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土工合成材料的優點范文1
引言
在古代天然土工材料加筋土已得到應用，現代加筋土的概念被提出來后，人們設計了多種諸如強度較大的天然材料、鋼筋、鋼帶、土工合成材料等加筋材料，加筋土技術從經驗判斷上升到理論設計階段。隨著合成纖維的飛速發展，土工合成材料加筋土技術已經與傳統 的設計方法一樣，被大眾所接受認可，并逐步體現出它的優勢。
1.土工合成材料的性能
1.1材料性能和類型
土工合成材料主要是以聚酯纖維、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龍纖維等高分子化學材料作為原材料而制成的各種類型產品，它是土木工程中應用的一種新型工程材料，具有排水、反慮、隔離、加固補強、保護和防滲等六個方面的性能。
土工合成材料有以制造方法分類的，也有以結構和性能分類的，還沒有合理、明確的統一定義和分類。一般將土工合成材料分為廣義土工織物、土工膜和土工復合產品。廣義土工織物有土工布、土工編物、土工格柵、土工網、土工墊和土工模袋等，土工復合產品有復合土工膜、復合土工織物和復合防（排）水材料等。在我國，規范推薦主要使用土工格柵、復合土工帶、復合拉筋帶和土工織物等加筋材料。
1.2土工合成材料的優點
與傳統工程材料相比，土工合成材料具有4個方面的優勢：纖維習性、與土兼容協調、節省運輸、施工簡單且質量有保證。其中纖維習性的優勢表現在抗拉強度高，具有一定范圍的變形模量，化學結構穩定和纖維孔徑小等方面。
2.土工合成材料加筋土的性能
加筋土作為一種復合材料，不僅需要了解土工合成材料本身的性能，還要探究土和土工合成材料相互作用的特性，通過試驗求得筋土界面相互作用的一些參數，以此來判斷加筋土性能的優劣。
2.1加筋土的試驗方法
為了測試筋土界面摩擦特性參數，國外有直剪試驗和拉拔試驗標準[1]，而我國水利部規范[2]和交通部規范[3]也推薦采用直剪試驗和拉拔試驗，另外，我國紡織工業局制定有直剪試驗標準《土工布及其有關產品摩擦特性的測定第一部分》（GB/T17635.1-1998）[4]。
直剪試驗和拉拔試驗的試驗組成部分相同，分別由試驗剪切盒（試驗拉拔箱）、加載裝置和量測裝置組成。試驗拉拔箱在《公路土木合成材料試驗規程》（JTJ/T060-98）[3]中要求長×寬×高不宜小于25cm×20cm×20cm，而剪切盒尺寸不小于15cm×15cm，垂直加載都最好采用空氣袋方式加載，拉拔試驗的拉拔速率以1mm/min為標準，而剪切試驗的剪切速率以0.02-3mm/min為標準。兩種試驗按水平加載方式不同可分為應力控制式和應變控制式，應變控制式要求剪切速率相等、各級的垂直荷載保持不變，因而應變控制式較之應力控制式能更加準確地測定出剪應力和位移曲線上的特征值，且操作方便，因而國內外均推薦利用應變控制式方法。
另外，為了得出加筋材料與剪切面呈一定角度時的剪切摩擦特性，日本開發出了傾斜剪切摩擦實驗裝置[5]，該試驗裝置滑動面的角度，上覆壓力和加筋材料水平拉力可以自由設定，拉力由電動傳感器控制。
2.2筋土界面相互作用參數
各規范一致認為兩種試驗的界面抗剪強度與法向應力呈線性關系，按照摩爾庫侖強度理論表示，即：
各國對筋土界面似摩擦系數定義不同，造成計算結果差距較大，我國規范[7]計算得到的是反映了筋土間摩擦效應的綜合強度參數，不同于傳統概念上的由一個內摩擦角所表述的摩擦系數，而美國規范提出的摩擦系數 即為我國常用的摩擦系數比K。
3.土工合成材料加筋土的應用
利用土工合成材料的加固補強、排水和保護等性能，加筋土已廣泛用于堤、擋墻的設計和施工中，而利用加固補強、隔離、嵌鎖咬合的約束性能，加筋土也被用于地基的設計與施工中。此外，加筋復合地基，連續纖維加筋土，輕量土等也逐漸得到關注和研究。
4.結語
土工合成材料可以彌補普通材料的不足，當作為筋材與土結合形成土工合成材料加筋土后，這種加筋土復合材料極大地提高了土的抗剪強度和結構物的穩定性，從而被廣泛地應用于多種工程中，并值得我們不斷地深入研究。
參考文獻：
[1]王釗.國外土木合成材料的應用研究[M].香港：現代知識出版社，2002.
[2]SL/T235-1999，土木合成材料測試規程[S].
[3]JTJ/T060-98，公路土木合成材料試驗規程[S].
[4]GB/T17635.1-1998，土工布及其有關產品摩擦特性的測定[S].
[5]徐光黎，劉豐收，唐輝明.現代加筋土技術理論與工程應用[M].武漢：中國地質大學出版社，2004：39-57.
