7-1-8土工合成材料地基

1、7-1-8 土工合成材料地基7-1-8-1 土工織物地基土工織物地基又稱土工聚合物地基、土工合成材料地基，系在軟弱地基中或 邊坡上埋設(shè)土工織物作為加筋，使形成彈性復(fù)合土體，起到排水、反濾、隔離、 加固和補強(qiáng)等方面的作用，以提高土體承載力，減少沉降和增加地基的穩(wěn)定。圖7-41為土工織物加固地基、邊坡的幾種應(yīng)用圖 7-415土工織物加固的應(yīng)用（a）排水；（b）穩(wěn)定路基；（c）穩(wěn)定邊坡或護(hù)坡；（d）加固路堤；（e） 土壩反濾；（f）加速地基沉降1- 土工織物；2-砂墊；3-道渣；4-滲水盲溝；5-軟土層；6-填土或填料夯實；7-砂井1 材料要求土工織物系采用聚酯纖維（滌綸）、聚丙纖維（腈綸）和聚丙烯

2、纖維（丙綸） 等高分子化合物（聚合物）經(jīng)加工后合成。一般用無紡織成的，系將聚合物原料 投入經(jīng)過熔融擠壓噴出紡絲， 直接平鋪成網(wǎng)， 然后用粘合劑粘合 （化學(xué)方法或濕 法）、熱壓粘合（物理方法或干法）或針刺結(jié)合（機(jī)械方法）等方法將網(wǎng)聯(lián)結(jié)成 布。土工織物產(chǎn)品因制造方法和用途不一， 其寬度和重量的規(guī)格變化甚大， 用于 巖土工程的寬度由218m;重量大于或等于0.1kg/m2;開孔尺寸（等效孔徑）為 0.050.5mm,導(dǎo)水性不論垂直向或水平向，其滲透系數(shù) k> 10-2cm/s （相當(dāng)于中、 細(xì)砂的滲透系數(shù)）；抗拉強(qiáng)度為1030kN/m （高強(qiáng)度的達(dá)30100kN/m）。2特點和適用范圍 土工織

3、物的特點是：質(zhì)地柔軟,重量輕,整體連續(xù)性好;施工方便,抗拉強(qiáng) 度高,沒有顯著的方向性,各向強(qiáng)度基本一致;彈性、耐磨、耐腐蝕性、耐久性 和抗微生物侵蝕性好,不易霉?fàn)€和蟲蛀;而且,土工織物具有毛細(xì)作用,內(nèi)部具 有大小不等的網(wǎng)眼，有較好的滲透性（水平向1X 10-11xi0-3cm/s）和良好的疏導(dǎo)作用,水可豎向、橫向排出。材料為工廠制品,材質(zhì)易保證,施工簡便,造價 較低，與砂墊層相比可節(jié)省大量砂石材料，節(jié)省費用 1/3 左右。用于加固軟弱地 基或邊坡，作為加筋使形成復(fù)合地基，可提高土體強(qiáng)度，承載力增大 34 倍，顯 著地減少沉降， 提高地基穩(wěn)定性。 但土工聚合物存在抗紫外線 （老化）能力較低， 如

4、埋在土中，不受陽光紫外線照射，則不受影響，可使用 40年以上。適用于加固軟弱地基，以加速土的固結(jié)，提高土體強(qiáng)度;用于公路、鐵路路 基作加強(qiáng)層，防止路基翻漿、下沉;用于堤岸邊坡，可使結(jié)構(gòu)坡角加大，又能充 分壓實;作擋土墻后的加固，可代替砂井。此外，還可用于河道和海港岸坡的防 沖;水庫、渠道的防滲以及土石壩、灰壩、尾礦壩與閘基的反濾層和排水層，可 取代砂石級配良好的反濾層，達(dá)到節(jié)約投資、縮短工期、保證安全使用的目的。3施工工藝方法要點（ 1 ）鋪設(shè)土工織物前，應(yīng)將基土表面壓實、修整平順均勻，清除雜物、草 根，表面凹凸不平的可鋪一層砂找平。當(dāng)作路基鋪設(shè)，表面應(yīng)有4%5%的坡度，以利排水。（ 2 ）鋪

5、設(shè)應(yīng)從一端向另一端進(jìn)行，端部應(yīng)先鋪填，中間后鋪填，端部必須 精心鋪設(shè)錨固，鋪設(shè)松緊應(yīng)適度，防止繃?yán)^緊或褶皺，同時需保持連續(xù)性、完 整性。避免過量拉伸超過其強(qiáng)度和變形的極限而發(fā)生破壞、撕裂或局部頂破等。在斜坡上施工，應(yīng)注意均勻和平整，并保持一定的松緊度；避免石塊使其變形超 出聚合材料的彈性極限；在護(hù)岸工程坡面上鋪設(shè)時，上坡段土工織物應(yīng)搭在下坡 段土工織物上。（3）土工織物連接一般可采用搭接、縫合、膠合或 U形釘釘合等方法（圖 7-42）。采用搭接時，應(yīng)有足夠的寬（長）度，一般為 0.30.9m,在堅固和水平 的路基，一般為0.3m,在軟的和不平的地面，則需 0.9m;在搭接處盡量避免受 力，以

