荷载扩散到较大面积的地基上，减少地基所需承受的压力。临时道路完成使命后，由于软弱地基土工合成材料的隔离作用其上的填料可回收再用。

4.3用于排水 用软式透水管水平打人路堑边坡中，排除边坡内积水，将其铺设于道路中央分隔带中，进行分隔带排水。

4.4用于植被防护 用三维土工网垫进行路堤(堑)边坡的植被防护，也可将其铺在河岸、水库、池塘岸坡上防止边坡被冲刷，或利用土工织物袋装砂石及土工膜袋作护坡。

4.5用于护坡 用土工格栅和复合加筋带构筑加筋土挡墙和桥台或加陡路堤边坡，增强稳定性，也用于路堤边坡加强层。

4.6调节刚度 用土工格栅和土工网铺设于桥头、填挖交界处、新老路基结合部位，以谓节桥梁到路基的刚度，减小冲击力，防止桥头跳车及错台。

4.7用于软土路基加固处理 用塑料排水板代替砂井以加速软土地基的固结，提高地基承载力。或用土工织物、土工格栅、土工网结合碎石或砂砾垫层铺设于软土地基和路堤之间，利用其抗拉强度加筋软基路堤，保证路堤的稳定性。

4.8用于处理膨胀土和湿陷性路基 用不透水的土工膜作封闭层，使路基土含水量不发生大的变化。

4.9用土工膜铺设于冻融翻浆路段，保持温度稳定减小路基冻害，治理道路翻浆。

4.10用纤维土(土工材料聚酯丝和无粘性土混合)建造陡坡路基和挡墙，法国及英国道路中于70年代末就有先例。

4.11用超轻质填料(聚苯乙烯块EPS)筑路堤，铺在桥台和引堤交接处，以减小地基荷载，防止堤身出现过度沉降和沉降差，以及桥台和引堤交接处错台。

5 结束语

土工合成材料在我国公路工程中的应用时间虽然很短，但由于其施工方便、造价低廉、效果明显、技术可行等优点，因而得到了迅速的发展，已大量应用于路桥工程的各种场合。材料也从单一的土工织物发展到采用具有较高强度和模量的土工格栅、土工网和复合土工织物、玻纤网及土工垫的应用数量也在逐年增加。

参考文献：

[1]王银河， 江志超. 公路施工中土工合成材料应用的探讨[J].中国新技术新产品， 2012，（3）： 45.

[2] 尚福涛. 土工合成材料在公路软基中的应用技术探讨[J].道路工程， 2012， （6）： 47-48.

第2篇：土工合成材料应用范文

【关键词】 土工合成材料水工建筑物大港海堤应用

⑽薹男鸵约爸男退拇罄嘈?人工合成的聚合物是土工合成材料的原料。其功能包括防渗、保护、加筋、隔离、反滤排水等,同时以其造价低廉、施工简便、贮存运输方便、抗腐蚀、强度高、易搬运、重量轻等优点得到了广泛应用。土工织物是土工合成材料应用较为广泛的一种,将土工织物埋置于土体之中,按照不同设计功能可以发挥出不同的搏水、过滤、加筋等作用。因其施工方便 、重量轻、造价低廉 、体积小等优点,在水利、海港等许多基本建设工程中得到广泛的应用。本文主要介绍土工织物在天津大港油田港东海堤围海工程应用的情况。

1 工程概况

大港油田港东海堤围海工程地理位置在天津市南部约60km处的渤海湾西岸,其地理位置如图1所示。

由于钻采石油等的需要大港油田在沿海潮间带不断地在筑堤围海造陆,该工程是属于围海海堤向外的扩展部分工程。主要作用是大港电厂的粉煤灰存储、石油钻采和海产养殖。主体工程分为A、B、C三 区,平面布置如图2所示。A区工程动工于1987年7月,合拢于1989年5月,全部完工于1990年12月。为合拢后进行再围堤后填部分,主要包括两侧向海延伸的突堤和横向的岸堤 (主堤)。海堤高5.5m,总长约5km。南堤长175km、北堤长1.65km、主堤长1.55km,总围垦面积2.7km。是在极其复杂的海滩潮间带地区大港油田建筑的第一座大型海堤工程。B、C区工程目前还未进行开工建设进行。

2 土工布用于淤泥地基的主要作用:

2.1 地基表层的捧水垫层

主要是利用土工布较强的渗透性能,在饱和淤泥软土地基之上铺设土工布,土工布自身会形成一个良好的捧水面。由于筑堤填土荷载,就能将淤泥中的水分顺着这一通道排出,达到淤泥固结,强度提高的效果。本工程采用的是渗透系数为1．8×10-4m／s的土工布。采用深度3m范围内的淤质粉质粘土和流塑性淤泥进行固结计算,取固结系数Cv为3.0×104cm2／年,取渗透系数K为5×l0-8m／s,可计算出地基未铺土工布时的稳定沉降量为13.9m,完全固结所需时间为7.4年。铺设土工布淤泥堤基的固结被大大加速,把下部粉砂视作一弱透水层,按双面排水计算,仅需1.85年就完全达到堤基固结,经工程测量,沉降达到稳定经历了两年左右时间,此时地基固结度已达到90％以上,对应沉降量经计算为12.5m,实际测量值仅为0.85～1.47m,因此可以判断土工布还能够起到限制沉降发展的作用。

2.2 防止地基侧向位移

随着堤身的填高堤基会产生压缩沉降和侧内位移现象,土工布此时会受拉,承载了部分荷载,同时地基侧向位移也会受到土工布与地基土之间的摩擦阻力的约束。

2.3 扩散荷载

较大的延伸率是土工布具有的一大特性,这与荆芭一同类似一柔性筏片基础,这就使得土工布能够适应较大的沉降变形,由于荆芭片在铺设与土工布上方一层,就使得具有一定的刚度,也就能起到扩散填土载荷的效果。

2.4 使地基剪切破坏区和堤体拉力破坏区的贯通得到隔离

抗拉强度较高的土工布能将堤体和地基进行分隔,不但能够约束堤体向外侧变形,减少堤内拉力的破坏作用,而且能够使堤基塑性区的范围缩小,达到提高堤体的整体性和稳定性效果。

3 海堤工程断面设计

海堤主要采用的是斜坡式土堤结构,目的是适应软弱地基的沉降变形,按高潮位2m设计堤顶标高,校核标准为五十年一遇高潮位,设定为5.5m。按照港工规范设计坡比,外坡设计为折线形,上下部比例分别为为1∶2和1∶3,使结冰期斜坡的折冰作用得到增强,内坡为1∶2。堤顶宽定为10.5m,主要考虑到行车等要求。底宽42.6m。堤顶处设置的防浪墙主要用来防大潮时溅浪和壅高,墙顶高程为6.3m。迎水坡堤脚设置了6m宽的护坦用来防止淘刷。典型断面如图3所示。

粘性土料装袋用于填筑堤心,1.3m厚干砌片石用于护坡,主要防止波浪冲刷和淘蚀迎水坡。土工无纺布垫下,作反滤捧水。土工布上加设一层荆芭,用于保护土工布不被片石剌破。

4 工程施工

4.1 土工布垫层的铺设

在退潮4小时间隙内进行海堤施工,土工布铺于滩地表面垂直于堤轴线方向。大于堤宽 0.5m宽,布幅之问搭接宽度为0.2～0.4m．应注意平整,避免扭曲、折皱,土工布上再铺一层荆芭片,以增加层间摩擦力和土工布的刚度,同时避免土工布受力不均,编织袋装土堆砌镇压其上,编织袋装土堆砌镇压和土工布铺设同时进行,以防止土工布被潮水冲走。镇压顺序为先海堤内外两侧边端,后由堤中心向外扩展,流动状态的地表淤泥这样就能够被挤出,面后再填土筑堤。