土工合成材料的優點范文2
關鍵詞：土工合成材料；灰庫；應用
0 前言
土工合成材料是一種新型的建筑材料，由于其具有質量輕、施工簡易、運輸方便、料源豐富等優點，自問世以來，發展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范圍內得到迅速的發展和廣泛的應用，取得了良好的經濟、社會和環境效益，國內外已廣泛應用在水利、交通、電力、堤壩、防止沙漠化和水土保持等工程建設中，其中我國電力能源系統新建電廠粉煤庫90％以上采用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了土工合成材料。
1 土工合成材料在黃石火電廠灰庫加高子壩工程中的應用
用于儲存火電廠粉煤灰的地方稱為灰庫，其相應擋灰的建筑物稱為灰壩。在火電廠運行過程中，灰庫將逐漸被粉煤灰填滿，因此，許多電廠在原來灰壩上加筑子壩，從而提高了灰庫的庫容，延長灰庫的使用壽命。湖北黃石火電廠分別對其所屬的筲箕窩灰庫和百沙灘灰庫進行了加高子壩的工程。在這兩項工程中，均采用了土工合成材料，下面具體介紹一下土工合成材料在這兩項工程中的應用和施工。
1.1 筲箕窩灰庫加高子壩工程
1.1.1工程情況。該工程由1號、2號兩座土石代料子壩，兩座排水豎井組成。加高子壩高6m，由混合代料經分層填筑碾壓而成。在壩體的排水盲溝、壩基以及迎灰面均鋪設有400g/m2的無紡土工布，共計28550m2。
壩底排水盲溝尺寸為50cm×50cm，溝中充填瓜米石。為保證排水盲溝的反濾排水，在溝底三個側面均鋪設無紡土工布。由于地基是粉煤灰，為防止滲透破壞，故沿整個壩基也鋪設了無紡土工布，把粉煤灰與上部填筑代料隔離開來，同時又增強了地基承載能力。壩體迎灰面鋪設的無紡土工布主要起到反濾排水的作用，以防止粘土鋪蓋和粉煤灰中細小顆粒進入到后部代料區。
1.1.2無紡土工布施工。在施工中，無紡土工布的鋪設采用人工操作，設專人負責。具體方法是：在碾壓平整后的壩基面和壩坡面上，垂直壩軸線方向鋪設，鋪設過程中采用撤退式方法鋪設。垂直壩軸線方向上的土工布必須是整塊，不允許連接。平行壩軸線方向允許土工布連接，連接采用專用縫合機和滌綸線雙線縫接，為保證整體性，搭接長度大于10cm。土工布和岸邊基巖結合處考慮沉陷引起的張拉現象，各邊應留0.5m左右的余量，可供伸縮變形，以杜絕漏灰問題的發生。
1.2 百沙灘灰庫加高子壩工程
1.2.1工程情況。該工程為一長約1300m、高1m的子壩。子壩直接修筑在原灰壩上，一面擋灰，一面擋水，采用“HEC”固化粉煤灰分層填筑、碾壓而成。在該工程中，為防止加高子壩與老壩結合面的滲透破壞，在壩身內部加設一道垂直的土工膜，土工膜在老壩和子壩中各插入25cm。選用土工膜為“F-5”型（580g/m2），其物理力學指標為：抗拉強度19KN/m，延伸率53.6％，CBR頂破強度3.41KN，垂直滲透系數4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在鋪設垂直防滲土工膜時，設計深度應深入老壩內0.25m。先由人工在老壩壩面開挖10cm×25cm的槽縫，然后將土工膜垂直放入槽內，鋪完塑的溝槽采用粘土漿充填。每兩塊土工膜之間采用搭接，搭接長度30cm，待搭接部位洗凈擦干后采用自走式熱熔雙縫焊機焊接。局部破損的土工膜補漏，采用PVC膠合劑粘接，粘接寬度不小于15cm，要求粘貼牢固、均勻、可靠。土工膜槽口外漏段，應敷土加以保護，避免陽光直接照射。
上述兩工程由于采用了土工合成材料，簡化了設計和施工程序，一定程度上為工程的順利完工創造了有利條件。工程投入正常使用一年后，經實地復檢表明兩座灰壩均運行正常，沒有出現滲透破壞現象，這說明土工合成材料在灰壩工程中的運用是成功的。
2 結束語
土工合成材料作為一種全新的工程材料應用時間不長，經驗不足，目前還存在一些問題，如測試設備的升級滯后于該材料在工程中的應用，部分類型材料易老化以及該材料價格過高，提高了工程造價等，這些都限制了它的進一步推廣應用。但我們相信，隨著土工合成材料研究工作的深入，隨著生產的批量化和生產技術的改進，更重要的是人們對這種材料優良技術性能的進一步認識，土工合成材料在工程實際中，特別是灰庫工程中會得到越來越廣泛的運用。
參考文獻
土工合成材料的優點范文3
關鍵詞 土工合成材料；防滲；排水；應用
中圖分類號TU5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）56-0155-01
土工合成材料是以人工合成的聚合物（包括各種塑料、合成纖維、合成橡膠）為原料制成的土工織物和土工膜等產品。土工合成材料具有重量輕、整體性好、產品規格化、強度高、耐腐蝕性強、運輸和儲運方便、施工簡易等優點。應用于土石壩工程可收到節省工程投資、縮短工期的效果。土工合成材料具有防滲、排水、過濾、加筋、隔離、防護等多種功能，是一種很有發展前景的新型壩工材料。隨著其日益廣泛的應用，產品品種不斷增加，質量性能不斷提高。我國國家技術監督局與建設部也已了GB50290――98《土工合成材料應用技術規范》。
1土工膜
