土工布在市政工程的应用

土工布在市政工程的应用

近代土工织物（土工布）的发展，是与聚合物和合成纤维的发展分不开的，从五十年代末期才开始用于岩土工程，从五十年代末期到六十年代在美国、欧洲、日本逐渐推广。七十年代以来，土工织物广泛用于公路、铁路、水利和港工建筑物各个领域。土工织物的大量生产和应用，已被普遍认为是一种可以提高工程质量、加快施工进度、降低工程造价、延长维修周期的较为理想的工程材料。世界土木工程界、化工、纺织界为推动这一工程材料的发展和应用，从1979年至今，国际上已召开了四界土工织物会议，我国在1986、1989、1992年也已开了三界全国性土工织物学术讨论会。这充分反映了土工织物在工程上应用发展之迅速和广泛。

我国对土工织物的研究和应用方面起步较晚，从八十年代起，才在铁路、水利部分开始应用，并取得了可靠的成绩，已明显显示出这种材料的优越性。我们在丹拉支线高速公路天津南段第Ⅷ标（王稳庄互通式立交）的软基处理的施工中，也采用了土工织物。随着我们对这种材料性能认识上的提高和实际工程上的应用，不断总结交流，土工织物必将得到广泛应用和普遍重视。

一、土工织物的特性

1、土工织物性质

土工织物是一种化纤产品，其原料有聚丙稀（丙纶）、聚脂（涤纶）、聚洗胺（棉纶）等，从产品钟类上看，可分为纺织（有纺）织物和无纺织物两大类。所谓纺织织物，也由聚合物获取纤维，然后行成线，在织机上编织成组织规划的布。所谓无纺织工织物原材料是聚丙稀等化纤产品，所以它具有耐化学剂性强、熔点高、强度大等优点，而无纺织比有纺布成本较低、工艺简单、产量高、其抗拉强度无显著方向性，所以无纺布是世界上目前应用最广的土工织物。

土工织物根据用途不同，生产出的规格要求也不同。

2、土工织物的功能与应用

土工织物作为建筑材料的功能是多方面的，以下几种基本功能和应用已被专家，设计人员和厂商所公认。

（1）分离作用。土工织物可有效地防止两种不同粒径地土料的混合，以免互相混杂，或发生土粒流失情况。这种功能对于在较软的土层上建造公路或铁路路基非常重要。经验表明，在某些情况下要是没有土工布，实际上就不可能在其

地基上建造工程，因为填充材料会直接沉陷到底层土中。

（2）过滤作用。使用土工织物作滤层与级配砂砾滤层作用使相同的，土工织物，能使水自由流过而几乎不需压力，但又能阻止土壤细粒的损失，以免导致某些工程的不稳定和冲蚀。

例如：

a：用土工织物铺在河道砌块下或在水工结构中，河、湖岸堤受到波浪冲击或波浪水位变化的作用，土壤冲蚀而降低稳定性时，在河堤与护堤之间铺设土工织物过滤层，就能阻止土壤的冲蚀，防止河岸塌陷。

b：用土工织物作排水育沟。土工织物阻止土壤中细颗粒混入级配砂石滤层中，以免级配砂石滤层堵塞而失去滤层作用，保证滤层的质量。

（3）排水作用。使土工织物本身形成排水通道，把土中的水分汇集在织物之内，沿着织物缓慢地排除土体。

a：在一些隧道建筑中，必须在喷浆混凝土壳体之间铺设一层防水体系。这个体系由不透性合成膜构成，并且由土工织物起防穿刺保护作用，并起排水作用。从岩石渗透出来地水在土工织物内流动，流到隧道底部地排水管，因此能防止在隔水膜之后积聚水压。

b：在含水量大的软土地区修筑公路，可以用特制机械，将土工织物插入土中，地下水沿土工织物柱流出地面，进入透水砂层或土工织物层排地路基。

（4）加固作用

a：土工织物夹在骨料---土工织物---土基系统中，可分散车辆荷载到较大面积上，减小了荷载对土基的压力。在荷载作用下，松软土基产生的变形，由于土工织物具有一定韧性和延伸度、所以土工织物随之变形而嵌固于土基之中。使整个系统形成连接结构，提高结构的稳定性，改善土基的承载力。

b：用土工织物作挡土墙。通常用混凝土作挡墙，造价较高，用土工织物作挡墙，其作用是提高土层的切变强度，同时，由于土工织物的透水性，使结构中渗出的水流出而不会积聚水压力，增强斜坡的稳定性。

由于土工织物具有良好的隔离、排水、加筋等物理力学性能，过滤型土工织物还具有急既能保证孔隙水可以自由流出，同时又能截住细颗粒的良好水力特性，虽然公路上应用起步较晚，但已取得了良好的效果，交通部重庆公路科学院所通过计算分析和试验对比，初步得出如下结论：

a：土工织物受材料、编织方法、试验方法等因素的影响，其强度、性能差异很大，土工织物的应用，应根据实际情况加以分析，妥善选取。

b：土工织物对软基路堤的加筋，其主要作用是限制了软基和堤的侧向位移，增加了侧向约束，从而降低了应力水平，加强了路堤的稳定性，但加筋效果受到了织物模量、软基模量、软基厚度等因素的影响。

c：土工织物的加筋效果与施工速度有关，一般来说施工速度快，加筋效果好，施工速度慢，加筋效果不显著。

d：用邓肯模型来耦合boit固结理论对实际工程进行有限元分析，基本上能模拟实际施工情况，为重大路堤的设计与施工提供较优方案。

e：土工织物在实际应用中简单易行，无须特殊设备，任何工地可采用。

二、土工织物在丹拉支线高速公路天津南段的应用和施工

1、地形、地质及水文情况

本互通式立交位于天津市西青区，此地区为华北滨海冲积平原，地势平坦，沟渠纵横，且局部分布有鱼塘。

本地区表层多为人工回填土，耕植土层，结构松散，以粘性土、粉性土为主，其下层以亚粘土为主，局部夹有淤泥质亚粘土，基本处于流塑状态，承载力较低，中部多以粉细砂、粉砂、细砂、亚粘土为主，其厚度7—14m。底部多为亚粘土，基本处于硬塑、软塑状态，个别地方处于流塑状态。

2、软土地基处理方法

经分析研究和理论计算，软土地基采用如下处理方法：

超载预压+砂砾垫层+土工布+塑料排水板

3、土工织物的要求：根据E-δ曲线确定ε≤10%的拉应力，应大于设计要求的5T/M的抗拉强度，采用透水性土工织物。

4、施工方法：

塑料排水板深入砂砾垫层30厘米，施工完成后，铺设一层土工织物，土工织物宽度超过路基坡脚1米，土工织物上铺20厘米砂砾层，两端土工织物向内侧回卷1米，用砂砾压实。土工织物搭接宽度应不少于30厘米。