6、防移動；縫合采用縫合機(jī)面對面或折疊縫合，用尼龍或滌綸線，針距 78mm，縫合處的強(qiáng)度一般可達(dá)縫物強(qiáng)度的80%;膠結(jié)法是用膠粘劑將兩塊土工織物膠結(jié)在一起，最少搭接長度為 100mm，膠結(jié)后應(yīng)停2h以上。其接縫處的 強(qiáng)度與土工織物的原強(qiáng)度相同；用U形釘連接是每隔1.0m用一 U形釘插入連接, 其強(qiáng)度低于縫合法和膠結(jié)法。由于搭接和縫合法施工簡便，一般多用之。2）（辦）（c）（d）（?）圖7-42 土工織物連接方法（a）搭接；（b）膠合；（c）、（ d）縫合；（e）釘接（4）為防止土工織物在施工中產(chǎn)生頂破、穿刺、擦傷和撕破等，一般在土工織物下面宜設(shè)置礫石或碎石墊層， 在其上面設(shè)置砂卵石護(hù)層，其中碎石能

7、承受 壓應(yīng)力，土工織物承受拉應(yīng)力，充分發(fā)揮織物的約束作用和抗拉效應(yīng)， 鋪設(shè)方法 同砂、礫石墊層。（5）鋪設(shè)一次不宜過長，以免下雨滲水難以處理，土工織物鋪好后應(yīng)隨即 鋪設(shè)上面砂石材料或土料，避免長時間曝曬和暴露，使材料劣化。（6）土工織物用于作反濾層時應(yīng)作到連續(xù)，不得出現(xiàn)扭曲、折皺和重疊。土工織物上拋石時，應(yīng)先鋪一層 30mm厚卵石層，并限制高度在1.5m以內(nèi)，對 于重而帶棱角的石料，拋擲高度應(yīng)不大于 50cm。（7） 土工織物上鋪墊層時，第一層鋪墊厚度應(yīng)在50cm以下，用推土機(jī)鋪 墊時，應(yīng)防止刮土板損壞土工織物，在局部不應(yīng)加過重集中應(yīng)力。（8）鋪設(shè)時，應(yīng)注意端頭位置和錨固，在護(hù)坡坡頂可使土工織

8、物末端繞在 管子上，埋設(shè)于坡頂溝槽中，以防土工織物下落；在堤壩，應(yīng)使土工織物終止在 護(hù)坡塊石之內(nèi)，避免沖刷時加速坡腳沖刷成坑。（9）對于有水位變化的斜坡，施工時直接堆置于土工織物上的大塊石之間的空隙，應(yīng)填塞或設(shè)墊層，以避免水位下降時，上坡中的飽和水因來不及滲出形 成顯著水位差，使土擠向沒有壓載空隙，引起土工織物鼓脹而造成損壞。（10）現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)土工織物受到損壞時，應(yīng)立即修補好。4.質(zhì)量控制（1） 施工前應(yīng)對土工織物的物理性能（單位面積的質(zhì)量、厚度、比重）、強(qiáng) 度、延伸率以及土、砂石料等進(jìn)行檢驗。土工織物以 100m2為一批，每批抽查 5%。（2）施工過程中應(yīng)檢查清基、回填料鋪設(shè)厚度及平整度

9、、土工織物的鋪設(shè) 方向、搭接縫搭接長度或縫接狀況、土工織物與結(jié)構(gòu)的連接狀況等。（3）施工結(jié)束后，應(yīng)作承載力檢驗。（4）土工織物地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)如表 7-39所示。土工織物（土工合成材料）地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)表7-39項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值1土工織物（土工合成材料）%w 5置于夾具上作拉伸試驗（結(jié)主控項目強(qiáng)度果與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相比）2土工織物（土工合成材料）%w 3r置于夾具上作拉伸試驗（結(jié)延伸率果與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相比）3地基承載力設(shè)計要求按規(guī)定方法一般 項目1土工織物（土工合成材料） 搭接長度mm> 300用鋼尺量2土石料有機(jī)質(zhì)含量%w 5焙燒法3層面平整度mmw 20用2m靠尺4