土工膜為高分子聚合物或由瀝青制成的一種相對不透水薄膜。聚合物薄膜所用的聚合物有合成橡膠和塑料兩類。合成橡膠薄膜可用尼龍絲布加筋，其抗老化及各種力學性能都較好，但價格比塑料薄膜貴。水利工程上采用的塑料薄膜主要是聚氯乙稀和聚乙烯制品，此外，還有各種復合型土工膜，如將土工薄膜與土工織物復合成一體，土工織物能起緩沖受力作用，可彌補土工膜強度的不足，又能改善接觸面的抗磨性能。土工膜的滲流系數一般都在1×10-8cm/s以下。土工膜早期應用于渠道防滲，20世紀60年代以后應用于土石壩，在前蘇聯及法國等歐洲國家應用較多。據報道，前蘇聯曾在150多座土石壩中使用土工膜防滲，效果良好。1984年西班牙建成的波扎弟洛斯拉莫斯堆石壩，壩高97m，使用土工膜防滲運行良好，現已加高到期134m。
應用土工膜作土石壩防滲體時，可以鋪設在上游面，并在其上部和下部分別設置上墊層和下墊層，再在表面加防護層。防護層可采用砂礫料、干砌或漿砌塊石、混凝土塊等；上墊層可采用砂礫料、瀝青混凝土、土工織物或土工網等；下墊層可采用壓實細粒土、土工織物、土工網、土工格柵等。當土工膜具有足夠強度和抗老化能力時，也可不設防護層、上墊層；復合土工膜可不設下墊層。采用土工膜的壩坡坡度受墊層和土工膜間的摩擦系數所控制，一般比較平緩，用料較多，但鋪設和檢修較方便。也可將土工膜直立鋪設于壩體中部，此時壩坡坡度可不受其影響，薄膜也不易損壞，但以后的維修更新不便。土工膜多用于斜墻壩。在土工膜防滲體設計施工中，要注意許多細部構造問題，以保證其防滲效果，如盡量采用復合型土工膜，膜厚不宜小于0.5mm,對于重要工程應適當加厚；對于次要工程,可以適當減薄,但最小不得薄于0.3mm；做好底部、周邊與不透水地基或岸坡的結合，一般采用錨固槽的連接方式；鋪設時應保持松弛狀態，以避免高應力造成的破壞；注意薄膜的粘結或焊接工藝，以保證連接質量。土石壩上游防滲土工膜鋪設通常有平直坡形、折坡形、鋸齒形、臺階形4種方式。施工工序主要有準備工作、鋪設、拼接、質量檢驗和回填。土工膜防滲系統應進行穩定性驗算及膜后排滲能力校核。
土工膜的老化和使用壽命問題為工程界所關注。通過大量室內和現場試驗研究表明，薄膜埋設于土石壩內中，與溫度、紫外線、大氣等老化因素基本隔絕，加上抗老化劑的應用，可以認為，老化并不嚴重。前蘇聯在有關規程中規定：聚乙烯薄膜可用于使用年限不超過50年的建筑。從試驗室加速老化試驗的結果推算，埋在壩內的聚乙烯薄膜可使用100年。歐美國家也有類似的經驗。
2土工織物
土工織物為用聚酯（PES）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚乙烯醇（PVA）等高分子聚合物纖維制造的透水性織物，但其中不得摻有棉、毛、絲、麻等天然纖維，因其強度較低，耐久性能較差。按加工工藝的不同，可區分為織造土工織物和非織造（無紡）土工織物兩類。用途較廣的是非織造土工織物，它的纖維呈不規則或隨意排列，用化學粘合、熱力粘合、機械粘合等方法制成。其最大優點是強度沒有明顯的方向性，不像紡織物沿經線、緯線的強度高，與經線、緯線斜交方向的強度低。土工織物已較普遍地應用于排水反濾系統與護坡墊層。土工織物的滲流系數一般為10-3~10-4cm/s，與面板堆石壩對墊層料的要求相近。但應用土工織物作反濾層，要防止其被細粒土淤堵失效，宜盡可能用在易修補部位，如護坡下面的墊層、壩下游排水溝下面的反濾層、下游貼坡排水的反濾層等處。應用土工織物加筋墊層，可增加壩坡的穩定性。在施工中應特別注意：當有往復水流時,織物后面的土料不易形成天然濾層,需要鋪薄砂層予以改善.此外,土工織物是聚合材料,紫外線直接照射會引起降解等破壞作用,故應盡早覆蓋保護.傳統用粒狀材料建豎向或斜向反濾或排水體質量很難保證,采用土工織物不僅能保證質量而且施工方便.
3其它土工合成材料
由兩種或兩種以上土工合成材料復合而成的土工復合材料，包括復合土工膜、復合土工織物、復合防排水材料（排水帶、排水管）等，可用于防滲、反濾、排水、加筋及防護等方面。土工特種材料為根據特殊需要加工而成的制品，包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網、土工模袋、土工網墊、土工織物膨潤土墊（GCL）、聚苯乙烯（EPS）等，主要用于防護、加筋等方面。
土工合成材料是一種很有發展前景的新型壩工材料，隨著其產品品種的不斷增加，具有防滲、排水、過濾、隔離、防護等多種功能，越來越得到廣泛的應用，值得在土石壩工程中大面積推廣使用。
參考文獻
土工合成材料的優點范文4
關鍵詞：土工合成材料；水利工程；應用；分析
Abstract: soil synthesis material has light quality, high strength, integral sex is strong, wear-resisting, is not easy to decay, and construction, simple, easy to transport and material sources such as rich advantages, have been widely used in water conservancy project. For geosynthetic materials in water conservancy engineering application are discussed in this paper.