4.2 堤心修筑

袋装土堤心用于修筑,围堰堆砌高度3.5m,高于高潮水位。围堰的迎水坡和背承坡用编织布袋装土堆砌2～3层,以防止潮水波浪冲刷。当地滩涂表面露出的粉土和粉砂被用作土料,主要成分为粉砂粒66～87％、粉粒19-26％、粘粒

4.3 堤外护坡的砌筑

围堤堆砌好后,一层土工滤布铺设在迎水坡面由上而下,铺设时应注意保持一定的松紧度。土工布铺设好后紧跟着做干砌石护坡,采用的是10-50kg的片石为原料,用于是防止土工布日晒光照的老化和被灌水打坏。

4.4 完成土堤断面

海堤被加高至设计高程,修填围堰内侧部分用素土分层夯实,加宽毒堤。海堤内侧因此变为陆地,施工设备得以进入场地,工程建设速度得以加快。

5 工程使用效果和观测情况

两次海堤标高测量于1991年6月和l1月分别进行,堤顶标高的高程基本上稳定在5.28～5.37m之间,说明工程建设至今,沉降已基本稳定。各堤段沉降量不同,这是因为表层淤泥质土层的厚薄不同。南北堤为1.47m．东堤为0.85m,但堤身并没有因此断裂,地基和堤坡整体滑动现象也没有出现。土工布处理淤泥地基良好的技术效果得到显现。另外,经济效益也是十分显著的,3200万元,土工布铺设的投资费用约114万元,占占工程总投资的3.32％,相比较抛石方案,节省投资670多万元,施工工期也仅用了58天 。

6 结语

综上所述,作为新型材料,土工合成材料在水工建筑物的施工过程中所起到的作用是举足轻重的,它不仅能够使水工建筑物结构更为合理,同时有效降低了工程造价,取材方便。具有投资少、施工方便、见效快、工程质量可靠、工期短等特点。通过在大港海堤工程中的实际应用,更为土工合成材料得到进一步的发展与应用打下了坚实的基础。

参考文献:

第3篇：土工合成材料应用范文

关键词：土工合成材料；加固；软土地基；应用

中图分类号： TU441 文献标识码： A

土工合成材料是应用于岩土工程的、以合成材料为原材料制成的各种产品的统称。土工合成材料的原材料是高分子聚合物，他们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成，再进一步加工成纤维或合成材料片材，最后制成各种产品。制成土工合成材料的聚合物主要由聚乙烯（PE）、聚酯（PER）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。目前被广泛应用与软土地基处理中。

1 土工合成材料的种类

土工合成材料分为以下四大类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。

1.1土工织物

是一种透水性材料。根据制造工艺不同，可分为有纺型土工织物、编织型土工织物、无纺型土工织物。

1.2土工膜

是一种基本不透水的材料。根据原材料不同，可分为聚合物和沥青两大类。为满足不同强度和变形需要，又有不加筋和加筋的区分。

1.3土工复合材料

是两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的制品。这类制品将各组合料的特性想相结合，以满足工程的特定需要。常见的种类有复合土工膜、塑料排水带、软式排水管等。

1.4土工特种材料

是为工程特定需要而生产的产品，品种多，常见的种类有土工格栅、土工网、土工格室等。

2 土工合成材料的性能

表征土工合成材料的性能指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性指标。

2.1 物理性能指标

物理性能的主要指标有单位面积质量、厚度、孔隙率。单位面积质量通常是指土工织物每平方米的质量。厚度是指土工织物在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离。孔隙率定义为非织造土工织物所含孔隙体积与总体积之比。

2.2 力学性能指标

力学性能的主要指标有抗压强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强苏、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。其中抗拉强度是主要指标。

2.3 水力性能指标

水力性能指标主要为等效孔径和渗透系数，是土工织物两个很重要的特性指标，是反滤和排水功能中的重要指标。

2.4 土工合成材料与土相互作用性能指标

土工合成材料与土相互作用性能指标包括土―织物界面摩擦系数、土―织物渗透特性。

2.5 耐久性能指标

耐久性能指标主要有耐磨、抗紫外线、抗生物、抗化学、抗大气环境等多种指标。

3 作用机理

土工织物在加固软土地基中具有反滤、排水、防护、加筋、隔离等功能。

3.1反滤。土工织物具有细小的孔隙通道，将其置于土体表面或相邻土层之间，水可通过织物，而土粒被阻挡住，从而避免土粒过量流失而造成的土体破坏及由于孔隙水压力升高而造成的土体失稳。

3.2排水。有些土工织物可在土体中形成排水通道，把土体的水分汇集起来，沿着材料的平面排出土体外。较厚的针刺无纺土工布和一些具有较多孔隙的复合土工布都可以起排水作用。目前在港口工程中已广泛使用。

3.3防护。用土工织物填充袋筑堤、用土工网石笼护坡棱体、用土工织物软体排护坡、固滩等可起到防护作用。

3.4加筋。所谓加筋，即讲土工织物按照一定的方式埋入土中，使土工织物与土之间良好地结合，可扩散土体应力，传递拉应力，增强土体与筋材之间的摩擦力并限制土体侧向位移，增加土体的抗剪强度，从而提高土体及有关建筑物的稳定性。

4 土工合成材料在加固软土地基中的应用

土工合成材料加固软土地基，有两种作用：一是起加筋补偿作用，提高软土地基的承载力。二是起排水固结作用，加速软土地基排水固结。地基加筋补强宜选用强度较高、延伸率较小的机织土工织物或土工栅格；加速地基排水固结宜选用塑料排水带或袋装砂井。

4.1 加筋补强作用

机织土工织物或土工栅格对软土的加筋补强作用主要体现在水平加筋上。复合地基中，机织土工织物或土工栅格主要处于受拉状态下，在产生拉伸应力的同时，对土体产生了一个类似于侧向约束压力的作用，使得复合土体具有较高的抗剪强度和变形模量。也就是说由于机织土工织物或土工栅格有较高的强度和韧性等力学特性，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当地基可能产生剪切破坏时，铺设的机织土工织物或栅格将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。当受到集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高弹性模量的土工织物受力后将产生一部分垂直分力，抵消部分荷载。

4.2 排水固结作用

塑料排水带或袋装砂井内部具有排水通道间，具有良好的三维透水性，能使水沿内部的排水通道迅速流出，还可使水经过它们的平面迅速沿水平方向排走。构成水平排水层土工织物与其它排水材料（塑料排水板）共同构成的排水系统，可加速软土地基的排水固结，提高地基承载力等。

5 设计检算

5.1 稳定性验算

根据软土层分布情况不同，稳定性验算分为：深层圆弧滑动破坏、浅层平面滑动破坏和路堤整体滑动破坏。

5.1.1 深层圆弧滑动破坏

深层圆弧滑动破坏：当软土层较厚，土坡失稳可能是沿某一圆弧面滑动的，深层抗滑稳定一般采用传统的圆弧条分法检算。

注意：在采用一层以上加筋材料时，每二层间应铺一定厚度的透水材料。

5.1.2 浅层平面滑动破坏

当软土层较薄，其下为硬层，则上述滑动圆弧不易切入下卧硬层，因而可能产生浅层的平面滑动。浅层滑动可能有三种形式：一是土坡的一部分沿加筋材的顶面滑动；二是土坡的一部分连同部分软土沿下卧硬层的顶面滑动；三是加筋材底面与下卧顶面间的部分软土被挤出。三种形式中给出最小安全系数的一种是最可能发生滑动的情况。平面滑动验算采用一般的极限平衡法求取安全系数，这里不再赘述。

