基礎(chǔ)工程 6土工合成材料

1、基礎(chǔ)工程Foundation Engineering大連大學(xué)建筑工程學(xué)院主講教師：肖麗萍第6章 土工合成材料(Geosynthetics) 6.16.1概述概述6.26.2加筋的作用機(jī)理加筋的作用機(jī)理6.36.3加筋擋墻及其設(shè)計(jì)原理加筋擋墻及其設(shè)計(jì)原理6.46.4堤壩軟基加筋堤壩軟基加筋6.56.5建筑物地基加筋建筑物地基加筋6.1概述n土工合成材料土工合成材料是以聚酯（PET），聚酚胺（PA），聚丙烯（PP），聚丙烯睛（PAN），聚氯乙烯（PVC）等高分子聚合物和玻璃等為主要原料制成的一種新型的工程材料，應(yīng)用于巖土工程，曾稱為土工聚合物或土工織物，現(xiàn)統(tǒng)一稱為土工合成材料（Geosynthet

2、ics）。n特點(diǎn)特點(diǎn)：質(zhì)輕、高強(qiáng)、彈性好、耐磨、耐酸堿、不易腐爛、不易蟲(chóng)蛀、吸濕性小。在陽(yáng)光照射下易老化，但埋置于地下，并采用防老化措施后可滿足工程應(yīng)用的要求。n應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域：水利、鐵路、公路、建筑等。6.1.1土工合成材料的分類 n按制造工藝和工程性能分：（1）土工織物（Geotextiles）；（2）土工隔柵(Geogrids)；（3）土工網(wǎng)格(Geonets)；（4）土工膜(Geomenbranes)；（5）土工復(fù)合材料(Geocomposites)；（6）其他如土工膜袋，土工格室，土工席墊，加筋條帶等 。6.1.2土工合成材料的性能 （1）物理性質(zhì)重；單位面積質(zhì)量；厚度（2）力學(xué)性

3、質(zhì)抗拉強(qiáng)度；撕裂強(qiáng)度；握持拉伸強(qiáng)度；摩擦試驗(yàn)強(qiáng)度；拉拔試驗(yàn)強(qiáng)度；壓縮性；蠕變性；其他強(qiáng)度試驗(yàn)。（3）水力性質(zhì)滲透性；等效孔徑n土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范(GB 502901998)n公路土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ/T 0601998)HDPEHDPE單向塑料土工格柵單向塑料土工格柵 以高密度聚乙烯（HDPE）為原料，經(jīng)塑化擠出板材、沖孔、加熱、拉伸而成。通過(guò)拉伸使得原來(lái)分布散亂的鏈形分子重新定向而呈線性狀態(tài)，充分提高了格柵的抗拉強(qiáng)度和剛性。將其鋪設(shè)在土壤中，通過(guò)格柵網(wǎng)孔與土體之間的咬合和互鎖作用，構(gòu)成了一個(gè)高效的應(yīng)力傳遞機(jī)構(gòu)，使局部載荷能迅速有效地?cái)U(kuò)散到大面積的土體中去，從而降低局部破壞應(yīng)力，

4、提高工程使用壽命。 適用于修建公路、鐵路以及江河湖海岸邊的加筋擋土墻、堤壩、橋面、陡坡及土工格室等工程。其作用是可提高擋土墻或堤壩的承載力，延長(zhǎng)使用壽命，減少占地面積，縮短工期，降低造價(jià)，減小維修費(fèi)用。玻璃纖維土工格柵玻璃纖維土工格柵 玻纖格柵是選用優(yōu)質(zhì)增強(qiáng)型無(wú)堿玻纖紗，利用國(guó)外先進(jìn)經(jīng)編機(jī)織成基材，采用經(jīng)編定向結(jié)構(gòu)，充分利用織物中紗線強(qiáng)力，改善其力學(xué)性能，使其具有良好的抗拉強(qiáng)度，抗撕裂強(qiáng)度和耐蠕變性能，并經(jīng)過(guò)優(yōu)質(zhì)改性瀝 青涂覆處理而成的平面網(wǎng)絡(luò)狀材料。n特點(diǎn) 強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)率低、耐高溫、模量高、重量輕、韌性好、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)。n用途 1. 舊瀝青砼路面，加筋增強(qiáng)瀝青面層，防治病害。 2. 水泥砼

