堤防工程土工合成材料应用技术二一

堤防工程土工合成材料应用技术(3)简介：千百年来，在水利工程中，人们广泛采用的材料主要是木、竹、土、石等天然材料以及一些金属材料，但它们都有一些固有的缺陷，例如性能单一，质量大，寿命不长，价格昂贵等，故不能全面满足工程的特定需要。同时天然材料毕竟数量有限，而且不少天然植物材料如过分利用还会影响自然界的生态平衡，破坏人们赖以生存的环境空间，例如大规模地砍伐森林树木，破坏地表植被，会造成水土流失和荒漠化。有......关键字：堤防工程土工合成材料应用第二节土工合成材料的种类我国GB50290—98《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为以下四大类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，它们又各分为数种。现择要介绍如下。一、土工织物（geotextile）土工织物是一种透水性材料，按制造方法不同。可进一步划分为图1-1所示的各种类型。润土工织物霸{桌织造（有纺）慨{栏单丝僚多丝辆裂膜冒非织造（无纺扁）垃{酿热粘合常化学粘和半机械粘和（针无刺）澡编织图1-1土工织物分类(一)织造型土工织物(wovengeotextile)恶拳这类产品又称倾有纺土工织物桶，是最早的土腰工织物产品。灵它的制造分两升道工序：先将骡聚合物原料加温工成丝或纱或久带，再借织机吵制成平面结构搭的布状产品。果织造时常包括冻相互垂直的两坦组平行丝，如极图么1-产2炉。沿织盯机钥(烟长缎)恨方向的称经丝窄，横过织艳机籍(真宽隶)蛾方向的称纬丝靠。这种织物看洒来简单，却有序着不同的丝种炎和不同的织法肚。突蚂丝种包括单丝反、多丝及二者鞋的混合。单丝间是单根丝，典将型直径约为勿图攀1-容2督土工织物的经久纬丝闻0.5mm蚀，它是将聚合史物热熔后从模蹈具中挤压出来数的连续长丝。塌在挤出同时或股刚挤出后将丝跌拉伸，使其中岛的分子定向，晒以提高丝的强视度。多丝是由杏若干根单丝组判成的，在制造均高强土工织物退时常采用多丝龄。多丝也有用史切割欢图蜻1-2摩娘土工织物的经盛纬丝成的短丝(一般长100mm)搓拧而成的。路谎来早期的土工织龟物系由单丝织役成，后来发展果为采用扁丝。少扁丝是由聚合速物薄片经利刀戴切成的薄条，惜其厚度比单丝接薄得多，且在牧切片前后都要棕牵引拉伸以提踩高其强度。扁蝶丝宽度约为滴3mm休，是其厚度的禁一二十倍。目潜前的大多数编叶织土工织物是继由扁丝织成，滚而圆丝和扁丝三结合织成的织猪物有较高的渗篇透性，如搞图供1-沫3去。应另一种特殊的劲扁丝叫裂膜蔑丝样(fabri闻llated让yarn辈)居，它是将一根诵扁丝剖成许多慰根细丝，但仍现连在一起。由绳裂膜丝织成的输织物较为密实冶，柔软而渗透给性小。多丝和悦裂膜丝结合织铲成的编织物厚框度可痛达涛1殃～湿2mm鸭，比扁丝织成滥的要厚。卫图委1-3哗抛圆丝和扁丝织负成的织物梳坏垄织造型土工织练物有三种基本穷的制造型式：娃平纹、斜纹和灾缎纹。平纹是藏一种最简单、完应用最多的织材法。其形式是在经、纬丝一上咽一下，如谦图锋1-未2狂、护图罪1-炉3锋。斜纹则是经共丝跳越几根纬呆丝，最简单的佩形式是经丝二尼上一下，如胜图店1-匠4咽。缎纹织法是落经丝和纬丝长扎距离的跳越，足例如经丝五上拜一下，这种织菜法适用于衣料辱类产品。畅抚在织造时，由深于梭子要不断扶地牵引纬丝从妖经丝的空间中违穿过，故要求嚷经丝强度比纬评丝的高。采用跪不同的丝和纱信以及不同的织殖法，可以使织雨成的产品具有吊不同的特性。耀例如平纹织物闲有明显的各向太异性，如怖图缸1-浓5族，其经、纬向息的摩擦系数也赏不一样；圆丝龄织物的渗透性甘一般汤图量1-4庸尸斜纹土工织物既图伙1-堪5占土工织物抗拉兰模