5.1.3 路堤整体滑动破坏

路堤整体滑动破坏的情况就是滑动圆弧在土工织物铺设范围以外产生滑动。此时就是在稳定性验算中没有土工织物的拉力P产生的稳定力矩。

注意：计算中应保证加筋材料不被拉断，才能发挥加筋的作用。并且根据经验，要求加筋材顶面的摩阻力的大小不能超过加筋材料在下列应变时的抗拉力。

5.2 复合地基承载力计算

第4篇：土工合成材料应用范文

关键词：土工合成材料；围垦工程；应用

中图分类号：S277文献标识码： A

1. 土工合成材料

1.1 土工合成材料含义

目前，随着科技水平的不断提高，相关研究者将各种不同的化学材料进行综合，研制出了土工合成材料，并将其应用在岩土工程中。土工合成材料中的原材料主要包括塑料、纤维、橡胶等，将这些直接放置在土质结构中，可以对土质结构起到一定的保护作用。因其效果好，因此受到业界人士的广泛关注，在扩大其适用范围的同时还不断改革，研制出土工膜、土工织物以及土工复合材料等。这些材料因具有施工简便、耐腐蚀能力好、自重轻、性能好、成本低、强度高等优点而被广泛应用在水利工程的建设当中。

1.2 土工合成材料的使用范围

在当前的工程施工中，土工合成材料的使用范围相对较广。土工合成材料正是具有较好防渗性、耐腐蚀性的材料，且其非常适合在土木工程或岩体工程中使用，因而在水利工程中的多项工程中都可以应用，如渠道、坝体结构、防渗墙结构等等所有对结构防渗有较高要求的工程施工中。一般来讲，土工合成材料在水利工程的基层施工中应用最为广泛。这是因为采用这种施工材料，不但可以进一步提高工程的施工质量和整体性能，而且还具有很高的节能环保价值，对于促进水利事业的可持续发展也具有重要意义。同时还可以增大水资源利用效率，减少水资源浪费，做到真正的高效节能。

2. 工程实例

某围垦工程是某市最大的在建围垦项目，由北堤、顺堤、艚堤，施工便道，北闸、琵琶闸组成，围垦按五十年一遇标准建设。主堤长度13.1，最高处9.2m，最宽处120m，围区总面积28.96km2，概算总投资9.5亿元。两围堤地质勘察均为淤泥层、淤泥质土、粉质粘土、细砂、粘性土、全风化花岗岩，其中淤泥质土层厚达到10～18m，该层承载力低，沉降变形大，承载力特征值30KPa，压缩系数2.21KPa-1，抗剪强度内摩擦3.1倍，凝聚力3.3KPa呈流塑状态，容易引起沉降变形及抗滑稳定。

3. 土工合成材料的作用

3.1 过滤作用

由于土工合成材料具有良好的过滤性和透水性，因此在工程中得到了广泛应用。把土工合成材料铺设在土体表面或者两相邻土层之间，这种安装方法允许土体中的水流和气体经过土工合成材料自由排出而阻止土颗粒移动，可有效防止因土颗粒流失而造成的土体破坏，同时还避免了因土体中的气或水排不出造成的孔隙水压力升高的情况。传统的过滤材料是透水的砂石料，随着社会的发展和工程实践经验的丰富，现在大多用土工织物来代替，或者把土工织物和砂石料结合起来使用。

3.2 排水作用

具有排水作用的土工合成材料一般具有多孔隙的特点，利用这个特点，可把这种材料放置在土体中用来汇集水分，并将水排出土体。根据工程实践的需要，现在制成的具有排水作用的合成材料不仅可沿垂直于平面的方向排水，也可沿平行于平面方向排水，即具有了水平排水功能，这种功能的出现大大扩展了这种材料的应用范围。现在这种材料已广泛应用于土坝，挡土墙等水工建筑物中。

3.3 防渗作用

土工合成材料中起到防渗作用的主要是土工膜，它是将普通的土工合成材料表面涂一层树脂或橡胶等不透水材料，或将土工合成材料与塑料薄膜复合在一起而制成的产品。土工膜大多是将薄型无纺布与薄膜复合而制成的，按工程需要可以分为多种形式，主要包括一布一膜、二布一膜或三布一膜3种。在制作过程中可按工程实际需要来选择无纺布和塑料薄膜的厚度，但一般选用较厚的无纺布与薄膜复合。其中，塑料薄膜起防水、防渗作用，而无纺布则起导水作用，充分利用了两种材料的特性，所以土工合成材料可以起到很好的防渗作用。

3.4 加筋作用

土工合成材料的加筋技术总体来讲，主要包括加筋支挡结构、加筋陡坡和软土地基加筋3个方面。我们知道，土体颗粒具有一定的抗剪切性和抗压缩性，但它们的抗拉强度却是非常低的，为了改善土体的抗拉强度与变形性能，在工程实践中经常在土体内铺设或加入土工合成材料，这种施工方式很好的控制了土体的变形，增加了土体的稳定性，减少了工程中的安全隐患。

以上的工程实践充分利用了土工合成材料高抗拉强度和低破坏变形率的特点，这就是土工合成材料的加筋作用。在工程中土工合成材料这种作用主要体现在3个方面:

（1）可以应用于土石坝、河堤的建设等工程实践中，主要起到加固软弱地基、隔离和过滤作用。

（2）增加施工过程中回填与开挖边坡的稳定性。

（3）在挡土墙的回填过程中起到加筋作用，或者用来锚固挡土墙的面板。

3.5 隔离作用

在工程中，经常会出现不同的粒料层之间相互掺混的现象，使得这些粒料失去了它们应有的效果。利用土工合成材料的隔离作用，工程师们把这些材料铺设在不同的粒料层之间，有效的解决了掺混问题，大大提高了施工的效率和效果。在软弱地基上铺设碎石粒料基层时，在它们中间铺设土工织物，可有效防止层间出现土料相互侵入的现象并且能很好的控制土体的不均匀沉降。土工合成材料的隔离作用主要体现在土石坝、河堤等软土地基处理过程中。

3.6 防护作用

土工合成材料的防护作用主要体现在可以消减人类活动、自然现象和周围环境的变化对堤坡和岸坡等水工建筑物造成的危害。由于土工合成材料可以有效消除应力集中现象，也可起到应力传递作用，使应力分解，防止土体受外力作用破坏，因此在水利工程中，土工合成材料的防护作用得到了广泛应用。在被保护的水工建筑物表面覆盖一层具有良好反滤性能的土工织物，并在上面铺设一定的盖重，可有效地保护该建筑物表面不受水流和波浪等因素的破坏，与传统的护坡材料具有相同的护坡效果。

4. 质量控制措施

(1)土工布铺设前， 场地的杂物应清除干净，沿堤每隔100m横直向设伸缩节，同时对石墙体外露部位的尖角棱体进行修整，布体用细钢筋锚固在竹围上；

(2)土工布铺设平行于堤轴线，横直向机缝连接，搭接宽度不小于10cm。提倡双线连接法和三线连结法；

(3)土工格栅接缝垂直于堤轴线，一般情况下重叠1～2格连接，U 型钉对角插入或者尼龙扣双向对角锁紧；

(4)土工格栅较坚韧，按设计要求长度尺寸进料，在铺设中还应采取适当措施如：内外压边、竹桩定位、铁丝牵固等方法，防止格栅位移；

(5)基础抛石时还应对抛石基础的土工格栅采用碎石铺设或者石粉铺设，以利对格栅的保护；

(6)应加强对进场材料质量的检验，由于土工合成材料种类多种多样，生产厂家也很多，产品规格型号千差万别，因此对进场的材料应严格按照设计要求的规格、型号及技术参数进行检验，经有资质的检测单位检测合格的材料才可以进场使用；

(7)土工合成材料是高分子聚合材料，其在运输、储存、保管的环节应做好防晒工作，经太阳暴晒的材料十分容易老化而使强度大大降低、寿命大大减短；

(8)土工合成材料多种多样，功能也不尽相同，施工时应该按照相应的规程规范进行，应特别处理好材料的连接部位。

结语

土工合成材料可提高地基承载力、减少堤围沉降量、缩小堤围变形、施工工艺简单、质量容易控制、工程造价低廉的特点， 现已成功应用于软基的围垦工程。

参考文献

[1]姜洪华.水利工程中土工合成材料的应用及施工[J].科技创业家，2013，21:7.