5、路面改建復(fù)合式路面，抑制板塊收縮等引起反射裂縫。 3. 道路拓改工程，防治新老結(jié)合部及不均勻沉降而造成裂紋。 4. 軟土基加筋處理，利于軟土析水固結(jié)，有效抑制沉降，均勻應(yīng)力分布，增強(qiáng)路基整體強(qiáng)度。 5. 新建道路半鋼性基層產(chǎn)生收縮裂縫，加筋增強(qiáng)防止基礎(chǔ)裂紋反射而引起的路面裂縫。雙向塑料土工格柵雙向塑料土工格柵n應(yīng)用領(lǐng)域： 1.適用于各種公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)的路基增強(qiáng)路面增強(qiáng)。2.適用于大型停車場(chǎng)和碼頭貨場(chǎng)等永久性承載的地基增強(qiáng)。3.適用鐵路、公路的邊坡防護(hù)。4.適用的涵洞增強(qiáng)。5.適用于單向拉伸土工格柵增強(qiáng)后的土坡的二次增強(qiáng)，進(jìn)一步增強(qiáng)土坡，防止水土流失。6.礦山、坑道加固。n工程實(shí)例：蘭武鐵路

6、許平南高速 雙向拉伸塑料土工格柵的外觀近似正方形的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，它是用聚丙烯為主要原材料，通過(guò)擠出、然后再縱向、橫向拉伸形成的一種高強(qiáng)度土工材料。該材料在縱向和橫向上有很大的拉伸強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用于軟基加筋處理。單向塑料土工格柵單向塑料土工格柵 單向拉身伸塑料土工格柵是一種以高分子聚合物為主要原料，加入一定的防紫外線、抗老化助劑，經(jīng)過(guò)單向拉伸使原來(lái)分布散亂的鏈形分子重新定向排列呈線性狀態(tài)的高強(qiáng)度土工材料。大大優(yōu)于傳統(tǒng)的或現(xiàn)有的加筋材料，是非常理想的土木工程加固、加筋增強(qiáng)體合成材料。 應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：1、單向拉伸塑料土工格柵是一種高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料，適用于高速公路、市政道路、鐵路、飛機(jī)跑道等路基增強(qiáng)

7、。2、適用于江河海壩的堤壩增強(qiáng)。3、適用于果園、菜地、牲畜、土地等的圍欄，使用安全方便、且利于拆裝，美觀大方。4、適用于高速公路、市政道路、鐵路、飛機(jī)跑道、江河海岸邊的加筋土擋墻的加筋工程。高強(qiáng)聚酯纖維土工格柵高強(qiáng)聚酯纖維土工格柵 采用高強(qiáng)滌綸纖維或丙綸纖維為原料，經(jīng)過(guò)經(jīng)編定向織造，經(jīng)特殊工藝浸膠涂敷處理而成。性能與特點(diǎn)：性能與特點(diǎn)：1、具有極高的抗拉強(qiáng)度2、延伸率較小3、耐侵蝕、耐老化4、與基料有較強(qiáng)的咬合力5、質(zhì)量輕、有排水作用應(yīng)用：應(yīng)用：1、公路、鐵路、市政道路等各種道路軟土路基加筋增強(qiáng)，能有效地提高路基的強(qiáng)度，延緩道路的反射裂縫。2、水利工程中的堤壩、河道的加筋、隔離，加固軟土基礎(chǔ)，增

8、強(qiáng)其防護(hù)能力，提高基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性。3、用于路堤邊坡加筋、擋土墻加筋，增強(qiáng)整體強(qiáng)度。鋼塑復(fù)合土工格柵鋼塑復(fù)合土工格柵 鋼塑加筋土工格柵是由鋼塑加筋帶經(jīng)新穎工藝復(fù)合而成, 由于此產(chǎn)品表面延壓成具有規(guī)則的粗花紋, 鋪設(shè)于換填土層中承受了巨大的抗應(yīng)力和與填土之間的摩擦力, 整體上限制了地基土的剪切, 側(cè)面擠出及隆起, 由于加筋土墊層的剛度較大, 有利于上部基礎(chǔ)荷載的擴(kuò)散并較均勻地傳遞, 分布到下臥軟土層上, 較好地提高了地基的承載力, 由于加筋土墊層的作用, 加大了壓縮層范圍內(nèi)地基的整體剛度, 有利于調(diào)整地基的變形, 使用了鋼塑加筋土工格柵而形成的加筋土復(fù)合墊層屬于柔性結(jié)構(gòu)物, 能很好地吸收地震

