土工合成材料在路基工程中應(yīng)用

土工合成材料在路基工程中應(yīng)用第1頁(yè)/共45頁(yè)

PartⅠ

土工合成材料介紹

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土工合成材料是巖土工程領(lǐng)域中的一種新型建筑材料，是由聚合物形成的纖維制品的總稱。人工聚合物在世界上的出現(xiàn)，雖然已經(jīng)有了100年左右的歷史，但應(yīng)用于土建工程則是20世紀(jì)30年代末才開(kāi)始的。首先是將塑料薄膜作為防滲材料應(yīng)用于水利工程；到20世紀(jì)50年代末，土工合成材料開(kāi)始應(yīng)用于海岸護(hù)坡工程；直到20世紀(jì)70年代，由于無(wú)紡織物的推廣，土工合成材料才以很快的速度發(fā)展起來(lái)，從而在巖土工程學(xué)科中形成一個(gè)重要的分支。到1984年，全世界10萬(wàn)余項(xiàng)不同類型的工程中已鋪設(shè)3億多平方米的土工合成材料。在20世紀(jì)60年代中期到70年代末，有紡織物開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用于河道、涵閘及防治路基翻漿冒泥等工程。20世紀(jì)80年代初，無(wú)紡織物開(kāi)始在鐵路工程上試用，20世紀(jì)80年代中期，土工合成材料才在我國(guó)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。第2頁(yè)/共44頁(yè)第3頁(yè)/共45頁(yè)9．1·1土工合成材料的種類土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱。作為一種新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。關(guān)于土工合成材料的分類，至今尚無(wú)統(tǒng)一準(zhǔn)則。《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50290一1998)稱土工合成材料為土工織物、土工膜、土工特種材料、土工復(fù)合材料的總稱。土工織物包括織造和非織造(無(wú)紡)兩類；土工特種材料包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網(wǎng)、土工模袋、土工網(wǎng)墊、土工織物膨潤(rùn)土墊(GCL)、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)等；土工復(fù)合材料包括復(fù)合土工膜、復(fù)合土工織物、復(fù)合防排水材料(排水帶、排水管、排水防水材料等)。

1．土工織物(geoteXtile)土工織物為透水性土工合成材料。土工織物的制造過(guò)程是首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結(jié)構(gòu)的土工織物。按制造方法分為織造土工織物和非織造(無(wú)紡)土工織物。織造土工織物由纖維紗或長(zhǎng)絲按一定方向排列機(jī)織而成；非織造土工織物由短纖維或長(zhǎng)絲按隨機(jī)或定向排列制成的絮墊，經(jīng)機(jī)械結(jié)合、熱粘或化粘而成。第3頁(yè)/共44頁(yè)第4頁(yè)/共45頁(yè)

土工織物突出的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，整體連續(xù)性好(可做成較大面積的整體)，施工方便，抗拉強(qiáng)度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點(diǎn)是未經(jīng)特殊處理，抗紫外線能力低，如暴露在外，受紫外線直接照射容易老化，如不直接暴露，老化及耐久性能仍較高。土工織物的性能與其聚合物原料、土工織物的種類及工制造方法密切相關(guān)。2、土工膜土工膜是由聚合物或?yàn)r青制成的一種相對(duì)不透水薄膜。含瀝青土工膜目前主要為復(fù)合型的(含編織型或無(wú)紡型的土工織物)，瀝青作為浸潤(rùn)粘結(jié)劑。聚合物土工膜根據(jù)不同的主材料分為塑性土工膜、彈性土工膜和組合型土工膜。土工膜有很好的不透水性，且彈性和適應(yīng)變形能力很強(qiáng)，能承受不同的施工條件和工作應(yīng)力，具有良好的耐老化能力(處于水下和土中的土工膜的耐久性尤突出)。因此，土工膜具有突出的防滲和防水性能。3、土工特種材料⑴土工格柵土工格柵是由有規(guī)則的網(wǎng)狀抗拉條帶形成的用于加筋的土工合成材料，其開(kāi)孔可容周圍土、石或其他土工材料穿入。圖9-1為典型的土工格柵示意圖。第4頁(yè)/共44頁(yè)第5頁(yè)/共45頁(yè)第5頁(yè)/共44頁(yè)第6頁(yè)/共45頁(yè)由于土石料在土工格柵網(wǎng)格內(nèi)互鎖力增高，它們之間的摩擦系數(shù)顯著增大可達(dá)(0.8～1)，土工格柵埋入土中的抗拔力由于格柵與土體間的摩擦咬合力較強(qiáng)；而顯著增大，因此土工格柵是一種很好的加筋材料，國(guó)內(nèi)外工程中大量采用土工格柵加筋路基。同時(shí)土工格柵是一種質(zhì)量輕，具有一定柔性的塑料平面網(wǎng)材，易于現(xiàn)場(chǎng)裁剪和連接，也可重疊搭接，施工簡(jiǎn)便，不需要特殊的施工機(jī)械和專業(yè)技術(shù)人員。