第5篇：土工合成材料应用范文

土工合成材料分为四类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。近几年，在水利工程中使用较广泛的是土工织物、土工膜、土工复合材料。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，其中，针刺无纺土工织物，具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点，在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好，垂直渗透系数小于1×10-11cm/s，价格便宜，但其cbr顶破强度较低，对于防渗要求较高的工程部位不宜使用，一般常用于坝基垂直防渗。土工复合材料是将两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品，品种繁多，功能各异，其中复合土工膜具有防渗和排水双重作用，在大坝工程中应用较广泛。

近几年，土工合成材料的生产厂家越来越多，生产规模愈来愈大、品种繁多，质量基本上都可以达到国家标准；其次，对土工合成材料的 研究 也日益深入，制定的许多国家标准或规范，为该材料的推广提供了技术依据，土工合成材料的研究、生产、设计逐步走向了成熟。下面简要阐述土工合成材料在新建堆石坝及病险库加固中所取得的成功经验，以飨读者。

1、复合土工膜在堆石坝的应用

博斯塘水库位于新疆木垒县境内。该水库为山区拦河水库，属小（ⅰ）型水库，坝型为复合土工膜防渗堆石坝，坝轴线长186m，最大坝高37m，坝顶宽5m，前坝坡1：1.65，后坝坡1：1.45、1：1.55两级。坝址两岸基岩裸露，岩性为安山岩，较坚硬，抗风化能力强，部分阶地上有数米厚的坡积物。河床砾卵石层厚12～14m，下部为安山岩。溢洪道位于右坝肩山脊垭口处，为正槽开敞式，均在岩体内开挖。筑坝材料大部分采用溢洪道爆破开挖出的安山岩岩渣，不够部分采用河床砂砾石料。坝基采用人工浇筑混凝土防渗墙防渗，施工方式为大开挖。

坝体前坝坡的复合土工膜与坝基混凝土防渗墙及两坝肩混凝土趾板锚固在一起，共同形成前坝面的防渗系统。坝体为透水性很强的爆破料组成，渗透系数一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低坝体内的浸润线高度，利于坝体的抗滑稳定安全。

前坝坡面由下而上主要由无砂混凝土（下垫层）、复合土工膜、苯板（上垫层）、混凝土板护坡构成。下垫层采用透水性较强的无砂混凝土，最小厚度8cm；上垫层采用保温性能及平整度较好的苯板，厚度2cm；苯板上部为边长0.60m、厚10cm的六边形钢筋混凝土模框，框内现浇c20素混凝土，模框之间干靠，有利于坝面排水。

因此，该坝体防渗效果的好坏关键是复合土工膜自身的防渗效果及其与周边连接的可靠性。

复合土工膜自身的防渗效果主要取决于土工膜的物理力学指标及接缝的质量。根据承受的水压力和下垫层，经 计算 ，复合土工膜采用两布一膜（300g/m 2 /pe0.5/250g/m 2 ），其物理力学指标为：抗拉强度19kn／m，延伸率53.6％，cbr顶破强度3.41kn，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s，幅宽4.0m.施工中，一般都要对工厂内生产的土工膜进行拼接，接缝的质量好坏直接 影响 土工膜的防渗性能和抗拉强度，因此，必须严格按照技术规程进行施工。

土工膜铺设前先进行下垫层无砂混凝土的施工，然后将卷成捆的土工膜沿坝坡由下而上纵向铺放，铺设应平顺，松紧适度，予留大约1.5%的余幅，以免受拉破坏。土工膜展开平整后即可进行拼接。拼接一般采用热熔焊法，该 方法 焊缝的抗拉强度较高，质量较好。焊接采用自走式热熔双缝焊机，根据膜材种类、厚度和室外气温选择合适的焊接温度及行走速度，先在现场采用小块土工膜进行试拼接，待焊接质量稳定后再进行实际焊接操作。热熔焊法焊缝形式为直缝双道，每道宽度1cm，间隔1cm，焊缝处土工膜搭接宽度约10cm.

土工膜焊接完成后，必须进行接缝检测。一般先进行目测，观察有无漏接，接缝是否有烫损、褶皱，是否拼接均匀等，目测合格后采用真空法或充气法进行最终质量检测及评定。（1）真空法：主要设备有吸盘、真空泵和真空计。检测时将待测部位刷净，涂肥皂水，放上吸盘，压紧，抽真空至负压0.02mpa～0.03mpa，关闭气泵。静观约30s，观察吸盘顶部透明罩内有无肥皂水泡产生和真空度有无下降，如有，表示漏气，应予补救。（2）充气法：将焊缝之间的空腔两端封死，插入气针，充气至0.05mpa～0.20mpa（视膜厚选择），静观0.5min，观察压力表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应进行修补。其次，还需进行土工膜的抽样测试。约1000m 2 取一试样，作拉伸强度试验，要求焊缝强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。土工膜表面的无纺布可采用手提缝纫机缝合，以保护土工膜。对于质量不合格的焊缝可采用塑料焊枪或电烙铁重新补焊。

复合土工膜周边连接的可靠性，主要是指复合土工膜与坝基混凝土防渗墙、坝肩混凝土趾板及防浪墙的连接。混凝土防渗墙底部及两坝肩趾板与基岩面接合面均需进行水泥灌浆，防止防渗墙底部或趾板与基岩面接合面处渗水，灌浆完毕后，进行压水试验，合格后才能进行下一道工序。复合土工膜与防渗墙、趾板及防浪墙联结采用扁铁和膨胀螺拴锚固连接，为了保证复合土工膜具有一定伸缩能力，周边均设伸缩节。

施工时由于土工膜在坝面上易于滑动，因此，在无砂混凝土表面每隔5m，刷热沥青两道，面积约0.5m 2 ，将复合土工膜粘结在上面，这样，既不妨碍膜后无纺布的透水性又增大了膜的抗滑能力，收到了很好的效果。

该工程1998竣工开始蓄水，经过近6年的运行，坝顶最大沉降变形6cm，坝后地面干燥，无渗流溢出，坝后坡测压管内浸润线低于河床砂砾石层表面3m左右，达到了设计预期效果，复合土工膜防渗效果明显，工程取得了成功。

2、土工合成材料在病险库加固中的 应用

近几年，全国各地的病险水库由于年久失修，管涌或者溃坝的事故时有发生，造成了巨大的 经济 损失。病险库数量多，施工条件复杂，工期短，将质量轻、运输方便、施工简易的土工合成材料正确推广应用到病险库加固当中，具有深远意义。