9、的能量, 故其抗震性能好。HDPEHDPE土工膜（防滲膜）土工膜（防滲膜）n高密度聚乙烯原生樹(shù)脂，經(jīng)三層共擠技術(shù)制成。n應(yīng)用：應(yīng)用：1、環(huán)保，環(huán)衛(wèi)（如生活垃圾填埋場(chǎng)，污水處理，有毒有害物處理場(chǎng)，危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)，工業(yè)廢棄物，建筑及爆破垃圾等）2、水利（如江河湖泊水庫(kù)堤壩的防滲、堵漏、加固、水渠的防滲、垂直芯墻，護(hù)坡等）3、市政工程（高速公路、地鐵，建筑物的地下工程和屋頂蓄水池，屋頂花園的防滲，污水管道的內(nèi)襯等）4、園林（人工湖，池塘，高爾夫球場(chǎng)的水塘底襯，護(hù)坡等）5、石化（化工廠，煉油廠，加油站的儲(chǔ)油罐防滲，化學(xué)反應(yīng)池，沉淀池的內(nèi)襯，二次襯層等）6、礦業(yè)（洗選池、堆浸池、堆灰場(chǎng)、溶解池、沉淀池、堆場(chǎng)

10、、尾礦的低襯防滲等）7、交通設(shè)施（公路的基礎(chǔ)加固，涵洞的防滲）8、農(nóng)業(yè)（水庫(kù)，飲用水池，蓄水塘，灌溉系統(tǒng)的防滲）9、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)（魚塘，蝦池的內(nèi)襯等） 其他設(shè)施的防滲，防腐，防漏，加固，滲濾液的收集。臨時(shí)性容器結(jié)構(gòu)，特殊構(gòu)件的預(yù)制等。聚酯長(zhǎng)絲土工布聚酯長(zhǎng)絲土工布n 具有強(qiáng)度高、抗穿刺能力強(qiáng)。耐酸堿、抗腐蝕、抗微生物、耐老化。具有優(yōu)越的透水性、過(guò)濾性、保土性、起到隔離、排水過(guò)濾、防護(hù)的作用。成本低、價(jià)格優(yōu)、施工簡(jiǎn)單、使用方便。塑料安全防護(hù)格柵塑料安全防護(hù)格柵n塑料安全防護(hù)格柵是以聚乙烯為主要原料，同時(shí)添加了抗老化劑（UV）并經(jīng)過(guò)塑化而成。它具有強(qiáng)度高，耐老化，輕便柔軟等特點(diǎn)。n產(chǎn)品特點(diǎn)：產(chǎn)品特點(diǎn)：

11、n主要用于公路工程、鐵路工程、市政工程、綠化工程、庭院柵欄等。復(fù)合土工格柵復(fù)合土工格柵n復(fù)合土工格柵是土工格柵和土工布的復(fù)合。n產(chǎn)品特性：產(chǎn)品特性： 具有抗拉強(qiáng)度高，延伸率小，縱橫向變形均勻的特點(diǎn)。同時(shí)具有較高透水性，反濾性和耐磨性優(yōu)良。n工程應(yīng)用：工程應(yīng)用： 1、用于公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)等路面的增強(qiáng)。 2、用于舊路面（瀝青路面、水泥混凝土路面）的維修、拓寬等。 3、用于路基增強(qiáng)。 土工布土工布n主要有短纖針刺非織造土工布和裂膜絲機(jī)織土工布。n可廣泛用于鐵路、公路、運(yùn)動(dòng)館、堤壩、水工建筑、遂洞、沿海灘涂、圍墾、環(huán)保等工程。n特點(diǎn)特點(diǎn)良好的透氣性和透水性透水性，有效截留砂土流失。 良好的導(dǎo)水性，可在