(2)土工模袋土工模袋是一種雙層化纖織物制成的連續(xù)(或單獨(dú))袋狀材料，其中充填混凝土或水泥砂漿，凝結(jié)后形成板狀防護(hù)體系，常用于護(hù)坡或其他地基處理工程。

(3)土工帶土工帶是經(jīng)擠壓拉伸或再加筋制成的條帶抗拉材料。第6頁(yè)/共44頁(yè)第7頁(yè)/共45頁(yè)⑷土工網(wǎng)(geonet)

由平行肋條經(jīng)以不I司角度與其上相同肋條黏結(jié)為一體的用于平面排液、排氣的土工合成材料。用于軟基加固墊層、坡面防護(hù)、植草以及用作制造組合土工材料的基材，如圖9-2所示。⑸土工網(wǎng)墊和土工格室土工網(wǎng)墊和土工格室都是用合成材料特制的三維結(jié)構(gòu)。土工網(wǎng)墊以熱塑性樹(shù)脂為原料制成，其底部為基礎(chǔ)層，上覆起泡膨松網(wǎng)包，包內(nèi)填沃土和草籽，供植物生長(zhǎng)。圖9-3是底面為雙向拉伸平面網(wǎng)，表面為非拉伸擠出網(wǎng)，經(jīng)點(diǎn)焊形成表面呈凹凸泡狀的多層塑料土工網(wǎng)墊。土工格室由土工織物、土工格柵或土工膜、條帶聚合物構(gòu)成的蜂窩狀或網(wǎng)格狀三維結(jié)構(gòu)，常用做防沖蝕和保土工程，剛度大、側(cè)限能力高的土工格室多用于地基加筋墊層、路基基床或道床，如圖9-4所示。⑹土工織物膨潤(rùn)土墊土工織物或土工膜間包有膨潤(rùn)土或其他低透水性材料，以針刺、縫接或化學(xué)劑粘接而成的一種防水材料。

(7)聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的超輕型土工合成材料。是在聚苯乙烯中添加發(fā)泡劑膨脹經(jīng)模塑或擠壓制成的輕型板塊。EPs具有質(zhì)量輕(為填土質(zhì)量的1/50～1/10，重度為0.2～0.4kN／m3)、耐熱、抗壓性能好、吸水率低、自立性好等優(yōu)點(diǎn)。第7頁(yè)/共44頁(yè)第8頁(yè)/共45頁(yè)第8頁(yè)/共44頁(yè)第9頁(yè)/共45頁(yè)第9頁(yè)/共44頁(yè)第10頁(yè)/共45頁(yè)4土工復(fù)合材料土工織物、土工膜或某些特種土工合成材料，以其兩種或兩種以上的材料互相j組合起來(lái)，成為土工復(fù)合材料。土工復(fù)合材料可將不同構(gòu)成材料的性質(zhì)結(jié)合起來(lái)，更好地滿足具體工程的需要，起到多種功能的作用。如復(fù)合土工膜，將土工膜和土工織物按要求制成土工膜－土工織物組合物。土工膜主要用來(lái)防滲，土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。又如土工復(fù)臺(tái)排水材料，它是以無(wú)紡?fù)凉た椢锖屯凉ぞW(wǎng)、土工膜或不同形狀的合成材料芯材組成的排水材料，用于軟基排水固結(jié)處理、路基縱向橫向排水、支擋建筑物的墻后排水等，如塑料排水板就是一種土工復(fù)合排水材料，如圖9—5所示第10頁(yè)/共44頁(yè)第11頁(yè)/共45頁(yè)9．1．2土工合成材料的性能指標(biāo)土工合成材料的性能指標(biāo)應(yīng)包括下列內(nèi)容，并應(yīng)按工程設(shè)計(jì)需要確定試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)時(shí)，可參照《公路土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ/T060-1998)進(jìn)行。

(1)物理性能：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量、厚度(及其與法向壓力的關(guān)系)、材料相對(duì)密度、孔徑等。