白土坑水库位于新疆玛纳斯县境内，为中型平原水库，始建于1962年。坝轴线长7.0km，坝型为均质土坝，最大坝高7.00m，上游坝坡1：2，采用小型砼板护坡，下游坝坡1：1.5～1：2.0不等，坝顶宽度2～4m，坝后无滤水坝脚。坝体填筑质量较差，干密度值平均仅为1.43g/cm3，渗透系数6.4×10-4cm/s，长期处于软塑状态，坝体内浸润线高，坝体渗水严重，坝后形成大片沼泽湿地，后坝坡脚有发生管涌或流土的渗透破坏危险，大坝上下游坝坡抗滑稳定 计算 均不满足规范要求。大坝坝基未做任何处理，坝基2～4m以上为粉砂与粉土层，渗透系数较大0.79×10-4cm/s，以下土体结构性较好，渗透系数在1.27×10-5～6.48×10-6cm/s，为较好的隔水层。该水库多年来，一直低水位运行，达不到原设计标准。2001年大坝安全鉴定为三类坝，属病险库，需进行除险加固。

鉴于该水库坝型为均质土坝，且为老坝体加固，因此在前坝坡上铺设复合土工膜进行防渗，该 方法 简单易行、施工速度快、可以有效降低坝体内的浸润线高度，增大坝体内的干燥区，提高土体内摩擦角，从而提高坝体的抗滑稳定安全性。坝基进行垂直铺塑，塑膜与坝面复合土工膜连为整体。后坝坡按1：2.25培厚，新老坝体间设褥垫式排水体。

根据承受的水压力和下垫层，经计算，前坝面的复合土工膜采用两布一膜（200g/m 2 /pe0.5/200g/m 2 ），其物理力学指标为：抗拉强度18kn／m，延伸率56.4％，cbr顶破强度2.8kn，垂直渗透系数1.0×10-12cm/s，幅宽6.0m.先将已损坏或脱落的原砼护坡板用细石混凝土填补平整，再铺7.5cm厚细砂垫层，然后铺复合土工膜，膜上铺75cm厚的砂砾石防冻层，再浇筑20cm的混凝土护坡板。复合土工膜上部折埋在坝顶附近，下部与垂直铺塑膜焊接在一起。（图4）复合土工膜的拼接方法同前述。

坝基垂直铺塑是一种新的浅基础防渗技术，铺塑深度可达8m左右，开沟宽度只有20多厘米，是解决水库浅层透水地基渗漏严重及延长渗径减小坝后坡脚渗透比降的有效方法。垂直铺塑适用于粉土地基；对于粉砂地基施工中必须做好泥浆固壁，施工速度要快，否则易塌壁。铺塑塑膜采用厚0.3mmpe膜，设计深度应深入粘土层内1.0m，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。铺塑机先将基土破开，然后将事先卷绕在钢管上的塑膜垂直放入槽内，由铺塑机牵引向前移动。钢管上的塑膜用尽前应予留1.5倍的槽深长度，将塑膜拿出沟槽，洗净擦干后用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的塑膜补漏，可采用pvc胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，春秋季固化时间不少于12h，要求粘贴牢固、均匀、可靠。塑膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。坝基铺塑塑膜上部要与前坝坡的防渗复合土工膜焊接，形成完整的防渗体，降低坝体内浸润线，增加坝体稳定，达到除险目的。

该水库原下游坝坡脚未设滤水坝脚，鉴于后坝坡培厚，因此，在新老坝体间设坝体内褥垫式排水体。采用重量轻、铺设方便、造价低的无纺布代替反滤料，无纺布上部压天然级配的砂砾石料（含泥量<8％）。无纺布的选择对反滤效果有很大的 影响 ，应按照保土性、透水性、防堵性三个原则进行设计选型，详见《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》，根据计算结果，选择400g／m 2 的针刺无纺布。无纺布的接缝采用搭接形式，搭接宽度不小于10cm.

白土坑水库2001年底除险加固全部完工，经过两年的运行观察，防渗效果较明显，坝后积水或沼泽消失，地下水位降低至1.5m以下，水库达到了设计要求，取得了巨大的经济效益和 社会 效益。

3、土工合成材料在施工中应注意的 问题

（1）运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损，远离火源，周围不得有酸、碱等腐蚀性介质，不得长期曝晒和直立。

（2）材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接，每完成一道工序应按设计要求及时验收，合格后，方可进行下道工序。

（3）施工场地应平整干净，防止损坏土工膜；铺设应平顺，松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。

（4）铺设人员不得穿硬底鞋操作。

（5）尽量采用宽幅，使膜在施工时接缝最少；每卷材料的重量不宜超过1t；膜与膜相连时，应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜，低坝应平行于坝轴线铺膜，以减少拼接量；接缝应尽量与最大拉力方向平行。

（6）垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工，pe塑膜施放速度应迅速，防止槽孔坍塌，影响铺塑效果。

第6篇：土工合成材料应用范文

【关键词】土工合成材料；工艺；操作要点；分析

1. 前言

（1）土工合成材料地基系在土工合成材料上填以土（砂土料）构成建筑物的地基，土工合成材料可以是单层，也可以是多层。一般为浅层地基。土工合成材料为岩土工程和土木工程中所应用的高分子聚合物材料的总称。

（2）土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，土工合成材料具有过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护等六大功能及作用。目前国内已经广泛应用于建筑或土木工程的各个领域。

（3）土工合成材料适用于加固软弱地基，使之形成复合地基，可提高土体强度，显著地减少沉降，提高地基的稳定性、用于作档土墙后的加固；用于公路、铁路路基作加强层，防止路基翻浆、下沉；用于堤岸边坡，可使结构坡角加大，又能充分压实，可代替砂井。此外.还可用于河道和海港岸坡的防冲；水库、渠道的防渗以及土石坝、灰坝、尾矿坝与闭基的反滤层，可取代砂石级配良好的反油层，达到节约投资、缩短工期、保证安全使用的目的。

2. 土工织物的作用

在土工合成材料中土工织物的优点是质地柔软而重量轻，整体连续性好，施工方便，抗拉强度高，耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好。无纺型的当量直径小，反滤性好，它能与土很好地结合。

3. 施工工艺流程

土工合成材料地基的施工工艺流程如下：

土工合成材料验收土工合成材料加工基层处理检查土工合成材料铺放检查压载稳定表面保护回填验收。

4. 施工操作要点

4.1基层处理。

（1）铺放土工合成材料的基层应平整，局部高差不大50mm。清除树根、草根及硬物，避免损伤破坏土工合成材料：

（2）对于不宜直接铺放土工合成材料的基层应先设置砂垫层，砂垫层厚度不宜小于300 mm，宜用中粗砂，含泥量不大于5%。

4.2土工合成材料铺放。

（1）首先应检查材料有无损伤破坏。

（2）土工合成材料须按其主要受力方向铺放。

（3）铺放时应用人工拉紧，没有皱折，且紧贴下承层。应随铺随及时压固，以免披风掀起。

（4）土工合成树料铺放时，两端须有富余量。富余量每端不少于1000mm，且应按设计要求加以固定。

（5）相邻土工合成材料的连接，对土工格栅可采用密贴排放或重叠搭接，用聚合材料绳或棒或特种连接件连接。对土工织物及土工膜可采用搭接或绕接。

（6）当加筋垫层采用多层土工材料时，上下层土工材料的接缝应交替错开.错开距离不小于500mm。

（7）土工织物、土工膜的连接可采用搭接法、缝合法和胶结法。连接处强度不得低于设计要求的强度。

A.搭接法：搭接长度3001～000 mm，视建筑荷载、铺设地形、基层特性和铺放条件而定。一般情况下采用300～500mm。荷载大、地形倾斜、基层极软，不小于500 mm，水下铺放不小于1000mm。当土工织物、土工膜上铺有砂垫层何不宜采用搭接法。