桂量极坐标曲线兄1达-收织造土工织物堡；

享2热-鹿非织造土工织贴物；

秀3秤-漫短纤维非织造尺土工织物比扁丝的要高，每厘米长的经丝间穿越的纬丝愈多，织物也愈密愈强，渗透性则愈低。单丝的表面积较多丝的要小，其防止生物淤堵的性能要好一些。聚丙烯的老化速度比聚酯和聚乙烯的要快，等等。由此可见，可以借调整丝(纱)的材质、品种和织造方式等来得到符合工程要求的强度、经纬强度比、摩擦系数、等效孔径和耐久性等项指标。在工程实施中应根据具体要求来优选产品，铺设时要注意材料的合理铺设方向。(二)非织造型土工织物(non-wovengeotextile)这类产品又称无纺土工织物。根据粘合方式的不同，非织造型土工织物分为热粘合、化学粘合和机械粘合等三种。热粘合非织造型土工织物的制造，是将纤维在传送带上成网，让其通过两个反向转动的热辊之间热压，纤维网受到一定温度后，部分纤维软化熔融，互相粘连，冷却后得到固化。该法主要用于生产薄型土工织物，厚度一般为O.5～1.0mm。由于纤维是随机分布的，织物中形成无数大小不一的开孔。再因为无经纬丝之分，故其强度的各向异性不明显。纺粘法是粘合法中的一种，是将聚合物原料经过熔融、挤压，纺丝成网，纤维加固后形成的产品。这种织物厚度薄而强度高，渗透性大。由于制造流程短，产品质量好，品种规格多，成本低，用途广，近年来在我国发展较快。化学粘合法土工织物，是通过不同工艺，将粘合剂均匀地施加到纤维网中，待粘合剂固化，纤维之间便互相粘连，使网得以加固，厚度可达3mm。常用的粘合剂有聚烯酯、聚酯乙烯等。也可以在施加粘合剂前加以滚压，得到较薄的和孔径较小的产品。这类产品在工程中的应用较少。机械粘合法是以不同的机械工具将纤维网加固，应用最广的是针刺法，还有用水刺法的。针刺法利用装在针刺机底板上的许多截面为三角形或棱形且侧面有钩刺的针，由机器带动，作上下往复运动，让网内的纤维互相缠结，从而织网得以加固。产品厚度一般在1mm以上，孔隙率高，渗透性大，反滤排水性能均佳，在水利工程中应用很广。水刺法是利用高压喷射水流射入纤维网，使纤维互相缠结加固。其产品较为柔软，主要用作卫生用品，工程中尚未应用，二、土工膜(geomembrane)锋土工膜是一种震基本不透水的川材料。根据原贱材料不同，可垫分为聚合物和择沥青两大类。折为满足不同强覆度和变形需要搂，又有不加筋是和加筋的区分票。聚合物膜在只工厂制造，沥臭青膜则大多在床现场制造。锁食制造土工膜的五聚合物有热塑伙塑显料弯(叹如聚氯乙优烯陕)复、结晶热塑塑勉料景(绒如高密度聚乙裹烯越)泪、热塑弹性屠体窄(膊如氯化聚乙磨烯绢)慕和橡南胶阵(隆如氯丁橡结胶葛)颠等。较另工厂制造土工你膜的方法主要简有挤出、压延烧或加涂料等。首挤出是将熔化饼的聚合物通过邀模具制成土工烧膜，插厚沃0.2报5钓～笛4m内m乔。压延则是将畜热塑性聚合物哨通过热辊压成局土工膜，接厚卡0.2党5昨～就2m妻m锈。加涂料是将洞聚合物均匀涂菜在纸片上，待虑冷却后将土工意膜揭下来而成捕。晃扭现场制造土工薯膜是在地面喷苗涂或敷一层冷只或热的粘滞聚必合物而成。沥议青土工膜用的聪是沥青聚合物肌或合成橡胶。锁塔适制造土工膜时打还需要掺入一猾定量的添加剂骄，使在不改变科材料基本特性讽的情况下，改率善其某些性能辟和降低成本。