(2)力學(xué)性能：條帶拉伸、握持拉伸、撕裂、頂破、CBR頂破、刺破、直剪摩擦、拉拔摩擦、蠕變等。

(3)水力學(xué)性能：垂直滲透系數(shù)、平面滲透系數(shù)、淤堵、防水性等。

(4)耐久性能：抗紫外線能力、化學(xué)穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性等。第11頁(yè)/共44頁(yè)第12頁(yè)/共45頁(yè)9.1.3土工合成材料在路基工程中的應(yīng)用范圍土工合成材料具有加筋、防護(hù)、防滲、過(guò)濾和排水等多種功能。日前，軟基加固處理、加筋土工程、路堤邊坡的植被防護(hù)、路基排水、鐵路基床加固與處理是路基工程應(yīng)用土工合成材料的主要場(chǎng)合。在軟土地基加固方面，廣泛采用塑料排水帶或袋裝砂井加速軟基的排水固結(jié)；采用土工織物或土工網(wǎng)、土工格柵、土工格室補(bǔ)強(qiáng)地基，提高路基的整體穩(wěn)定性。國(guó)外還有采用聚苯乙烯泡沫塑料構(gòu)筑軟土路堤，能減輕路堤自重，減少沉沉降提高穩(wěn)定性。第12頁(yè)/共44頁(yè)第13頁(yè)/共45頁(yè)在加筋土工程方面，采用土工格柵或土工拉筋帶建造加筋土擋土墻；采用土工格柵或土工網(wǎng)，提高土質(zhì)較差的路堤堤身或邊坡的穩(wěn)定性；也可用來(lái)加固陡路堤邊坡或改善橋頭、填挖交界處、新老路基結(jié)合部位，處治橋頭跳車和路基不均勻沉降。在路基防護(hù)方面，主要采用土工網(wǎng)或土工網(wǎng)墊結(jié)合種草；或采用土工格柵結(jié)合噴射水泥漿、混凝土，進(jìn)行路基邊坡坡面防護(hù)；或采用石籠、沉枕、土工模袋等做沖刷防護(hù)；或采用土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊結(jié)合植草種樹(shù)。在風(fēng)砂地區(qū)進(jìn)行路基邊坡防護(hù)，還有用覆蓋砂石固定浮沙，建立防沙網(wǎng)、沙障阻止沙丘移動(dòng)；在鹽漬土地區(qū)，采用復(fù)合土工膜隔斷毛細(xì)水，防止路堤鹽漬化。在路基排水方面，采用土工織物作為反濾層，用于護(hù)坡、護(hù)墻、擋土墻背面的反濾排水，用于滲溝、暗溝的溝壁反濾排水和浸水路堤的粗、細(xì)顆粒填料間的隔離反濾；采用土工膜或復(fù)合土工膜，用于路基頂面或底面的防滲及橫向排水；采用塑料滲水管和軟式透水管，用于引排擋土墻背后及邊坡或滑坡體內(nèi)的地下水。在鐵路基床加固與處理方面，主要采用土工膜、土工織物、土工格室等材料封閉和加固基床表層，處理基床翻漿冒泥、下沉外擠，加固軟弱基床；在高寒地區(qū)采用聚苯乙烯泡沫塑料板防治基床凍害；采用無(wú)紡?fù)凉た椢锛芭潘芤诺叵滤龋?3頁(yè)/共44頁(yè)第14頁(yè)/共45頁(yè)9.2土工合成材料在路基工程中的具體應(yīng)用

9.2.1路堤加筋當(dāng)路堤的穩(wěn)定性不足時(shí)可采用土上合成材料加筋，以提高路堤的穩(wěn)定性。土工合成材料加筋的路堤，當(dāng)原地基的承載力不足時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理，以確保路堤的整體穩(wěn)定。土工合成材料加筋的路堤，其路堤填方的壓實(shí)度必須達(dá)到規(guī)范的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，并宜選擇易于壓實(shí)、能與土工合成材料產(chǎn)生良好摩擦的土料。

1、材料選擇與參數(shù)用于路堤加筋的土工合成材料可采用土工格柵、土工織物、土工網(wǎng)。當(dāng)土工合成材料單純用于加筋目的時(shí)，宜選擇強(qiáng)度高、變形小、糙度大的土工格柵。當(dāng)僅僅是為防止邊坡淺層溜坍，對(duì)材料強(qiáng)度要求較低時(shí)，采用土工網(wǎng)亦可達(dá)到加固的目的。路堤加筋所選用的土工合成材料，應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度。土工合成材料的容許抗拉強(qiáng)度Tga下式確定第14頁(yè)/共44頁(yè)第15頁(yè)/共45頁(yè)土工合成材料的抗拉強(qiáng)度(kN／n1)；一考慮施工損傷、材料老化、材料蠕變等因素的安全系數(shù)；考慮施工損傷的分項(xiàng)安全系數(shù)，一般取值10～13；一考慮材料蠕變的分項(xiàng)安全系數(shù)，宜根據(jù)試驗(yàn)確定，若元試驗(yàn)資荊可取20～40；考慮化學(xué)、生物損傷的分項(xiàng)安全系數(shù)，可取10～15。