12、土體內(nèi)部形成排水通道，將土體結(jié)構(gòu)內(nèi)多余液體和氣體外排。 增強(qiáng)土體的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以改善土體質(zhì)量。 有效的將集中應(yīng)力擴(kuò)散，傳遞或分解，防止土體受外力作用而破壞。 防止上下層砂石、土體及混凝土之間混雜。且網(wǎng)孔不易堵塞。耐腐蝕耐腐蝕以丙綸或滌綸等化纖為原料，耐酸堿，不腐蝕，不蟲(chóng)蛀，抗氧化 施工簡(jiǎn)單重量輕，使用方便，施工簡(jiǎn)單復(fù)合土工膜復(fù)合土工膜n功能：功能： 防滲、隔離用途：用途：土工壩、堆石壩、砌石壩和展壓混凝土壩； 堤、壩前水平防滲鋪蓋，地基垂直防滲層； 尾礦壩、污水庫(kù)壩身及庫(kù)區(qū)； 施工圍堰； 渠道、蓄液池（坑、壙）； 廢料場(chǎng)； 地鐵、地下室和隧道、隧洞防滲襯砌; 公

13、路、高速公路、鐵道的路基； 路基及其它地基鹽漬防治； 膨脹土和濕陷性黃土的防水層； 屋面防漏 產(chǎn)品：產(chǎn)品：兩布一膜（防滲膜的兩面加有防護(hù)用的土工布） 一布一膜（防滲膜的一面加有防護(hù)用的土工布） 幅寬：幅寬：46米 經(jīng)編復(fù)合土工布經(jīng)編復(fù)合土工布n是以玻璃纖維（或合成纖維）為增強(qiáng)材料，通過(guò)與短纖針刺無(wú)紡布復(fù)合而成的新型土工材料。 其最大特點(diǎn)是經(jīng)線與緯線的交叉點(diǎn)不彎曲，各自處于平直狀態(tài)。用捆綁線將兩者捆扎牢固，可全面較均勻同步，承受外力，分布應(yīng)力，且當(dāng)施加的外力撕裂材料的瞬時(shí)，紗線會(huì)沿初裂口擁集，增加抗撕裂強(qiáng)度。 n特性 ：高抗拉強(qiáng)度，低延伸率，縱橫向變形均勻，抗撕裂強(qiáng)度高，耐磨性能優(yōu)良，透水性高，

14、反濾性強(qiáng)。 n工程應(yīng)用 1. 擋土墻、道路邊坡、水庫(kù)堤壩、土石圍堰、隧道、排水溝的反濾防護(hù)。 2. 道路邊坡、路基、沿山道路背山護(hù)墻背面、鐵路道砟下層、高速公路路基和路面之間的排水 。 3. 建筑圍堰、碼頭、防坡堤軟土與塊石的隔離，垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)底與防滲層的隔離保護(hù)，垃圾填埋場(chǎng)濾料與垃圾之間的隔離，柏油路面與路基的隔離與路面增強(qiáng)。 4. 公路與鐵路等邊坡分層加筋排水，回填路基與堤壩的排水加筋。 5. 人工湖、河道、水庫(kù)等防滲工程中防滲層的保護(hù)等。 6. 景觀綠化工程等基層與綠化種植層的隔離。 7. 軟地基的排水、加筋增強(qiáng)路基的承載力。防水板防水板n產(chǎn)品介紹：產(chǎn)品介紹：PE、EVA、ECB防水板是

15、新型防水材料采用高分子合成，具有抗?jié)B性能好，抗斷裂強(qiáng)度高，操作方便、易于掌握等特點(diǎn)。同時(shí)還具有較好的耐高溫、低溫的性能及優(yōu)異的耐老化性，以適應(yīng)使用期的溫度變化。n應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：已廣泛用于各種屋面、地下、水池、水渠、隧道、核電、煤礦及水庫(kù)、大型垃圾場(chǎng)、水壩的防水滲漏工程。 n工程實(shí)例：工程實(shí)例：烏鞘嶺隧道 北京地鐵 太長(zhǎng)七標(biāo) 土工網(wǎng)土工網(wǎng)主要應(yīng)用在軟基處理、路基增強(qiáng)、邊坡防護(hù)、橋臺(tái)加固、以及海岸邊坡防護(hù)、水庫(kù)庫(kù)底加固等工程。 在道路邊坡上鋪設(shè)土工網(wǎng)，可防止巖塊滑落，避免對(duì)人或車輛造成危害； 用土工網(wǎng)包裹住道渣，可防止道渣流失和路基變形，提高路基穩(wěn)定性； 鋪設(shè)土工網(wǎng)可加固路面，防止反射裂縫的