Keywords: geosynthetic materials; Water conservancy projects; Application; analysis
中圖分類號：TV 文獻標識碼：A 文章編號：
1土工合成材科在水利工程方面的應用
1.1混凝土壩防滲。
防止混凝土壩結構滲漏的增加，現行的方法是放空水庫后，在混凝土壩的上游面粘貼土工膜。沿垂直方向每隔2m設一水平不銹鋼槽，以夾緊土工膜。該方法的改善是先在混凝土壩上游面設置土工網格，然后將土工膜粘貼在土工網格上。設置土工網格的目的是收集滲過土工膜的水。土工膜用于該目的已有15年。據報道，它最早用于意大利，目前在全世界得到普遍的采用。
1.2土石壩防滲。
土工膜以及復合土工合成材料和粘性土形成的襯砌，已被用在土壩或土壩的上游面作為防滲體。土工膜應妥善防護，防止刺破，并妥善錨固。
1.3隧洞防滲。
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、較厚的無紡土工織物一起，將水導入設在隧洞底腳的排水出口，形成封閉的排水系統。
然而，土工膜及其下面的土工織物的布置是很困難的。土工合成材料會從臨時的護頂下垂，在永久性混凝土襯砌施工時容易遭到破壞。因此，現在的進展集中在施工方法的改進上。土工合成材料應和永久性混凝土襯砌同時施工．以避免在永久性混凝土襯砌施工時損壞土工合成材料。
1.4渠道防滲。
渠道防滲常采用復合土工膜進行渠道防滲襯砌。復合土工膜鋪設分渠底鋪設、坡面鋪設兩個部分。鋪設_期去：沿渠道軸線方向水平滾鋪；坡面鋪設在坡面驗收合格后，從順坡面軸線方向滾鋪，與渠底的復合土工膜連接采用丁字形連接。復合土工膜的上面均勻鋪設l0cm砂墊層，找平拍實后鋪設10cm混凝土。坡面復合土工膜鋪設合格后應及時鋪卜墊層壓蓋，防止風吹及復合土膜暴曬老化，同時做好混凝土護砌，加強復合土工膜的保護。用溝槽或夾條將復合土工膜和渠道非淹沒區連接、錨固。
2土工膜防滲施工工藝原理及流程
2.1施工工藝原理
土工膜規格型號150g／O.2 mm／150g針刺短線滌綸兩布一膜(PE膜)，是一種土工合成材料，具有較好的防滲效果。其防滲原理：一是將土工膜鋪設在需要進行防滲處理渠道坡面上，利用自身的連接形成整體坡面防滲體：二是使坡面鋪設的土工膜的下部與渠底坡腳鋪設的土工膜進行焊接，使土工膜與坡腳混凝土防滲板形成一整體：三是土工膜上部嵌入坡項混凝土壓帽墻下，使渠底混凝土防滲板、坡面土工膜、坡頂混凝土壓帽墻形成一個完全封閉的整體防滲體系。
2.2施工工藝流程
土工膜鋪設應在渠道迎水面坡面平整度、壓實度均達到設計要求，并經監理工程師驗收合格后進行。土工膜施工工藝流程如下：
施工準備一土工膜鋪設一土工膜焊接一質量檢驗一砂漿墊層的找平一漿砌混凝土預制板一驗收
3土工膜施工方法
3.1施工準備
清除渠道坡面上的尖角雜物，欠坡回填夯實、富坡削坡挖平后經監理驗收合格，為土工膜鋪設提供工作面。
3.2土工膜的鋪設
（1）鋪設方法
土工膜鋪設分渠底坡腳鋪設、坡面鋪設兩個部分。渠底坡腳鋪設應在渠底漿砌塊石墊層施工結束，驗收合格后進行。鋪設方法：沿渠道軸線方向在坡腳處水平滾鋪。坡面鋪設在坡面驗收合格后，從堤頂到堤腳沿渠道軸線方向緩慢展鋪，下部與渠底坡腳先前鋪設的土工膜搭接，上部留出30―50cm準備壓入渠頂混凝土壓帽墻下。
（2）技術要求
鋪設應在在干燥、暖和天氣進行。為了便于拼接，防止應力集中，土工膜鋪設采用浪形松馳方式，富余度約為1.5％。攤開后及時拉平、拉開，要求土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜。施工時如發現土工膜損壞，應及時修補。
3.3土工膜的拼接
（1）拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接。
（2）土工膜焊接采用熱熔焊法施工，嚴格控制焊接質量。焊接質量的好壞暈土工膜防滲性能成敗的關鍵。因此，土工膜焊接應由生產廠家派專業技術人應由生產廠家派專業技術人員到現場操作，指導，培訓，采用專用焊接設備ZPR一210V型熱合土工膜焊接饑焊接和手提式封包機縫接進行。
(3)焊接流程：
鋪膜一焊膜一縫底層布一翻面鋪好一縫上層布
(4)焊接工藝：第一幅土工膜鋪好后，將需焊接的邊翻疊(約60cm寬)，第二幅反向鋪在第一幅膜上，調整兩幅膜焊接邊緣走向，使之搭接10cm。
(5)焊接前用電吹風吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面干凈。在焊接處墊一條長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質量。正式焊接前，根據施工氣溫進行試焊，確定行走速度和施焊溫度，一般掌握行走速度1.5―2.5m／s，施焊溫度為220―300℃。拼接焊縫兩條，每條寬l0毫米，兩條焊縫間留有l0毫米的空腔，用此空腔檢查其焊縫質量。
3.4土工膜的錨固
（1）土工膜的錨固分上部與渠頂混凝土壓帽墻的錨固和下部與渠底現澆混凝土的錨固。上部錨固采用在渠頂混凝土壓帽墻基礎底部嵌入足夠長度土工膜，現澆混凝土壓蓋形式。下部錨固與現澆混凝土底板連成一體。