對(duì)土工織物，還應(yīng)具有較高的刺破強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度和握持強(qiáng)度等，這些強(qiáng)度除需能滿足規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)驗(yàn)算公式外，還應(yīng)滿足表9-1的要求

土工合成材料與土接觸的界面摩擦系數(shù)^s，應(yīng)參照規(guī)范規(guī)定的剪切試驗(yàn)方法，由試驗(yàn)確定。對(duì)路基等級(jí)條件較低時(shí)，可由一式確定第15頁(yè)/共44頁(yè)第16頁(yè)/共45頁(yè)2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與形式土工合成材料加筋路堤的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)工程具體情況，遵循技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便的原則，選用圖9—6所示的形式。受地形、地物限制需加陡路堤邊坡時(shí)，宜選用圖9-6(a)的外邊回折的加筋結(jié)構(gòu)形式；其他一般情況，宜選用圖9—6(b)、(c)兩種形式。土工合成材料加筋路堤的設(shè)計(jì)包括土工合成材料的鋪設(shè)層數(shù)、鋪設(shè)方式、鋪設(shè)范圍及坡面防護(hù)等內(nèi)容。鋪設(shè)層數(shù)和長(zhǎng)度應(yīng)按圓弧滑動(dòng)法和楔體滑動(dòng)法通過(guò)第16頁(yè)/共44頁(yè)第17頁(yè)/共45頁(yè)第17頁(yè)/共44頁(yè)第18頁(yè)/共45頁(yè)穩(wěn)定性計(jì)算確定，包括地基與堤身的整體穩(wěn)定性、堤身穩(wěn)定性、平面滑動(dòng)穩(wěn)定性(當(dāng)?shù)滔碌鼗菧\層軟弱土層或相對(duì)于路堤荷載淺層地基土強(qiáng)度較低時(shí)需要驗(yàn)算。加筋路堤平面滑動(dòng)表現(xiàn)為堤與地基沿下臥硬土層頂面滑動(dòng)和地基側(cè)向擠出滑動(dòng))。筋材的錨固長(zhǎng)度除應(yīng)滿足抗拔穩(wěn)定性計(jì)算要求外，亦不得小于25m。土工合成材料加筋的路堤，其邊坡必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)，邊坡的防護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行。土工合成材料不宜直接設(shè)置于原地基表面上，宣在原地表設(shè)置∞～50cm砂墊層或其他透水性較好的均質(zhì)土料后，再鋪設(shè)土工合成材料。多層加筋土工合成材料應(yīng)以一定間距分層鋪設(shè)，各層間距不宜小于一層填土的最小厚度，同時(shí)不宜大于06～l0m；施工時(shí)，由于邊坡附近10～15m范圍內(nèi)土體壓實(shí)較困難，因此加筋材料的最小鋪設(shè)寬度不應(yīng)小于20—25m第18頁(yè)/共44頁(yè)第19頁(yè)/共45頁(yè)9．2．2軟土地基加固土工合成材料加固軟土地基主要有地基的加筋補(bǔ)強(qiáng)和加速排水固結(jié)兩種。地基加筋樸強(qiáng)應(yīng)選用強(qiáng)度較高、延伸率較小的機(jī)織土工織物或土工格柵；加速地基排水固結(jié)應(yīng)選用塑料排水帶或袋裝砂井。采用土工合成材料加固軟土地基，應(yīng)根據(jù)地基情況、路堤高度及穩(wěn)定、沉降、工期等要求，宜按以下條件確定加固措施：當(dāng)路堤高度大于設(shè)計(jì)臨界高度1．0—2‰，且沉降不受控制時(shí)，可采用土工合成材料加筋補(bǔ)強(qiáng)地基；當(dāng)路堤高度大于設(shè)|十l臨界高度15～29倍，且沉降受控制時(shí)，可單獨(dú)采用排水固結(jié)法或采用排水固結(jié)法與土工合成材料加筋補(bǔ)強(qiáng)綜合加固第19頁(yè)/共44頁(yè)第20頁(yè)/共45頁(yè)1軟土地基的加筋補(bǔ)強(qiáng)用于軟土地基加固的加筋材料應(yīng)選用強(qiáng)度高、延伸率小和不易老化的土工織物或土工格柵，一般要求抗拉強(qiáng)度不小于35kN／m。土工合成材料設(shè)計(jì)容許強(qiáng)度還宜根據(jù)其與土變形相適應(yīng)的情況確定：對(duì)土工織物可取應(yīng)變量為15％的拉伸應(yīng)力作為設(shè)計(jì)容許強(qiáng)度；對(duì)于土工格柵，可取抗拉強(qiáng)度的90％作為設(shè)計(jì)容許強(qiáng)度；當(dāng)填土期較長(zhǎng)時(shí)，可根據(jù)材料變形特性適當(dāng)?shù)奶岣?。土工織物滲透系數(shù)不小于5×10叫cⅡ∥s；土工格柵延伸率不大于15％。用土工合成材料加筋補(bǔ)強(qiáng)軟土地基，應(yīng)沿路堤底部橫向滿鋪，筋材鋪設(shè)層數(shù)一般不宜超過(guò)三層。應(yīng)在地表鋪設(shè)中粗砂或其他透水性好的均質(zhì)滲水料墊層，墊層厚度不宜小于40cm，含泥量不宜大于5％。筋材與砂石等組成加筋墊層，滿足約束地基側(cè)向變形、均化基底應(yīng)力分布、增強(qiáng)路堤抗滑穩(wěn)定性和提高地基承載力的要求。土工合成材料加固軟土地基的穩(wěn)定性驗(yàn)算和沉降計(jì)算，應(yīng)該針對(duì)可能發(fā)生的破壞形式(主要有深層圓弧滑動(dòng)破壞、淺層水平滑動(dòng)破壞和地基整體承載破壞)，第20頁(yè)/共44頁(yè)第21頁(yè)/共45頁(yè)2軟土地基排水固結(jié)加固用于軟土地基排水固結(jié)的排水帶芯材應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度、耐腐性、柔性和垂直排水能力；濾套應(yīng)具有一定的強(qiáng)度及反濾能力。袋裝砂井袋料應(yīng)選用韌性強(qiáng)的聚丙烯或其他適用的機(jī)織土工織物制成，抗拉強(qiáng)度應(yīng)能承受砂袋自重，裝砂后砂袋的滲透系數(shù)不應(yīng)小于砂的滲透系數(shù)，其主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足表9—2要求。砂袋內(nèi)充填料應(yīng)采用滲水率較高的中粗砂，含泥量不應(yīng)大于3％，滲透系數(shù)不應(yīng)小于5×lO一3cⅡ∥s第21頁(yè)/共44頁(yè)第22頁(yè)/共45頁(yè)