16、發(fā)展； 土工網(wǎng)作為擋土墻體填土中的加筋材料，可分散土體應(yīng)力，限制側(cè)向位移，增強(qiáng)穩(wěn)定性； 用土工網(wǎng)制成石籠用于堤壩、巖石表面的防護(hù)，可防止侵蝕、避免塌方、和水土流失。 土工格室土工格室n是由聚乙烯塑料制成的片材經(jīng)高強(qiáng)度超聲波焊接而成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料，它利用當(dāng)?shù)夭牧希ㄉ匙?、碎石子、泥土等）作為填充材料，形成通用結(jié)構(gòu)的組合材料，實(shí)現(xiàn)較高的承載能力，既可形成穩(wěn)定的路基，又可在上植草，綠化穩(wěn)定邊坡。n目前在廣西洛湛鐵路、京珠高速、濟(jì)邵高速、浦南高速、扎南高速等工程中得到廣泛使用。 膨潤(rùn)土防水毯膨潤(rùn)土防水毯GCLGCL 上層為無(wú)紡布、中間為經(jīng)過(guò)處理的天然鈉基膨潤(rùn)土、底層為土工纖維布。 n用途作用： 主要

17、應(yīng)用于環(huán)境工程中的廢棄物填埋場(chǎng)、地下水庫(kù)、地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工程中，解決密封、隔離、防滲漏問(wèn)題，效果好，抗破壞性強(qiáng)。n防水機(jī)理 天然鈉基膨潤(rùn)土具有高膨脹性，當(dāng)膨潤(rùn)土防水毯遇水后，其中的鈉基膨潤(rùn)土吸水膨脹，在受到一定擠壓力（來(lái)自基底、臨時(shí)保護(hù)層、回填土以及防水毯內(nèi)部纖維拉力等）作用下，分子之間發(fā)生穿插排列，內(nèi)部空隙縮小，形成致密的凝膠結(jié)構(gòu)層，水分子無(wú)法透過(guò)，從而起到防水作用。擠壓力越大，致密程度就越高，防水效果就越理想。 聚丙烯工程纖維聚丙烯工程纖維n聚丙烯網(wǎng)狀纖維是由聚丙烯樹(shù)脂經(jīng)特殊加工與處理制成的一束束互相交織成網(wǎng)狀的纖維，它和混凝土基料有極強(qiáng)的親和力，經(jīng)攪拌后，因受到水泥砂子的沖擊，自動(dòng)張

18、開(kāi)，形成一根根的網(wǎng)狀單絲或互相牽扯亂向分布纖維，減少混凝土早期的塑性收縮裂級(jí)和應(yīng)力裂級(jí),極大的提高混凝土的抗裂、抗?jié)B、抗沖擊性能，增加了混凝土的韌性和耐磨性。PPPP復(fù)合拉筋帶格柵復(fù)合拉筋帶格柵n PP復(fù)合拉筋帶格柵是高分子聚丙烯（PP）生產(chǎn)的高強(qiáng)度條帶，經(jīng)縱、橫垂直交接焊接成網(wǎng)絡(luò)狀的土工合成材料產(chǎn)品。主要用于軟土地基處理，堤防建設(shè)、邊坡加固等。n特點(diǎn)：強(qiáng)度高、變形小、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、施工方便快捷、成本低，鋪充定位平整，尤其可以滿足各類永久工程100年以上的使用要求。n應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：可廣泛用于高速公路、鐵路、橋臺(tái)、碼頭、護(hù)坡、渣場(chǎng)等到工程建設(shè)中軟弱地基的加固、加筋、加強(qiáng)以及擋墻和路面抗裂工程等建設(shè)領(lǐng)域。 PVCPVC涂層滌綸土工格柵涂層滌