（2）技術要求
錨固好壞，關系到能不能組成一個封閉防滲體。下部錨固應待此段渠底漿砌石墊層施工完畢，并經監理驗收批準后方能進行。上部錨固待漿砌預制混凝土板完成后進行。
3.5砂漿墊層及預制塊鋪設
土工膜鋪設好后，先在其上面均勻鋪設3cm厚Ml0砂漿墊層找平拍實，然后漿砌鋪設8cm混凝土預制塊，并及時做好養護。坡面土工膜鋪設合格后應及時采取措施壓蓋、固定。
3.6土工膜施工質量控制
土工膜施工質量控制包括進場原材料質量控制、施工操作過程控制、施工完成后質量控制。
4、土工合成材料在施工中應注意的問題
4.1運輸、貯存中不得沾污、雨淋、破損，遠離火源，周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質，不得長期曝曬和直立。
4.2材料進場時，應進行抽檢。施工時應有專人隨時檢查清基、材料鋪故方向、材料的接縫或搭接、材料與結構物的連接，每完成一道工序應按設計要求及時驗收，合格后，方可進行下道工序。
結束語：總之，在施工中要對土工膜和復合土工膜的使用經驗不斷的總結，要根據土工膜的工作機理、材料特性、工程的特殊和破壞模式，進行設計計算和方法分析。隨著土工膜材料在水利工程中的推廣應用，應充分了解土工膜材料的性能，施工時嚴格控制焊接工藝質量，進貨產品嚴格抽樣檢查，做好施工焊接的檢測。
參考文獻
土工合成材料的優點范文5
土工合成材料分為四類：土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各種高分子聚合物。近幾年，在水利工程中使用較廣泛的是土工織物、土工膜、土工復合材料。土工織物分為有紡土工織物和無紡土工織物兩種類型，其中，針刺無紡土工織物，具有孔隙率高、滲透性大、排水性能較好的特點，在大壩工程中常作為排水反濾設施廣泛使用。土工膜防滲性能較好，垂直滲透系數小于1×10-11cm/s，價格便宜，但其CBR頂破強度較低，對于防滲要求較高的工程部位不宜使用，一般常用于壩基垂直防滲。土工復合材料是將兩種或兩種以上的土工合成材料組合在一起的產品，品種繁多，功能各異，其中復合土工膜具有防滲和排水雙重作用，在大壩工程中應用較廣泛。
近幾年，土工合成材料的生產廠家越來越多，生產規模愈來愈大、品種繁多，質量基本上都可以達到國家標準；其次，對土工合成材料的研究也日益深入，制定的許多國家標準或規范，為該材料的推廣提供了技術依據，土工合成材料的研究、生產、設計逐步走向了成熟。下面簡要闡述土工合成材料在新建堆石壩及病險庫加固中所取得的成功經驗，以饗讀者。
1、復合土工膜在堆石壩的應用
博斯塘水庫位于新疆木壘縣境內。該水庫為山區攔河水庫，屬小（Ⅰ）型水庫，壩型為復合土工膜防滲堆石壩，壩軸線長186m，最大壩高37m，壩頂寬5m，前壩坡1：1.65，后壩坡1：1.45、1：1.55兩級。壩址兩岸基巖裸露，巖性為安山巖，較堅硬，抗風化能力強，部分階地上有數米厚的坡積物。河床礫卵石層厚12～14m，下部為安山巖。溢洪道位于右壩肩山脊埡口處，為正槽開敞式，均在巖體內開挖。筑壩材料大部分采用溢洪道爆破開挖出的安山巖巖渣，不夠部分采用河床砂礫石料。壩基采用人工澆筑混凝土防滲墻防滲，施工方式為大開挖。
壩體前壩坡的復合土工膜與壩基混凝土防滲墻及兩壩肩混凝土趾板錨固在一起，共同形成前壩面的防滲系統。壩體為透水性很強的爆破料組成，滲透系數一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低壩體內的浸潤線高度，利于壩體的抗滑穩定安全。
前壩坡面由下而上主要由無砂混凝土（下墊層）、復合土工膜、苯板（上墊層）、混凝土板護坡構成。下墊層采用透水性較強的無砂混凝土，最小厚度8cm；上墊層采用保溫性能及平整度較好的苯板，厚度2cm；苯板上部為邊長0.60m、厚10cm的六邊形鋼筋混凝土?？?，框內現澆C20素混凝土，?？蛑g干靠，有利于壩面排水。
因此，該壩體防滲效果的好壞關鍵是復合土工膜自身的防滲效果及其與周邊連接的可靠性。
復合土工膜自身的防滲效果主要取決于土工膜的物理力學指標及接縫的質量。根據承受的水壓力和下墊層，經計算，復合土工膜采用兩布一膜（300g/m2/PE0.5/250g/m2），其物理力學指標為：抗拉強度19KN／m，延伸率53.6％，CBR頂破強度3.41KN，垂直滲透系數4.76×10-13cm/s，幅寬4.0m.施工中，一般都要對工廠內生產的土工膜進行拼接，接縫的質量好壞直接影響土工膜的防滲性能和抗拉強度，因此，必須嚴格按照技術規程進行施工。
土工膜鋪設前先進行下墊層無砂混凝土的施工，然后將卷成捆的土工膜沿壩坡由下而上縱向鋪放，鋪設應平順，松緊適度，予留大約1.5%的余幅，以免受拉破壞。土工膜展開平整后即可進行拼接。拼接一般采用熱熔焊法，該方法焊縫的抗拉強度較高，質量較好。焊接采用自走式熱熔雙縫焊機，根據膜材種類、厚度和室外氣溫選擇合適的焊接溫度及行走速度，先在現場采用小塊土工膜進行試拼接，待焊接質量穩定后再進行實際焊接操作。熱熔焊法焊縫形式為直縫雙道，每道寬度1cm，間隔1cm，焊縫處土工膜搭接寬度約10cm.