10、每層鋪設(shè)厚度mm± 25水準(zhǔn)儀7-1-8-2加勁土地基加勁土地基系由填土和填土中布置一定量的帶狀筋體（或稱拉筋）以及直立 的墻面板3部分組成一個整體的復(fù)合結(jié)構(gòu)（圖 7-43）。這種結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在著墻面 土壓力、拉筋的拉力、以及填土與拉筋間的摩擦力等相互作用的內(nèi)力， 并維持互 相平衡，從而可保證這個復(fù)合結(jié)構(gòu)的內(nèi)部穩(wěn)定。 同時這一復(fù)合體又能抵抗拉筋尾 部后面填土所產(chǎn)生的側(cè)壓力，使整個復(fù)合結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。圖7-43加勁土結(jié)構(gòu)物的剖面示意圖1-面板；2-拉筋；3-填料1. 加固機(jī)理松散土在自重作用下堆放就成為具有天然安息角的斜坡面， 但若在填土中分 層布置埋設(shè)一定數(shù)量的水平帶狀拉筋作加筋處理，

11、則拉筋與土層之間由于土自重 而壓緊，因而使土和拉筋之間的摩擦充分起作用，在拉筋方向獲得和拉筋的抗拉 強(qiáng)度相適用的粘聚力，使其成為整體，可阻止土顆粒的移動，其橫向變形等于拉 筋的伸長變形，一般拉筋的彈性系數(shù)比土的變形系數(shù)大得多， 故側(cè)向變形可忽略 不計，因而能使土體保持直立和穩(wěn)定。2. 特點及適用范圍加勁土地基的特點是：土與拉筋共同作用，可充分利用材料性能，使擋墻結(jié) 構(gòu)輕型化，其體積僅相當(dāng)重力式擋墻結(jié)構(gòu)的 3%5%，對地基土的要求較低；加 勁土的墻面和拉筋由工廠預(yù)制，可實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，加速工程進(jìn)度，降低施工成 本；適應(yīng)性強(qiáng)，加勁為柔性材料，可以承受地基較大變形，它所容許的沉降比傳 統(tǒng)的擋墻為大，

12、因而更適合于軟弱地基上進(jìn)行構(gòu)筑；加勁土用于重力式構(gòu)筑物， 墻面垂直，節(jié)省用地面積，有效減少土方量；擋墻面板薄，基礎(chǔ)尺寸小，可節(jié)省 工程投資20%60%;而且理論上可不受高度限制；用作擋土結(jié)構(gòu)，面板的形式 可按需要進(jìn)行美化設(shè)計，有利于美化環(huán)境；加勁土復(fù)合結(jié)構(gòu)的整體性能好，結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性強(qiáng)，有良好的抗震性能；結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，除壓實機(jī)械外，不需配備其他機(jī)械，施工迅速，質(zhì)量易于控制。加勁土適用于山區(qū)或城市道路的擋土墻、護(hù)坡、路堤、橋臺、河壩以及水工 結(jié)構(gòu)和工業(yè)結(jié)構(gòu)等工程上，圖 7-44為加勁土的部分應(yīng)用，此外還可用于處理滑 坡。8節(jié)釣25%圖7-44加勁土的應(yīng)用（a）常規(guī)深基處理方法；（b）加勁土處

13、理方法（不用深基）1-填土； 2-礦渣；3-粉土； 4-礫石；5-泥灰?guī)r；6-近代沖積層；7-白堊土； 8-公路；9-面板；10-拉筋3. 加勁土的材料和構(gòu)造要求（1）拉筋材料要求抗拉強(qiáng)度高，延伸率小，耐腐蝕和有一定的柔韌性。多采用鍍鋅帶鋼（截 面5mm x 40mm或5mm x 60mm）、鋁合金鋼帶和不銹帶鋼、鋼條（Q235鋼）、 尼龍繩、玻璃纖維和土工織物等。有的地區(qū)，就地取材，也有采用竹筋、包裝用 塑料帶、多孔廢鋼片、鋼筋混凝土代用，效果亦好，可滿足要求。（ 2）回填土料宜優(yōu)先采用一定級配的礫砂土或砂類土， 有利于壓密和與拉筋間產(chǎn)生良好的 摩阻力，也可采用碎石土、 黃土、中低液限粘性土

14、等， 但不得使用腐殖土、 凍土、 白堊土及硅藻土等，以及對拉筋有腐蝕性的土。4構(gòu)造要求面板一般采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，其厚度不應(yīng)小于 80mm，混凝土強(qiáng)度等 級不應(yīng)低于C18;簡易的面板亦可采用半圓形油桶或橢圓形鋼管。面板設(shè)計應(yīng)滿足堅固、美觀、 運輸方便和安裝容易等要求， 同時要求能承受拉筋一定距離的內(nèi) 部土引起的局部應(yīng)力集中。面板的形式有十字形、槽形、六角形、 L 形、矩形、 Z形等，一般多用十字形，其高度和寬度由 50150mm；厚度80250mm。面板 上的拉筋結(jié)點， 可采用預(yù)錨拉環(huán)、 鋼板錨頭或留穿筋孔等形式。 鋼拉環(huán)應(yīng)采用直 徑不小于 10mm 的 I 級鋼筋，鋼板錨頭采用厚度不小于