B.缝合法：采用尼龙或涤纶线将土工织物或土工膜双道缝合，两道缝线间距10～25mm。

C.胶结法：采用热粘接或胶粘接。粘接时搭接宽度不宜小于100mm。

（8）在土工合成材料铺放时，不得有大面积的损伤破坏。对小的裂缝或孔洞，应在其上缝补新材料。新材料面积不小于破坏面积的4倍，边长不小于1000mm。

4.3回填。

（1）土工合成材料垫层地基，无论是使用单层还是多层土工合成加筋材料，作为加筋垫层结构的回填料，材料种类、层间高度、泥压密实度等都应由设计确定。

（2）回填料为中、粗、砾砂或细粒碎石类时，在距土工合成材料（主要指土工织物或土工膜）80mm范围内，最大粒径应小于60mm，当采用粘性土时.填料应能满足设计要求的压实度并不含有对土工合成材料有腐蚀作用的成分。

（3）当使用块石做土工合成材料保护层时.块石抛放高度应小于300mm，且土工合成材料上应铺放厚度不小于500mm的砂层。

（4）对于粘性土，含水量应控制在最佳含水量的±2%以内，密实度不小于最大密实度的95%。

（5）回填土应分层进行，每层填土的厚度应随填土的深度及所选压实机械性能确定。一般为100～300mm，但筋上第一层填土厚度不小于150mm。

（6）填土顺序对不同的地基有不同要求：

A.极软地基采用后卸式运土车，先从土工合成材料两侧卸土，形成戗台，然后对称往两戗台间填土。施工平面应始终呈“凹”形（凹口朝前进方向）。

B.一般地基采用从中心向外侧对称进行。平面上呈“凸”，（突口朝前进方向）。

（7）回填时应根据设计要求及地基沉降情况控制回填速度。 质量验收规定

5.1检验数量。 每单位工程不应少于3点，1000mm2至少应有1点，3000m2以上工程每1000m2至少应有1点，每独立基础下至少应有1点，基槽每20延米应有1点。

5.2基本要求。

（1）施工前应对土工合成材料的物理性能（单位面积的质量、厚度、比重）、强度、延伸率以及土、砂石料等做检验。土工合成材料以100m2为一批，每批应抽查5%。

所用土工合成材料的品种与性能和填料土类.应根据工程特性和地基土条件，通过现场试验确定。垫层材料宜用粘件土、中砂、粗砂、砾砂、碎石等内摩阻力高的材料。如工程要求垫层排水，垫层材料应具有良好的透水性。

（2）施工过程中应检查清基、回填料铺设厚度及平整度、土工合成材料的铺设方向、接缠搭接长度或缝接状况、土工合成材料与结构的连接状况等。

土工合成材料如用缝接法或胶接法连接，应保证主要受力方向的连接强度不低于所采用材料的抗拉强度。

（3）施工结束后，应进行承载力检验。

（4）土工合成材料地基质量检验标准应符合表3规定。

参考文献

[1]王靖涛，丁美英，李国成，桩基础设计与检测，[M].武汉：华中科技大学出版社，2005.

第7篇：土工合成材料应用范文

一、前言

如今土工合成材料已经遍布我们生活的各个角落，土木合成材料拉伸强度、伸长率的高低也密切关系到我们许多设施的质量，因此对土木合成材料进行试验来探讨温度和湿度对拉伸强度、伸长率的影响是必须的。不同的项目工程对土木合成材料有不同的要求，土工合成材料在我国广泛应用。随着技术水平的不断发展，该项技术也更加成熟。

二、土工合成材料的概述

土工合成材料的总称是土木工程应用的合成材，是一种建筑复合材料，一般是以人工合成的聚合物为原料制造的产品，这些聚合物包括塑料化纤等。土工合成材料一般大量应用于岩土工程和土木工程中，其作用是将这些材料置于土体内部和各种土体之间，用来加强和保护土体免收破坏的作用。

土工合成材料的原材料是从石油、煤和天然气中提炼化学物质然后制成的高分子聚合物，再对这些材料进行加工最后制成纤维和材料片材直至成品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、聚苯乙烯（EPS）等。土工合成材料之所以被广泛应用是因为其具有重量轻、方便施工、耐腐蚀、质优价廉等特点。

三、土工合成材料的特点

土工合成材料具有隔离、防渗、反滤、排水、防护、加筋等作用，广泛应用于路、桥与支挡工程、闸、坝工程、护岸工程、港湾及海岸工程、防汛抢险工程、地下工程、农田水利工程、环境工程、建筑工程等领域。在生态保护方面，无论是作为一种防护结构，还是作为生态辅助措施，土工合成材料都发挥了积极的作用。应用土工合成材料作为防护结构，有利于维护河渠岸坡的稳定，防止水土流失，同时，它的多孔隙性还有利于构建适宜生物生存的生境条件，保护生物多样性和生态完整性。应用土工合成材料作为生态辅助措施，可形成生物通道、生物浮岛、生物沉床等生态结构措施，既有利于生物多样性保护，又有利于提高沟渠的自净能力，改善水质。

四、土工合成材料拉伸试验的影响因素分析

1、试验材料

本次试验研究采用的石英砂由10～20目及20～40目的石英砂按照质量比例3：1拌匀混合而成，控制砂密度为1.6g/cm3.试验研究采用6种不同类型和规格的土工合成材料，其中3种为无纺土工织物，分别记为GT1、GT2、GT3；1种为有纺土工织物，记为GT4；1种为玻纤土工格栅，记为GG5；1种为塑料土工格栅，记为GG6。

2、试验结果分析与讨论

（1）法向应力水平对试验结果的影响

根据不同条件下材料的拉伸试验结果，可得材料在不同延伸率时的拉伸割线模量.图1和图2分别为不同法向应力下GT2和GT4的侧限拉伸曲线及割线模量随伸长率的变化曲线.从图1和图2可以发现：法向应力的侧限作用对GT2（无纺土工织物）和GT4（有纺土工织物）的拉伸特性均有较大的影响，即与空气中拉伸曲线相比，侧限作用下相同伸长率对应的单宽负荷和割线模量均有较大的增长；而且这种影响随着法向应力的增大而增强。

图1给出了GG5（玻纤格栅）单宽负荷和割线模量随法向应力变化曲线.结果表明：玻纤格栅对应不同应变率的抗拉强度随法向侧限应力非线性增大，且均相较于空气中相同应变率的抗拉强度；玻纤格栅不同应变率下的割线模量同样随侧限压力增长而增长，尽管增幅比无纺土工织物小得多.

（2）拉伸速率对试验结果的影响

从图2可以看出，不同速率和不同压应力下GG6的拉伸曲线均可划分为线弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段，而且对于不同的拉伸速率，其单位宽度最大负荷比较接近，拉伸速率快时最大单宽负荷略有增大.还可以看出，不管拉伸速率如何，格栅单宽最大负荷随着法向应力的增大而增大.但是不同拉伸速率下土中拉伸的屈服阶段表现出明显的差异，即拉伸速率越慢，屈服过程越漫长，达到最大单宽负荷对应的应变越大；当拉伸速率达到4mm/min后，这种拉伸速率的影响就不再明显。

五、土工合成材料的施工方法

1、坡面铺膜防渗

关于如何运用土工合成材料在水利工程做到防渗，最主要的施工技术就是进行坡面铺设防护膜的工程模式，这种模式对施工体系和施工技术的要求最高，直接决定了工程施工工作的成败。当今工程施工中，大部分都以土石坝为主要的结构模式，因此施工方式的选用对于整个工程来说都至关重要和关键。

2、堤脚开挖和堤身削坡

堤身削坡和堤脚开挖先由人工设计，再由人工配合为辅机械施工为主的形式来完成。所以说，堤身的设计尤为关键。堤身设计一定要使坡度设计达到标准，削坡后做好仔细清理坡面的工作，做到坡面既干净又在平整度上达到标准。坡面达标后，再在提身和堤顶都要开挖止滑槽。按设计断面开挖堤脚基础，当挖到相对不透水层后再向下开挖宽1m深1m的沟槽。上述工作都准备就绪后，测量人员要对堤坡的规格做好检查备案。