土工膜焊接完成后，必須進行接縫檢測。一般先進行目測，觀察有無漏接，接縫是否有燙損、褶皺，是否拼接均勻等，目測合格后采用真空法或充氣法進行最終質量檢測及評定。（1）真空法：主要設備有吸盤、真空泵和真空計。檢測時將待測部位刷凈，涂肥皂水，放上吸盤，壓緊，抽真空至負壓0.02Mpa～0.03Mpa，關閉氣泵。靜觀約30s，觀察吸盤頂部透明罩內有無肥皂水泡產生和真空度有無下降，如有，表示漏氣，應予補救。（2）充氣法：將焊縫之間的空腔兩端封死，插入氣針，充氣至0.05Mpa～0.20Mpa（視膜厚選擇），靜觀0.5min，觀察壓力表，如氣壓不下降，表明不漏，接縫合格，否則應進行修補。其次，還需進行土工膜的抽樣測試。約1000m2取一試樣，作拉伸強度試驗，要求焊縫強度不低于母材的80%，且試樣斷裂不得在接縫處，否則接縫質量不合格。土工膜表面的無紡布可采用手提縫紉機縫合，以保護土工膜。對于質量不合格的焊縫可采用塑料焊槍或電烙鐵重新補焊。
復合土工膜周邊連接的可靠性，主要是指復合土工膜與壩基混凝土防滲墻、壩肩混凝土趾板及防浪墻的連接。混凝土防滲墻底部及兩壩肩趾板與基巖面接合面均需進行水泥灌漿，防止防滲墻底部或趾板與基巖面接合面處滲水，灌漿完畢后，進行壓水試驗，合格后才能進行下一道工序。復合土工膜與防滲墻、趾板及防浪墻聯結采用扁鐵和膨脹螺拴錨固連接，為了保證復合土工膜具有一定伸縮能力，周邊均設伸縮節。
施工時由于土工膜在壩面上易于滑動，因此，在無砂混凝土表面每隔5m，刷熱瀝青兩道，面積約0.5m2，將復合土工膜粘結在上面，這樣，既不妨礙膜后無紡布的透水性又增大了膜的抗滑能力，收到了很好的效果。
該工程1998竣工開始蓄水，經過近6年的運行，壩頂最大沉降變形6cm，壩后地面干燥，無滲流溢出，壩后坡測壓管內浸潤線低于河床砂礫石層表面3m左右，達到了設計預期效果，復合土工膜防滲效果明顯，工程取得了成功。
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2、土工合成材料在病險庫加固中的應用
近幾年，全國各地的病險水庫由于年久失修，管涌或者潰壩的事故時有發生，造成了巨大的經濟損失。病險庫數量多，施工條件復雜，工期短，將質量輕、運輸方便、施工簡易的土工合成材料正確推廣應用到病險庫加固當中，具有深遠意義。
白土坑水庫位于新疆瑪納斯縣境內，為中型平原水庫，始建于1962年。壩軸線長7.0km，壩型為均質土壩，最大壩高7.00m，上游壩坡1：2，采用小型砼板護坡，下游壩坡1：1.5～1：2.0不等，壩頂寬度2～4m，壩后無濾水壩腳。壩體填筑質量較差，干密度值平均僅為1.43g/cm3，滲透系數6.4×10-4cm/s，長期處于軟塑狀態，壩體內浸潤線高，壩體滲水嚴重，壩后形成大片沼澤濕地，后壩坡腳有發生管涌或流土的滲透破壞危險，大壩上下游壩坡抗滑穩定計算均不滿足規范要求。大壩壩基未做任何處理，壩基2～4m以上為粉砂與粉土層，滲透系數較大0.79×10-4cm/s，以下土體結構性較好，滲透系數在1.27×10-5～6.48×10-6cm/s，為較好的隔水層。該水庫多年來，一直低水位運行，達不到原設計標準。2001年大壩安全鑒定為三類壩，屬病險庫，需進行除險加固。
鑒于該水庫壩型為均質土壩，且為老壩體加固，因此在前壩坡上鋪設復合土工膜進行防滲，該方法簡單易行、施工速度快、可以有效降低壩體內的浸潤線高度，增大壩體內的干燥區，提高土體內摩擦角，從而提高壩體的抗滑穩定安全性。壩基進行垂直鋪塑，塑膜與壩面復合土工膜連為整體。后壩坡按1：2.25培厚，新老壩體間設褥墊式排水體。
根據承受的水壓力和下墊層，經計算，前壩面的復合土工膜采用兩布一膜（200g/m2/PE0.5/200g/m2），其物理力學指標為：抗拉強度18KN／m，延伸率56.4％，CBR頂破強度2.8KN，垂直滲透系數1.0×10-12cm/s，幅寬6.0m.先將已損壞或脫落的原砼護坡板用細石混凝土填補平整，再鋪7.5cm厚細砂墊層，然后鋪復合土工膜，膜上鋪75cm厚的砂礫石防凍層，再澆筑20cm的混凝土護坡板。復合土工膜上部折埋在壩頂附近，下部與垂直鋪塑膜焊接在一起。（圖4）復合土工膜的拼接方法同前述。