15、 3mm 的鋼板，露于混凝 土外部部分應(yīng)做防銹處理； 土工聚合物與鋼拉環(huán)的接觸面應(yīng)做隔離處理。 十字形 面板與拉筋連接多在兩側(cè)預(yù)留小孔，內(nèi)插銷子，將面板豎向互相連鎖起來（圖 7-45）。面板與拉筋的連接處必須能承受施工設(shè)備和面板附近回填土壓密時所產(chǎn) 生的應(yīng)力。圖7-45預(yù)制混凝土面板的拼裝拉筋的錨固長度L, 一般由計算確定，但是還要滿足 L > 0.7H (H 擋土墻 高度)的構(gòu)造要求。5 施工工藝方法要點(1) 加筋土工程結(jié)構(gòu)物的施工程序是：基礎(chǔ)施工、構(gòu)件預(yù)制一面板安裝一 填料攤鋪、壓密和拉筋鋪設(shè)地面設(shè)施施工。(2) 基礎(chǔ)開挖時，基槽(坑)底平面尺寸一般應(yīng)大于基礎(chǔ)外緣 0.3m，基底

16、應(yīng)整平夯實?；妆仨毱秸?，使面板能夠直立。(3) 面板可在工廠或附近就地預(yù)制。安裝可用人工或機(jī)械進(jìn)行。每塊板布置有安裝的插銷和插銷孔。拼時由一端向另一端自下而上逐塊吊裝就位， 拼裝最 下一層面板時，應(yīng)把半尺寸的和全尺寸的面板相間地、 平衡地安裝在基礎(chǔ)上。安 裝時單塊面板傾斜度一般宜內(nèi)傾1/150左右，作為填料壓實時面板外傾的預(yù)留度。 為防止填土?xí)r面板向內(nèi)外傾斜而不成一垂直面，宜用夾木螺栓或支斜撐撐住，水平誤差用軟木條或低強(qiáng)度砂漿調(diào)整， 水平及傾斜誤差應(yīng)逐塊調(diào)整，不得將誤差累 積到最后再進(jìn)行調(diào)整。(4) 拉筋應(yīng)鋪設(shè)在已經(jīng)壓實的填土上，并與墻面垂直，拉筋與填土間的空隙，應(yīng)用砂墊平，以防拉筋斷裂。采

17、用鋼條作拉筋時，要用螺栓將它與面板連接。 鋼帶或鋼筋混凝土帶與面板拉環(huán)的連接以及鋼帶、鋼筋混凝土帶間的連接，可采用電焊、扣環(huán)或螺栓連接。聚丙烯土工聚合物帶與面板的連接， 可將帶一端從面 板預(yù)埋拉環(huán)或預(yù)留孔中穿過，折回與另一端對齊。聚合物可采用單孔穿過、上下 穿過或左右環(huán)孔合拼穿過，并綁扎防止抽動（圖7-46）,但避免土工聚合物帶在環(huán)（孔）上綁成死結(jié)。圖7-46聚丙烯土工聚合物帶拉筋穿孔法1-上下穿筋；2-左右穿筋；3-單孔穿筋（5）填土的鋪設(shè)與壓實，可與拉筋的安裝同時進(jìn)行，在同一水平層內(nèi)，前 面鋪設(shè)和綁拉筋，后面即可隨填土和進(jìn)行壓密。當(dāng)拉筋的垂直間距較大時，填土 可分層進(jìn)行。每層填土厚度應(yīng)根據(jù)上下兩層拉筋的間距和碾壓機(jī)具性能確定。 一 般一次鋪設(shè)厚度不應(yīng)小于200m m。壓實時一般應(yīng)先輕后重，但不得使用羊足碾。 壓實作業(yè)應(yīng)先從拉筋中部開始，并平行墻面板方向逐步駛向尾部，而后再向面板 方向進(jìn)行碾壓，嚴(yán)禁平行拉筋方向碾壓，直壓到最佳密實度為止。土料運輸、鋪設(shè)、碾壓離板面不應(yīng)小于 2.0m。在近面板區(qū)域內(nèi)應(yīng)使用輕型壓密機(jī)械，如平板 式振動器或手扶式振動壓路機(jī)壓實。（6）加勁土擋墻內(nèi)填土的壓實度，距面板1.0m以外，路槽底面以下080cm 深度，對高速一級公路應(yīng)95%