3、施工铺设复合土工膜

在铺设土工膜的时候，一般最好沿着坝轴线方向垂直铺设，也可以顺着坝轴延伸的方向铺设，效果都是一样的，目的都是防渗。垂直铺设一般是资金、人力、无力都充足的情况下进行的，这样不用考虑成本问题。但是资金、人力物力短缺的情况下，就会考虑顺坝坡铺设的方案了，因为可以减少焊缝的长度。垂直铺设往往适用于高坝的铺设即通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，即可满足因应力而不会导致变形的要求又能减少焊缝的特点。但是，坝底的铺设一般情况下不区分垂直还是顺坝，都会采用顺坝轴方向辐射的模式，这样即省工又减少焊缝数。施工过程中应该严格按照复合土工膜铺设时的设计及规范要求，一般步骤是从堤顶铺到坡底而不是从底部到顶部进行铺设。铺设到底部基槽出应埋入相对不透水层，之后迅速回填堤脚和上部护坡，这样做是为了避免滑坡现象的产生造成人员受伤等情况的发生。

第8篇：土工合成材料应用范文

1．1意义与特点

作为土工工程材料当中的一种常见材料的土工合成材料，其是利用人工制造合成的聚合物作为原始材料，继而通过加工制造成各式合成产品，在施工的时候固定在岩石或土体表面或者里面来达到加强土体结构强度目的，并让土体结构有足够的保障且更加稳定。土工合成材料中的土工主要指的是岩石工程与土工工程，而合成材料即是通过合成材料加工制造出来的合成产品。土工合成材料在岩石与土工工程中的应用很广泛。通常来说，制造合成产品的原材料主要是高分子聚合物，且大部分是从煤、石油、天然气等提炼出来，再通过后续的加工将其处理成合成材料，继而制作成合成产品。土工合成材料在岩石工程、土工工程当中的应用，带来了很多方便之处。与类似的建筑施工材料进行对比，土工合成材料拥有施工效果好、施工成本低、自重轻等优点，此外，它还具有很好的抗腐蚀性，能够提高工程或产品的使用寿命。

1．2适用范围

因为土工合成材料的功能特性，其在水工建筑物施工中的应用尤为广泛，这也是缘于水利工程的基础、防渗墙结构等，使得它能够得到很好的施工效果并且能够让施工的成本与造价在一定程度上降低。水利工程基础建设的投资逐年加大，工程建设的规模和数量也同样不断在增加，在这样的情况下，如何保障施工的质量、发挥工程的防洪排涝功能，增加使用寿命等都是现阶段面对的重要的问题。土工合成材料的运用，无疑能够在一定程度上发挥出作用，促进水利工程建设事业的发展。

2水利工程中土工合成材料的应用和施工方法

2．1水利工程中水工合成材料的应用

(1)防渗。

防渗亦即是防止流体渗透流失，在水利工程中的防渗可以利用复合土工膜来达到效果。一般情况下，水利工程都会有大量引水蓄水的工程建设，一般防渗处理最为重要，而土工合成材料具有很好的防渗性能，正好可以运用到水利工程当中。在这里，防渗性能的好坏需要通过物理力学指标来决定，而对于土工合成材料来说又大部分是弱透水材料，也就是土工膜以及复合水工膜，它们都具有预防渗水与气体侵蚀的作用。大多数的时候，利用土工合成材料进行的防渗都是在土石坝上游的坝面来进行的，这就需要先放干净水库里面的水，之后在坝的上游进行贴土工膜的处理，并且利用钢槽对其进行加固。现在，这种过去的方式逐渐在被水工网格粘贴土工膜进行处理，让土工合成材料的防渗效果变得更好了。除此之外，利用浆砌石坝或者是碾压混凝土坝的上游坝面也可以应用这种方式来进行防渗处理。

(2)防护。

通常在水利工程的建设当中，堤坡或者岸坡被破坏的情况时有发生，这对于水利建设工程来说等于是埋下了安全隐患。堤坡或者岸坡被破坏的情况有来自于大自然的不可抗拒因素，也有人为导致的因素，无论如何，必须要加强对于堤坡和岸坡的保护才行。此外，采用的防护措施应该是具有持久性的，最好是无需长期进行维护更新的，从而减少成本的投入也提升对堤坡或者岸坡的保护效果。水工合成材料恰恰具有这样的优势，能够适合这方面的要求。采取在需要被保护的土面上进行土工织物覆盖，并且利用重物压住以防移动的可能。土工织物具有很好的反滤性能，对于预防水流冲刷对于堤坡、岸坡的破坏很有效用。同时，采用土工织物的办法比较简单可行，成本相对比较低，且无需维护维修，是一种十分可取的办法。

(3)排水。

土工合成材料不但具有抗腐蚀性、能够防渗，起到防护以及隔离的作用之外，还能够帮助水利建筑物进行排水。通常来说，处理的办法就是用土工合成材料在水利建筑的土体中建立起一条专门的供土体中水流流动的通道，由此将水流导出水利建筑内。这种排水办法也需要在土坝内部垂直或者是防渗水工膜后面或者土坝内部水平排水以及土坝混凝土护面下部的排水才更具有可行性。

2．2水利工程中水工合成材料的施工方法

(1)坡面铺膜。

坡面铺膜可以说是当下土工合成材料施工时最为普通的施工方式，但它在施工时的技术与质量的控制却起着重要作用。目前的水利工程施工项目是以土石坝坝体结构模式为主，在进行施工的过程中，土工膜的施工十分关键。一般来说，要进行坝体的水工膜铺设采用顺坝轴方向是没有问题的，但是垂直坝轴方向的效果要更加的好一些。只是，垂直坝轴方向铺设的焊缝长度要比顺坝轴方向铺设更长，综合来说，顺坝轴方向铺设的方案要更好一点。对于比较高的坝坡，水工膜铺设大部分利用坝上部分垂直坝轴线进行铺设，如此及能够让应力最小，还能够减少焊缝的长度;而坝底则可以利用顺坝轴方向铺设的方案，既减少焊缝长度也能够让基槽迈进不透水层。当铺膜完毕了之后，无论是回填堤脚还是上部护坡都应该动作迅速，免得出现开挖断面局面土质太差而出现滑坡现象。在铺膜的时候，更应该注意动作适度，尽量不要出现应力集中的情况，更要避免人为损伤，而这之外的土工膜和地基结合面应该保证平整无褶皱。

(2)堤脚的开挖和堤身削坡。

在水利工程建设当中，如果要进行堤脚开挖或者是堤身削坡就必须涉及到机械的使用。同时，这也需要根据堤坝本身的情况来分析处理，不能够偏离了施工前的项目规划设计才行。如果进行了削坡，在那之后应该要把坡面进行清理，保证坡面的平整度没有受到破坏。对堤身以及堤顶进行开挖必须要分开进行，止滑槽堤脚基础必须根据原先规划好的断面来进行施工。当工程进行到抵达不透水层之后，还需要继续向下开挖一个深一米、宽一米的沟槽，并再次进行断面清理。基坑排水与边坡稳定的工作也要及时处理好，当这些都做好了以后，相关的工作人员再检查堤坡的规格并做好记录，最后报监理工程师来进行验收。

(3)土坝防渗。

垂直铺膜与坡面铺膜都是为了达到防渗的目的，在这两个方向进行铺膜的施工与铺设的工艺也有所不同。如果存在尖棱物，水工合成材料很容易受到破坏，而水压力或者土压力过大也可能因为没有约束支撑而受到破坏，包括下层气体与液体的顶托作用都可能造成破坏，甚至是温度、浪击与水位线都可能会对薄膜造成破坏。因此，在施工的过程中，应该尽量避免类似的情况发生，严格按照施工规范与项目的规划设计来进行施工。