壩基垂直鋪塑是一種新的淺基礎防滲技術，鋪塑深度可達8m左右，開溝寬度只有20多厘米，是解決水庫淺層透水地基滲漏嚴重及延長滲徑減小壩后坡腳滲透比降的有效方法。垂直鋪塑適用于粉土地基；對于粉砂地基施工中必須做好泥漿固壁，施工速度要快，否則易塌壁。鋪塑塑膜采用厚0.3mmPE膜，設計深度應深入粘土層內1.0m，鋪完塑的溝槽采用粘土漿充填。鋪塑機先將基土破開，然后將事先卷繞在鋼管上的塑膜垂直放入槽內，由鋪塑機牽引向前移動。鋼管上的塑膜用盡前應予留1.5倍的槽深長度，將塑膜拿出溝槽，洗凈擦干后用自走式熱熔雙縫焊機焊接。局部破損的塑膜補漏，可采用PVC膠合劑粘接，粘接寬度不小于15cm，春秋季固化時間不少于12h，要求粘貼牢固、均勻、可靠。塑膜槽口外漏段，應敷土加以保護，避免陽光直接照射。壩基鋪塑塑膜上部要與前壩坡的防滲復合土工膜焊接，形成完整的防滲體，降低壩體內浸潤線，增加壩體穩定，達到除險目的。
該水庫原下游壩坡腳未設濾水壩腳，鑒于后壩坡培厚，因此，在新老壩體間設壩體內褥墊式排水體。采用重量輕、鋪設方便、造價低的無紡布代替反濾料，無紡布上部壓天然級配的砂礫石料（含泥量
白土坑水庫2001年底除險加固全部完工，經過兩年的運行觀察，防滲效果較明顯，壩后積水或沼澤消失，地下水位降低至1.5m以下，水庫達到了設計要求，取得了巨大的經濟效益和社會效益。
3、土工合成材料在施工中應注意的問題
（1）運輸、貯存中不得沾污、雨淋、破損，遠離火源，周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質，不得長期曝曬和直立。
（2）材料進場時，應進行抽檢。施工時應有專人隨時檢查清基、材料鋪放方向、材料的接縫或搭接、材料與結構物的連接，每完成一道工序應按設計要求及時驗收，合格后，方可進行下道工序。
（3）施工場地應平整干凈，防止損壞土工膜；鋪設應平順，松緊適度。不平地、軟土上和水下鋪設搭接寬度應適當增大。
（4）鋪設人員不得穿硬底鞋操作。
（5）盡量采用寬幅，使膜在施工時接縫最少；每卷材料的重量不宜超過1t；膜與膜相連時，應采用同種土工膜。高壩應垂直于壩軸線鋪膜，低壩應平行于壩軸線鋪膜，以減少拼接量；接縫應盡量與最大拉力方向平行。
（6）垂直鋪塑應嚴格按照工藝要求進行施工，PE塑膜施放速度應迅速，防止槽孔坍塌，影響鋪塑效果。
土工合成材料的優點范文6
【關鍵詞】軟土地基；排水固結法；深層攪拌法；壓密注漿法；強夯法
由于地層形成的特殊性，地基下經常存在深厚的軟土層，軟土地基承載能力極低，處理不當將會引起地基深陷，這極大地影響了工業民用建筑的長期穩定和安全使用，下面介紹一些軟土地基的處理方法，為類似工程提供有價值的參考。
1 排水固結法
排水固結法是軟基處理的首選方法，具有方法簡單、費用低廉的優點，同時在本工程中堆載荷重也是回填材料，可以節約部分堆載運輸費用；其缺點是施工周期長。
通過布置垂直排水井,改善地基的排水條件,采取加壓、抽氣、抽水或電滲等措施,加速地基土的固結和強度增長,提高地基土的穩定性,并使沉降提前完成。適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖積土地基。
軟土層厚而滲透性小時,軟土地基的自然固結將很慢。有效的加速固結措施是在軟土層內引入排水單元。豎向排水法是在地基內設置豎向排水井,縮短排水距離,加速固結排水。豎向排水井的材料可用砂(稱作砂井排水法)或塑料排水板(稱作塑料排水板排水法)。
砂井排水法可采用打入式、振動式、螺鉆式、射水式或袋裝式等方式施工,并經常與分階段施工法或超載預壓法等并用。這種方法對于均勻的厚黏土地基效果最好,地基中夾有砂層或泥炭質地基的效果較差。
砂井可按三角形或正方形布置。布置在路堤邊坡下地基內的砂井,主要改善穩定性,而布置在路基頂寬范圍下地基內的砂井,其主要改善效果是固結沉降。砂井設計時,先選擇施工方法、砂井直徑、砂井間距和處理范圍(深度和寬度) ,而后進行穩定性和沉降分析。如果安全系數和剩余沉降量不能滿足容許值,則調整砂井的間距和處理范圍,再次進行穩定性和沉降分析。
2 深層攪拌法
利用深層攪拌機,將水泥漿與地基土原位拌和,形成復合增強體,提高地基承載力、減少沉降、增加穩定性和防止滲漏等。此法適用于處理正常固結的淤泥、淤泥質土、粉土、素填土、黏性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。該方法的優點是可以最大限度地利用原土，攪拌時無側向擠土，無震動，無噪聲，無污染。