排水帶或袋裝砂井平面布置可用正三角形或正方形布置。在加固地基表面應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，其厚度不宜小于40咖，砂料應(yīng)選用中粗砂，含泥量不宜大于5％。排水帶或袋裝砂井的間距及插入深度應(yīng)根據(jù)地基情況、沉降及穩(wěn)定等要求，按滲透固結(jié)理論計(jì)算確定。加固地基的固結(jié)度采用太沙基固結(jié)理論計(jì)算；當(dāng)插入較深、施工對(duì)地基擾動(dòng)較大時(shí)，地基固結(jié)度宜考慮涂抹和井阻作用的影響第22頁(yè)/共44頁(yè)第23頁(yè)/共45頁(yè)9．2．3路基防護(hù)土工合成材料用于路基防護(hù)，主要包括坡面防護(hù)、沖刷防護(hù)以及其他特殊防護(hù)。坡面防護(hù)用于防護(hù)易受自然因素影響而破壞的土質(zhì)或巖石邊坡；沖刷防護(hù)用于防護(hù)水流對(duì)路基的沖刷與淘刷。

l坡面防護(hù)

(1)土質(zhì)邊坡防護(hù)對(duì)適合植物生長(zhǎng)而土質(zhì)較差的路基邊坡，可采用土工網(wǎng)墊、土工網(wǎng)植物防護(hù)。如拉伸網(wǎng)草皮、固定草種布、網(wǎng)格固定撒種等方式，如圖9—7、圖918所示。邊坡坡度不宜陡于l：1，陡于1：1時(shí)宜設(shè)草籽墊，并選用根系發(fā)達(dá)、莖矮葉茂的多年生植物。拉伸網(wǎng)草皮護(hù)坡方法是在草皮生產(chǎn)基地，在平整的水泥地坪上鋪3～5cm的種植土層，土工網(wǎng)或土工墊布置在種植土層的中間，然后撒種、養(yǎng)護(hù)，待草苗旺盛．土體、土工網(wǎng)或土工墊與草根系固定后，成捆送至施工地點(diǎn)進(jìn)行鋪設(shè)。草皮第23頁(yè)/共44頁(yè)第24頁(yè)/共45頁(yè)第24頁(yè)/共44頁(yè)第25頁(yè)/共45頁(yè)固定草種布(也可稱植生帶)護(hù)坡方法是在土工織物紡織時(shí)，將草種固定于土工織物中，然后到現(xiàn)場(chǎng)鋪筑，促使草皮生長(zhǎng)、形成植被護(hù)坡層。一網(wǎng)格固定撒種護(hù)坡方法是先將土工網(wǎng)固定于需防護(hù)的邊坡上，然后撒播草種形成草皮。