3结束语

第9篇：土工合成材料应用范文

[关键词]复合材料 加固方法 建筑结构 混凝土

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0201-01

混凝土结构已成为当今世界上建筑物的主流。长期以来，人们通常认为混凝土是一种特有的耐久性材料，用混凝土建造的建筑物具有使用寿命长和无需维护的特点。但在长期的工程实践中发现，在很多情况下，钢筋混凝土结构由于各种原因而遭受的破坏也是相当迅速而且严重的，如设计的失误、施工质量的低劣，处于高温、潮湿、腐蚀、超载等恶劣的使用环境，遭受地震、爆炸、火灾等灾害的破坏，影响建筑物的耐久性和使用寿命，社会也负担着庞大的基础设施维修和管理费用。因此对既有建筑物进行加固和维修已成为当务之急，也是可持续发展的维修、加固、改造。新建技术的开发和研究是21世纪结构工程工作者的最大课题，目前世界各国正逐渐把建设的重点转移到既有建筑的维修、改造和加固方面。

近年来，随着新型复合材料FRP的产生和发展，用其对既有的混凝土结构进行补强和加固不失为一种简便、有效的方法，它具有传统加固方法不能比拟的优越性。采用碳纤维增强聚合物对建筑进行加固，加固效果明显且施工便捷，已经得到工程界的普遍认同。在欧、美、日等西方发达国家，这种加固、补强技术研究较早，已近产业化，而国内开展这方面的研究较晚，但发展速度很快。近年来，研究人员对FRP材料用于结构加固已经做了大量的研究工作，许多研究成果也已经应用于工程实践，并取得了很好的效果。

1 FRP材料的研究及应用

1.1 FRP的力学性能

复合纤维增强塑料（简称FRP，即Fiber Reinforced Plastic）制成的预应力筋，它是由多股连续纤维，如玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维等，采用基底材料如聚乙烯树脂、环氧树脂等胶合后，经过特制的模具进行挤压、拉拔而成型。FRP材料在成型材料的种类上可分为玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）以及芳纶纤维增强塑料（AFRP）三种。不同的纤维化学成分不同，其力学性能差别很大，相应的FRP也表现出差别很大的物理力学性质。

FRP材料的特点是：1）抗拉强度高。三种FRP材料的抗拉强度均明显超过了钢筋。2）自重轻、施工方便。FRP的密度仅为钢材的25%左右，这样，当建筑结构中采用FRP材料时，施工非常方便，可降低劳动力费用。另外，进行加固作业后，几乎不会对原有结构增加荷重，这对于既有结构的维修加固是非常有益的。3）弹性模量小。除了部分碳纤维材料的弹性模量与普通钢筋相近外，其余大多数FRP材料的弹性模量只约为普通钢筋的25%～70%。4）FRP材料的热膨胀系数与混凝土相近。当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协同工作，两者间不会产生大的温度应力。

1.2 FRP材料的应用状况

1）FRP纤维混凝土。将FRP纤维用于混凝土中，可以提高混凝土的抗拉强度，增强其抗裂能力和耐久性。

2）FRP代替钢筋。FRP复合材料在长期恶劣的条件下具有良好的耐腐蚀性。

3）FRP代替预应力筋。FRP复合材料在土木工程中可以替代预应力筋，因为FRP材料密度小、重量轻、强度高，可以用作悬索桥及斜拉桥的缆索，甚至可以用作整个桥梁体系。

4）FRP型材。主要是指壳、板和管材。内填混凝土的FRP壳体系结构构件，薄壳由CFRP和环氧树脂预制而成，混凝土现场浇筑，壳对混凝土芯起到增强和模板作用，混凝土承受压力，使薄壳构件保持稳定且混凝土对相连构件起锚固作用。

2 复合材料加固修复混凝土结构技术的特点

2.1 复合材料补强加固功能

（1）提高混凝土柱承载能力和抗震性能

在大楼立柱、桥梁桥墩周围粘贴碳纤维布，可约束立柱、桥墩混凝土横向变形，改善混凝土的受力性能，提高混凝土抗压强度，增大混凝土柱的延性，有效防止混凝土发生脆裂破坏，这对混凝土柱抵御地震作用极为有利。

（2）有效提高混凝土构件的抗裂性能

在结构构件上粘贴碳纤维布可封闭原有裂缝，使其不再继续扩大延伸，可防止、延缓新的裂缝产生，而且改变裂缝的形态，形成细而密的微小裂缝，不影响构件正常使用。

（3）提高受弯构件抗弯能力

复合材料对提高受弯构件抗弯能力特别有效。在民用建筑、工业厂房、桥梁等结构受弯构件的受拉面粘贴碳纤维布可大幅度提高构件的抗弯曲能力。在基本不改变构件截面尺寸和自重的情况下，一般可提高原构件承载力的2倍～3倍。

（4）提高楼板的承载力，延长楼板的使用寿命

楼板、桥面板粘贴碳纤维布（板），可不增加楼板荷重，却能提高承载力。特别是对楼板开洞，粘贴碳纤维布可有效地改善洞边受力状态，延长楼板使用寿命。

2.2 复合材料加固修复混凝土结构的特点

1）高强、高效。可以大大地提高混凝土结构的承载力、延性、抗裂性能；2）加固施工周期短，从将复合材料粘贴在结构构件表面到粘结胶固化，满足强度要求，只需2d～3d；3）减振性能好；4）良好的耐热性能；5）超强的防水和防腐蚀效果，复合材料具有极佳的耐腐蚀性能，不必担心建筑物经常遇到的各种酸、碱、盐对结构的腐蚀；6）复合材料之组合是柔软的，树脂是可以流动的，其产品的形状几乎不受限制。在复合材料成型过程中可以在其中加入添加剂，以改善复合材料的阻燃性能、耐磨性能。

3 使用复合材料加固时应注意的问题

对劣损混凝土梁的成功加固以及复合材料厚度、刚度、粘贴长度的选择应考虑：1）既有构件的抗剪强度；2）补强后构件的破坏形态（塑性破坏）；3）补强加固后构件在使用荷载下的挠度情况。

在使用复合材料加固混凝土梁时，由于粘贴质量的好坏直接影响加固成败，所以在加固时应注意几个问题：1）严格按照复合材料加固混凝土梁的粘贴工艺要求进行施工，防止粘结剂涂抹不均匀或不足；2）补强加固梁的长期性能，包括复合材料板和胶结剂的老化性能和耐久性能；3）补强加固梁上拱情况下粘贴复合材料板的胶粘剂徐变收缩对梁体性能的影响；4）补强后混凝土梁的耐久性、疲劳性能以及梁体的可靠性和疲劳可靠性；5）防止混凝土出现弯曲裂缝或剪切裂缝；6）防止混凝土表面凸凹不平。

4 结语

由于复合材料本身具有优越的力学性能、超强的防水、防腐蚀效果、施工简便、施工周期短、质量容易保证等优点，在钢筋混凝土结构、钢结构修补加固工程中比一般加固方法有着非常明显的优势，对于水工建筑物中一些形状不规则曲面、复杂曲线、防水、防腐要求严格的结构补强加固更具有其他加固方法无法相比的优越性。因此，可以预料，复合材料在建筑物的修补加固工程中将会发挥重大的作用，有着非常好的发展前景。

参考文献

[1]张大厚，王继辉.复合材料在建筑领域的使用现状及发展方向[J]. 武汉理工大学学报，2009（04）

[2]肖艳.复合材料的发展历程及其应用[J]. 建筑，2009（24）