深層攪拌法水泥土固化原理是利用水泥系作為固化劑通過特殊的深層攪拌機在地基深處就地將軟黏土與水泥漿強制拌和后，首先發生水泥分解，水化反應生成水化物，然后水化物膠結與顆粒發生粒子交換，因?；饔?，以及硬凝反應，形成具有一定強度和穩定性水泥加固土，從而提高地基承載力及改變地基土物理力學性能，達到加固軟土地基效果。
該施工工藝要求嚴格。施工使用的固化劑和外摻劑必須通過加固土室內試驗方能使用。固化劑漿液應嚴格按預定的配比拌制。配備好的漿液不得離析，泵送必須連續，拌制漿液的罐數、固化劑與外摻劑的用量以及泵送漿液的時間等應有專人記錄。應保證起吊設備的平整度和導向架的垂直度，攪拌樁的垂直度偏差不得超過1.5%，樁位偏差不得大于50mm。攪拌機預攪下沉時不宜沖水，當遇到較硬土層下沉太慢時，方可適量沖水，但應考慮沖水成樁對樁身強度的影響。攪拌機噴漿提升的速度和次數必須符合施工工藝的要求，應有專人記錄攪拌機每米下沉或提升的時間，深度記錄誤差不得大于50mm，時間記錄誤差不得大于5s，施工中發現的問題及處理情況均應注明。
3 壓密注漿法
壓密注漿法是地基加固處理中的一種注漿工藝。該工法是通過特殊的注漿泵壓送一種流動性較差的砂漿，砂漿在泵壓下，經過輸漿管路與注漿管被壓入到設計深度的地層中形成球泡狀，隨著注漿管的提升或下降，形成葫蘆狀或圓柱狀的固結砂漿樁體。砂漿樁體原位所置換出的土體向四周擠壓移動，壓密注漿點周圍的土體，從而達到在一定位置、一定深度范圍內加固地基土體的目的。
壓密注漿法主要適用于軟弱粘性土、具有大孔隙或孔穴的地基土，中砂，濕陷性黃土地基。
使用壓密注漿法要注意：（1）孔深誤差小于l0cm，垂直度誤差小于1%； (2)限于現場條件，設計孔位可根據實際情況進行適當調整； (3)嚴格控制漿液配比，重量誤差小于5%，并在現場配方掛牌； (4)注漿泵壓力表應通過鑒定認證，確保讀數正確，以便隨時觀察壓力，控制壓力在允許范圍內； (5)每孔注漿時均有施工記錄，應記錄孔位、時間、注漿量和注漿壓力等參數； (6)施工時應根據控制要求進行自檢、互檢、專檢和抽檢，并作檢驗記錄 (7)竣工后鉆孔取芯，測試其28天強度，應不小于2.5MPa。
4 土工合成材料法
土工合成材料具有特有的工程性質，利用其較高的抗拉強度性質、良好的透水水理性質和耐久性，將具有一定剛度和抗拉力的土工合成材料鋪設在軟土地基表面，再在其上填筑一定厚度的砂墊層(砂土或礫石土)，在荷載的作用下產生地基沉降，同時在其周邊地基產生側向形變和部分隆起時，使基礎底部的土工合成材料產生拉應力;而作用于土工合成材料與地基土間抗剪阻力就能相對地約束地基的位移;并且作用在土工合成材料上的拉力，也能起到支承荷載的作用。同時土工合成材料具有較高的延伸率，從而可使上部荷載應力擴散，相應提高原地基的承載力。
一般情況下土工合成材料與砂墊層聯合使用，建筑物荷載通過墊層傳遞到軟土地基中，它既是軟土地基固結時的排水層又相當于建筑物結構的柔性基礎，土工合成材料作為基礎底面的墊層，不僅提高地基承載力和增加地基穩定，還可以減少基礎底部的差異沉降，減少使地基變形的不均勻性。
5 強夯法
強夯法地基處理具有效果明顯、設備簡單、施工方便、節省材料、經濟易行等優點，因而在工程中已廣泛應用。目前，強夯法適合于碎石土、砂土、黃土、填土和非飽和粘性土地基處理，已有相當成熟的實踐經驗。對地下水位較高的飽和粉土、粉質粘土等軟土地基，普通強夯處理效果不明顯，一般采用強夯置換的方法進行。但強夯置換法通常置換墩材料用量較大，產生費用較高。通過對普通強夯法工藝進一步改良，在飽和粉土、粉質粘土地基上鋪墊1．5 m厚含水量較低的素土，然后采取主夯+復夯+滿夯的方式，增大地基土的密實提高地基的承載能力。根據靜載試驗、標準貫人試驗、土工試驗、動力觸探試驗等成果綜合評價檢測點的檢測指標合格，經強夯處理后的地基承載力特征值和壓縮模量滿足設計院提出的要求。在沿海軟弱地基處理采用強夯置換法復合地基的方法技術上可行，施工上是有保障，工程造價是經濟，能有效的提高地基承載力，控制基礎的沉降量和沉降差；對土層中壓縮厚度較大的地基進行加固，效果顯著。
通過上述各種方法的闡述，知道各種方法都有不同的適用范圍及優缺點，軟土地基處理的目的是增加地基穩定性，減少施工后的不均勻沉陷，所以設計及施工的技術人員必須意識到軟土地基的危害性，堅持以數據說話，認真測定基底的承載力，并根據不同的土質情況、不同的投資和工期要求，采用切實可行的處理方案。
參考文獻：
[1]黃均龍，張冠軍．第八屆全國地基處理學術討論會論文集[C]．長沙：合肥工業大學出版社，2004(10):208-213.