(2)巖質(zhì)邊坡防護(hù)不適合植物生長(zhǎng)的穩(wěn)定破碎巖層、易于風(fēng)化巖層及土質(zhì)邊坡，可采用土工網(wǎng)或土工格柵進(jìn)行防護(hù)，如圖

9．9所示。邊坡坡度宜緩于1：03?？刹捎寐懵妒交蚵癫厥絻煞N防護(hù)方式，裸露式是指將土工格柵直接固定并裸露于巖面；埋藏式是指將土工網(wǎng)或土工格柵固定于巖面后再用水泥砂漿噴護(hù)。裸露式防護(hù)方法適用于臨時(shí)性工程邊坡的防護(hù)或永久型工程邊坡的臨時(shí)防護(hù)。對(duì)永久型工程的邊坡，在更換土工網(wǎng)或土工格柵較方便的場(chǎng)合，也可采用這種防護(hù)方式。裸露式防護(hù)應(yīng)采用強(qiáng)度較高的土工格柵，埋藏式防護(hù)可采用土工網(wǎng)或土工格柵。其性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到表9—3的要求。第25頁(yè)/共44頁(yè)第26頁(yè)/共45頁(yè)第26頁(yè)/共44頁(yè)第27頁(yè)/共45頁(yè)②土工網(wǎng)墊水土保持能力系數(shù)不小于5；◎土工網(wǎng)墊30nlin時(shí)回彈恢復(fù)率不低于80％；④用于噴漿或噴射混凝土防護(hù)的土工網(wǎng)、土工格柵網(wǎng)孔孔徑不小于40mm；

@當(dāng)土工網(wǎng)、土工格柵延伸率為5％時(shí)，抗拉強(qiáng)度不低于10kN／m。

2沖刷防護(hù)土工合成材料可與土、石、混凝土等結(jié)合，覆蓋于坡面或河底，構(gòu)成抗沖刷護(hù)坡。一般可采用土工合成材料石籠或沉枕(土工織物軟體沉排)、土工模袋等沖刷防護(hù)類型，其適用條件見(jiàn)表9_4所示，可根據(jù)情況選擇采用第27頁(yè)/共44頁(yè)第28頁(yè)/共45頁(yè)(1)土工合成材料石籠和沉枕石籠與沉枕應(yīng)具有足夠大的體積和質(zhì)量，確保其穩(wěn)定性。其尺寸宜通過(guò)抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定和水流作用下的穩(wěn)定計(jì)算確定。一般地，石籠長(zhǎng)2～3m，寬1—3m，高lm；圓柱體時(shí)直徑1m。土工織物沉枕直徑一般為06—10m，長(zhǎng)5m或10m．沿其長(zhǎng)軸每隔30～50cm用≠4～5肼n的合成材料筋繩捆扎一圈作為加固腰箍。土工格柵或土工網(wǎng)石籠內(nèi)應(yīng)選用卵石、塊石充填，塊徑應(yīng)大于網(wǎng)孔尺寸，一般為8cmx10鋤或10cm×12cm；為保證其穩(wěn)定性，宜在其防護(hù)范圍內(nèi)的上、下端設(shè)錨固措施，上端設(shè)樁懸掛，或以錨釘固定，下端則嵌人腳槽中；制作沉枕的管袋材料宜為機(jī)織型土工織物，其經(jīng)緯向抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于12kN／m。第28頁(yè)/共44頁(yè)第29頁(yè)/共45頁(yè)(2)土工梗袋模袋必須鋪放在穩(wěn)定的邊坡上，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行土坡穩(wěn)定性分析，校核其穩(wěn)定性，如圖9—10所示。一般情況下模袋護(hù)坡坡度不得陡于1：15～1：1。模袋鋪設(shè)前，應(yīng)對(duì)坡面進(jìn)行處理，土工模袋還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的邊界處理和滿足一定的構(gòu)造要求。土工模袋應(yīng)具有一定的抗拉強(qiáng)度和耐老化能力，必須能承受O2MPa以上的壓力，具有合適的孔隙率，能滿足反濾要求。模袋設(shè)計(jì)應(yīng)按工程具體條件選用混凝土或砂漿模袋，并進(jìn)行模袋混凝土護(hù)坡厚度計(jì)算、穩(wěn)定性校核和抗滑措施等設(shè)計(jì)。模袋護(hù)坡厚度可分別按照抗彎曲應(yīng)第29頁(yè)/共44頁(yè)第30頁(yè)/共45頁(yè)第30頁(yè)/共44頁(yè)第31頁(yè)/共45頁(yè)第31頁(yè)/共44頁(yè)第32頁(yè)/共45頁(yè)力、抗浮動(dòng)、抗冰推力、抗滑動(dòng)計(jì)算，取其大值。一般常用的竣工后的砂漿模袋護(hù)坡平均厚度不應(yīng)小于lOcm，混凝土模袋護(hù)坡平均厚度不應(yīng)小于15鋤。