下例如掺入碳黑周可以提高抗日泰光紫外线能力歪，延缓老化；伏掺人铅盐、钡万、钙等衍生物冲以提高材料的倍抗热、抗光照呀稳定性；掺人蛙滑石等润滑剂疯以改善材料可辛操作性；掺入宵杀菌剂可防止挪细菌破坏等。毒对于沥青类土咐工膜，其主要括的掺人材料是怠一些填料或纤扫维。填料可为毯细矿粉，它能驼增加膜的强度防且降低其成本史；加入纤维，汇也是为提高膜该的强度。誉挡仪三、土工复合炒材晚料窃(巷geocom控posite闯)玉土工复合材料遮是两种或两种本以上的土工合炼成材料组合在迅一起的制品。梢这类制品将各举组合料的特性镇相结合，以满赴足工程的特定抢需要。不同的最工程有不同的圈综合功能要求愉，故土工复合纲材料的品种繁唇多，可以说土祥工复合材料是狡当前和今后一团段时期发展的烟大方向。唤削(业一遇)奴析复合土工趴膜意(踩compos侍itege洋omembr稠ane)拘桨化复合土工膜是阵将土工膜和土钉工织物（包括军织造和非织造值型）复合在一安起的产品。应况用较多的是非牧织造针刺土工绒织物，其单位犬面积质量一般省为席20尸0乱～蹦600g畜/m嫂2垃。复合土工膜卵在工厂制造时狂可以有两种方加法，一是将织衔物和膜共同压米成；另外也可唤在织物上涂抹可聚合物以形成享二层（俗称一蓝布一膜）、三粒层（二布一膜容）、五层（三叉布二膜）的复扒合土工膜。游幻复合土工膜有宫许多优点，例扣如：以织造型萍土工织物复合脂，可以对土工起膜加筋，保护堆膜不受运输或鸟施工期间的外居力损坏；以非价织造型织物复罪合，不仅对膜取提供加筋和保霸护，还可起到存排水排气的作枪用，同时提高瞎膜面的摩擦系蜂数，在水利工慢程和交通隧洞侧工程中有广泛笑的应用。悦蕉(虽二描)辫软塑料排水锡带葡(prefa谁bricaf厘edstr评ipdra咸i长n有）辟蹦塑料排水带是触由不同截面形艳状的连续塑料迎芯板外面包裹镰非织造土工织咳物（滤膜）而烧成。芯板的原争材料为聚丙烯况、聚乙烯或聚鹿氯乙烯。芯板刊截面有多种型每式，常见的有脆城垛式、和乳阅头式等，如头图辟1-店6党。芯板起骨架逼作用，截面形馒成的纵向沟槽坟供通水之用，亡而滤膜多为涤疑纶无纺织物，傅作用是滤土、猎透水。塑料排星水带的宽度一贸般为毛100mm佛，厚耕度馆3.晴5擦～杠4m驰m算，每卷曾长改10淋0工～铃200珍m宽，每米重约抵0.125k贴g嫌。我国目前排达水带的宽度最驼大达魔230mm绣，国外已有掌2m孙以上的宽带产鞋品。拘撒塑料排水带的览施工是利用插陕带机将其埋没凭在土层中的预忌定位置。塑料线带前端与锚靴术相连，用插带疲机导杆顶住锚乖靴，插入土层缎中，达到预定余深度后拔出导薪杆，但排水带黎仍留在预定位逢置，在高出地枣面一定高变度叶(毅0.5m斜左早右种)向剪断排水带。有施工时可用静脑荷或动荷送杆普，静荷送杆对青土层扰动小，井较为常用。我毛国插带机的插别入深度可达约南25m哈，入士速率可尤达鱼6m付/mi弟n耀。排水带的平猛面分布间距可脸借理论计算确啊定，一般绝为舒l算～嫁2m早。排水带插入赤软基后，为排继除土中的多余贡水量提供了捷益径，多余水可饲水平向通过带剥的滤膜进入芯庄板沟槽，再向宰上由地表的透嗽水料垫层排走稿。排水带在公怖路、码头、水克闸等软基加固牵工程中应用广迁泛，以加速软主土固结。衫船(衣三酱)起软式排水管

秩图叨1-衰6绸塑料排水带断诞面示意图

过（单位涂：流m板m益）

病（割a桑）城垛式；终（清b夕）口琴样式编滚（般c味）乳头式闪住软式排水管又帝称为渗水软管轮，是由高强钢金丝圈作为支撑京体，以及具有微反滤、透水及止保护作用的管股壁包裹材料两链部分构成的，座如神图臣1-岂7访。高强钢丝由宏钢线经磷酸防傲锈处理，外包仗一猜层扇PV破C享材料，使其与寿空气及水隔绝爹，避免氧化生愤锈。包裹材料掩有三层，内层托为透水层，由巴高强特多龙纱口或尼龙纱作为穗经纱，特殊材篮料为纬纱制成昂；中层为非织逼造土工织物过曾滤层；外层为哲与内层材料相爷同的覆盖层。抗为确保软式排朗水管的复合整纪体性，支撑体药和管壁外裹材广料间，破以及外裹各层潮之间调图咏1-沈7摄软式排水管构乞造示意图僚都采用了强力偏粘结剂粘合牢候固。目前市场云出售的管径分岂别为骡50.1mm哗、腿80.4mm澡和刑98.3mm昌，相应的通水剥量适(桐坡思降枝i哈＝卸1/250捎)皇为东45.7cm骆3绞/分s胜、刘162.7c趣m郊3屿/至s座、锤311.4c酿m牛3越/静s樱。延灶软式排水管兼非有硬水管的耐玉压与耐久性能腾，又有软水管镰的柔性和轻便奸特点，过滤性妄强，排水性好徒，可用于各种史排水工程中。要碧(次四摘)硬拣其他复合排水馆材料矩忧昏现在已生产出蛾各种型式芯材镰和外包滤膜的高复合排水材料裤。芯材有平板姑上立管柱的，哪有做成各种奶太头形的，有土士工网的，还有榨用塑料丝缠成估的网状体的等件等亮(姜图吵1-8神)闯，它们均具有艰较大的排水能债力，可按工程冲需要选用。形图李1-8宗挑复合排水材料喉途四、土工特狮种材料渐宏下土木特殊材料缎是为工程特定菜需要而生产的日产品，品种多张，现选择几种辩主要产品说明访如下。阿桑私(转一吊)皱渣土工格掉栅涌(佩geogri恢d)将霸孔土工格栅是在仆聚丙烯或高密拦度聚乙烯板材拆上先冲孔，然滑后进行拉伸而飘成的带长方形舅或方形孔的板妥材，如筐图悄1-铁9麻。加热拉伸是侵让材料中的高南分子定向排列触，以获得较高陡的抗拉强度和屈较低的延伸率准。按拉伸方向松不同，格栅分潜为单向拉透伸库(糊孔近矩符形滥)率和双向拉杰伸横(义孔近方朵形控)创两种。前者在疫拉伸方向上有忌较高强度，后弊者在两个拉伸网方向上皆有较趴高强度。益跑图电1-词9可土工格栅止（答a盲）冲“渗坦月萨摆”托SS瓶2吃；

猎（挎b筒）桐“究奈特慧龙穴”钩CE12尿1够；

伞（嘴c晓）肌“衔坦坚萨辆”屈SR邀2鲜；

缓（对d脸）斩“三坦损萨沾”树GM1套图信l-1彻0谁加筋带焊成的觉土工格栅猜奸土工格栅因其顾高强度和低延葵伸率而成为加闸筋的好材料，赵例如英国奈特掌龙巨(Netlo剑n盗)柳公司生产的坦敞萨站(TENSA默R)SR2碍(我单匆向条)破的纵、横向抗冒拉强度分别堡为茫80kN/笔m投和箩13kN/兔m挨，延伸率分别群为朋9刊％深和呼1历5耕％厦(喝常温残下伶)箩。土工格栅埋锡在土内，与周片围土之间不仅裳有摩擦作用，所而且由于土石洗料嵌入其开孔旺中，还有较高碎的咬合力，它糊与土的摩擦系隐数可以高症达妇0.量8状～渣1.份0姿。消沉盏土工格栅的品汇种和规格很多膜，目前开发的酸新品种有用加而筋带纵横相连蜜而成热的产(麻图策1-10凑)洒，也有用高强哄合成材料丝纵百横连接而成的蝴，等等。昌垒(及二滩)丽蝇土工筑网歉(坛geonet伪)相旨土工网是以聚姿丙烯或聚乙烯盐为原料，应用煤热塑挤出法生中产的具有较大榨孔径和较大刚皂度的平面结构采材料。可因网借孔尺寸、形状情、厚度和制造年方法的不同而劫造成性能上的魄很大差异。一耻般而言，土工集网的抗拉强度势都较低，延伸摸率较高，以英击国最NETLO在N赵系列为例，其钓抗拉强度仅淋为式2事～蓄8kN/鸽m宗，延伸率一般拿达吓到骤2夸0辽％以上。跑撇伞这类产品常用芽于坡面防护、园植草、软基加级固垫层，或用俊于制造复合排胞水材料。一般晶说来，它只有核在受力水平不父高的场合，才倦能用于加筋。参(燃三那)耽肤土工模鹊袋飞(赌fabrif喜orm)狠庆土工模袋是由漠上下两层土工歪织物制成的大秩面积连续袋状奥材料，袋内充愉填混凝土或水缴泥砂浆，凝固露后形成整体混推凝土板，可用侦作护坡。这种环袋体代替了混牌凝土的浇注模户板，故而得名虽。模袋上下两悼层之间用一定贸长度的尼龙绳霜来保持其间隔设，可以控制填壳充时的厚度。垦浇注在现场用拾高压泵进行。猴混凝土或砂浆短注入模袋后，则多余水量可从里织物孔隙中排炸走，故而降低助了水分，加快避了凝固速度，舅使强度增高。底些按加工工艺的佛不同，可将模希袋分为两类，矿即机织模袋和幻简易模袋。前盗者是由工厂生犬产的定型产品设，而后者是用拌手工缝制而成翻。锣绸机织模袋按其其有无排水点和欣充填后成型的岔形状分成许多宋种。我国现行棚的机织模袋有圆下列五种，其掘形状、规格与射用途见椅表该1-2理表汽1-2乘模袋的种类及鸡其主要用途盏名称载厚度滨（陷c去m宅）森充填材料驳主要用途染有过滤点诚（弃F厘P果型）沃PF95N胀6.5辆砂浆惑搅临时堤防工程神或其他临时性种工程保护桥台浩坡面工程修理赶坡面的毁坏农携业用运河（三灶面铺填工程）赛FP100N脑10允FP150N中15赢150FP饶10悄200FP秩14系250FP买16.5灶薄型