3．風(fēng)沙防護(hù)粉砂、細(xì)砂填筑的路堤邊坡及粉細(xì)砂地層路塹邊坡，可選用土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊等作為風(fēng)蝕防護(hù)層。防護(hù)斷面形式如圖9一】1、圖9．12所示。在沙層含水量大于2％的風(fēng)沙區(qū)，可采用土工網(wǎng)與植物相結(jié)合的措施。路基兩側(cè)防沙工程的設(shè)計(jì)應(yīng)采取固沙與阻沙相結(jié)合的防沙措施，固沙措施宜采用土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊等覆蓋于沙面或沙地上固定浮沙；阻沙措施宜采用土工網(wǎng)方格沙障和高立式土工合成材料防沙網(wǎng)沙障。有關(guān)風(fēng)沙防護(hù)的設(shè)計(jì)計(jì)算可參照《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(1rH10118--1999)。

4鹽漬土路基隔斷層設(shè)計(jì)鹽漬土路基的路肩高程不能滿足要求時(shí)，可采用復(fù)合土工膜設(shè)置毛細(xì)水隔斷層，防止路堤再鹽漬化。對(duì)于新建路基，復(fù)合土工膜隔斷層宜設(shè)置在路堤底部，橫斷面設(shè)計(jì)形式如圖9—13所示；對(duì)于既有線路的改建，隔斷層宜設(shè)在路肩下一定深度。復(fù)合土工膜宜選用二布一膜形式。第32頁(yè)/共44頁(yè)第33頁(yè)/共45頁(yè)第33頁(yè)/共44頁(yè)第34頁(yè)/共45頁(yè)第34頁(yè)/共44頁(yè)第35頁(yè)/共45頁(yè)

此外，復(fù)合土工膜還須滿足下列技術(shù)指標(biāo)及性能：①膜厚不應(yīng)小于035n蚰，滲透系數(shù)不應(yīng)大于10。?！痚lw's；，②具有長(zhǎng)期的對(duì)硫酸鹽、氯鹽、碳酸鹽的耐腐蝕性和抗老化性能；

@頂破強(qiáng)度應(yīng)大于15kN；④在寒冷地區(qū)使用還應(yīng)滿足抗凍要求。

9．2．4路基排水土工合成材料可單獨(dú)或與其他材料配合，作為過(guò)濾體和排水體用于暗溝、滲溝、坡面防護(hù)等工程結(jié)構(gòu)中。其主要應(yīng)用場(chǎng)合如圖9-14所示。反濾材料宜選用無(wú)紡?fù)凉た椢?，隔水防滲材料宜選用土工膜或復(fù)合土工膜i排水管可選用帶孔塑料管或軟式透水管。

1土工織物用于反濾土工織物作反濾層適用于以下工程情況：坡面防護(hù)的護(hù)坡、護(hù)墻及路基擋土墻背后的砂礫石反濾層；截排地表水或地下水的暗溝、滲溝中，當(dāng)溝壁為細(xì)粒土或粉細(xì)砂時(shí)，其截水部分的無(wú)砂混凝土或砂礫石反濾層；浸水路堤的粗、細(xì)顆粒土填料間的砂礫石反濾層。對(duì)dg<0075ram的土層不宜單獨(dú)使用土工織物作反濾層，可在土工織物與土體間設(shè)置含泥量小于5％的砂層。作反濾層的土工織物必須耐腐蝕、抗老化，具有較好的透水性能。土工織物第35頁(yè)/共44頁(yè)第36頁(yè)/共45頁(yè)的單位面積質(zhì)量宜為300～500∥舒，刺破強(qiáng)度應(yīng)大于400N，頂破強(qiáng)度應(yīng)大于15kN，撕裂強(qiáng)度應(yīng)大于400N。土工織物作反濾層的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足保土、透水和防淤堵設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

(1)保土準(zhǔn)則保土準(zhǔn)則要求土工織物}L徑應(yīng)符合下式的條件：

095≤B。ds5(9-31式中O∞——織物的等效孔徑(一)：

dl蚯——被保護(hù)土的特征粒徑(mm)，即土中小于該粒徑的土質(zhì)量占總質(zhì)量的85％：

Bs——與被保護(hù)土的類型、級(jí)配、織物品種和狀態(tài)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。日。值可按表9—5選取。

(2)透水準(zhǔn)則土工織物的透水性應(yīng)符臺(tái)下式要求：

kg=A。k。(9-4)式中≈?！凉た椢锏臐B透系數(shù)(cm／s)；

^。——被保護(hù)土的滲透系數(shù)(era／s)：

^——無(wú)因次系數(shù)，取值范圍1～10，細(xì)粒土和重要工程取高值第36頁(yè)/共44頁(yè)第37頁(yè)/共45頁(yè)(3)防辯堵準(zhǔn)則一般情況下應(yīng)滿足下式的條件：

095≥3d15(9-5)式中d-s——被保護(hù)土的特征粒徑(ram)，~0~008、于該粒徑的土質(zhì)量占總質(zhì)量的15％。此外，用土工合成材料處治冒泥翻漿或季節(jié)性凍融翻漿時(shí)，需在土工合成材料上鋪設(shè)io一20cm中粗砂保護(hù)層，在其下鋪設(shè)5。lOena的中粗砂墊層，共同形成一組完善的過(guò)濾層。砂層間的土工合成材料除滿足上述過(guò)濾設(shè)計(jì)準(zhǔn)則要求外。其孔徑還需滿足下式要求第37頁(yè)/共44頁(yè)第38頁(yè)/共45頁(yè)

反濾均勻：095>2d50(9—6)2土工織物用于排水土工合成材料應(yīng)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)中多余水分。土工合成材料用于截排地表水或地下水的滲溝不長(zhǎng)、滲水量不大時(shí)，可采用土工織物包裹碎石或砂礫石，如圖9—14(a)所示；滲溝較長(zhǎng)、滲水量較大時(shí)，可在滲溝底部設(shè)置軟式透水管或帶}L塑料滲水管，如圖9—14(b)所示。滲溝的布置、斷面尺寸及滲水管管徑應(yīng)根據(jù)排水要求和滲水量大小計(jì)算確定。一般地，塑料滲水管管徑取20～30era，軟式透水管管徑取5～20咖。此外，滲水管材應(yīng)質(zhì)量輕、耐化學(xué)腐蝕，可在一25～600c條件下應(yīng)用，使用壽命長(zhǎng)，有良好的透水、滲濾縱向排水性能，并具有較高抗拉、抗壓強(qiáng)度和環(huán)形剛度，滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的要求。用做包裹的土工織物應(yīng)滿足反濾的設(shè)計(jì)要求c

路塹邊坡或滑坡體內(nèi)的地下水，宜在仰斜泄水鉆孔中插人軟式透水管或帶孔塑料滲水管引排。泄水孔位布置、直徑及長(zhǎng)度可根據(jù)含水層水文地質(zhì)情況確定，仰斜角度一般100一15。，困難時(shí)不應(yīng)小于5。。地下水發(fā)育地段的路塹擋土墻，口j沿墻背斜向平行設(shè)置多條軟式透水管或塑料滲水管，傾斜角度一般為45。，并與沿墻底縱向設(shè)置的較大管徑滲水管連接。斜向滲水管的管徑及其布設(shè)應(yīng)根據(jù)地下水發(fā)育情況確定，一般管間距為2～3m，管徑可選用5～lOem，縱向滲水管管徑可選用8～20era。第38頁(yè)/共44頁(yè)第39頁(yè)/共45頁(yè)9．2．5鐵路基原加崮與處埋新建鐵路基床需進(jìn)行加固和處理時(shí)，經(jīng)比選可采用土工合成材料進(jìn)行加固、防滲、反濾和排水處理。既有線基床翻漿冒泥病害，可采用土工合成材料進(jìn)行整治；既有線基床下沉外擠、道碴陷槽較深、積水嚴(yán)重等病害，可采用士工合成材料加強(qiáng)基床和改善排水條件；基床凍害可采用鋪設(shè)土工合成材料隔離防滲層、保溫層并結(jié)合降排水進(jìn)行防治。

i材料選擇既有線基床翻漿冒泥的整治宜選用土工膜或復(fù)合土工膜；病害輕微時(shí)，町采用姍∥0以上的無(wú)紡?fù)羅=I二織物．基床下沉外擠、深陷槽、嚴(yán)重積水等病害的整治