坑无过滤点颠（且N举F暖型）余NF50挂5释砂浆万值农业用水库高测尔夫球场人工熄池塘金NF100置10蛛100UAD驱10织150UAD记15廊厚型

间无过滤点房（井C母X润型）肠CX150脉15嫂怪粗粒料直英径贞1冤0销～遍15m拆m梁以下的混凝土弟防止侵蚀护岸恋工程建筑码头纽工程（专用渔射船、快艇等）肢CX200订20鸽CX300惰30航粗粒料直径抵25mm财以下的混凝土描CX500伟50守CX700驰70摄铰链型

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糊（娱N畏B酬型）庄NB36邻空隙猾30cm蛙×瓣60cm双砂浆沸坡面绿化工程车高尔夫球场、荷住宅地面保护译工程粉NB22席空隙有22cm破×普22cm崖浅1露．有过滤点模鼠袋婆(钳FP)葛蝴过滤点将上下三两片织物连在煤一起，滤点处贺不让泵液进入腐，它可供排除兼土坡渗水，消撇除孔隙水压力萝。这类模袋充脑填砂浆。抓位膨2僻．薄型无过滤孩点模雄袋达(控NF)蜓胸这类模袋只有创接缝排水，充羡填料用砂浆，扯适用于无水位岂骤降和无防渗咏要求的护坡。滴玉编3辛．厚型无过滤根点模垫袋克(闯CX)瑞握充填细砂混凝钟土，厚度大，宾用于重型防护浆工程，如海湾怠、码头护岸。饺4童．铰链型模圆袋辈(正RB)疤幅这类模袋充填贷砂浆凝固后，告形成许多独立效而又以尼龙绳谅相联的块体，哪块与块间能自脏由转动，排水酷通畅，适用于技有较大不均匀举沉降和地形变盯化大的坡面或桐地基防冲。怜荒5幸．框架型模惧袋絮(辛NB)张这类模袋充填酷砂浆后形成方村形或长方形格防子，格中可种徒植花草，既可膜护坡，又美化预环境。弦产此外，近年来践美踪国逆HYDROT习E畜X绒公司还生产一从种称烫为亏A缺B鸣型的模袋，其启中插有钢筋，垂为铰链式，强拜度高，适用于怎海岸防护。刚军枕(断四主)僚驰土工格此室渣(允geocel授l)开土工格室是由姨强化的高密度余聚乙烯宽带，耕每隔一定间距灿以强力焊接而伤形成的网状格叼室结构。典型杂的条带厚将1.2mm奸、宽情100mm置，每隔查300mm舞进行焊接。闭劲合和张开时的讨形状如没图豆1-1楼1喝。格室张开后躲，可填以土料韵，由于格室对奋土的侧向位移张的限制，可大颤大提高土体的划刚度和强度。笋它可用于处理证软弱地基，增劲大其承载力，币沙漠地带可用稿于固沙，还可根用于护坡等。血(莫a)赛图碗1-1狭1推土工格室

灭（装a欲）规格；统（吨b亲）铺设后互(旬五暂)旦罪土工赔管焦(geote摘xtube彩)板、土工亭