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。寒土工织物丑{胳织造（有哲纺）钢{敬单丝病多丝番裂膜歪非织造（同无纺）动{馒热粘合闻化学粘和奶机械粘和次（针刺）卫编织图1-1土工织物分类(一)织造型土工织物(wovengeotextile)飞宫这类产品势又称有纺奴土工织物佣，是最早镰的土工织允物产品。针它的制造栋分两道工技序：先将现聚合物原访料加工成户丝或纱或爬带，再借丸织机制成头平面结构屯的布状产拐品。织造谱时常包括严相互垂直插的两组平毙行丝，如轨图澡1-巾2饼。沿织踏机设(苗长讨)幅方向的称孔经丝，横功过织牺机续(撒宽妨)歪方向的称喇纬丝。这隙种织物看站来简单，泼却有着不嗽同的丝种盾和不同的俘织法。律飞丝种包括宾单丝、多鼓丝及二者冒的混合。添单丝是单壶根丝，典桌型直径约涌为新图针1-僻2厌土工织物旧的经纬烧丝夏0.5m添m暖，它是将姨聚合物热斧熔后从模瘦具中挤压羽出来的连艰续长丝。畏在挤出同福时或刚挤治出后将丝资拉伸，使幸其中的分败子定向，迹以提高丝个的强度。虑多丝是由壳若干根单其丝组成的眠，在制造门高强土工悔织物时常失采用多丝谎。多丝也犬有用切割喊图关1-2柱伟土工织物排的经纬丝成的短丝(一般长100mm)搓拧而成的。技背跳早期的土哪工织物系耐由单丝织庭成，后来渠发展为采撕用扁丝。勒扁丝是由甩聚合物薄却片经利刀吧切成的薄救条，其厚泼度比单丝筒薄得多，匀且在切片漂前后都要煌牵引拉伸情以提高其趋强度。扁蒙丝宽度约孕为码3m何m阵，是其厚音度的一二凯十倍。目扔前的大多奋数编织土错工织物是显由扁丝织高成，而圆铁丝和扁丝托结合织成掉的织物有棚较高的渗生透性，如烘图积1-再3疏。慎另一种特照殊的扁丝采叫裂膜铲丝认(fab强rill拘ated育yar军n欣)泳，它是将昌一根扁丝承剖成许多肠根细丝，劈但仍连在见一起。由患裂膜丝织犁成的织物斧较为密实且，柔软而熄渗透性小甘。多丝和孕裂膜丝结塑合织成的贱编织物厚懒度可海达烈1胖～烈2m岔m谱，比扁丝辫织成的要染厚。宫图奔1-3脆锄圆丝和扁葡丝织成的拉织物妨累悄织造型土忽工织物有赶三种基本郊的制造型叮式：平纹夏、斜纹和患缎纹。平贸纹是一种惭最简单、重应用最多购的织法。另其形式是逝经、纬丝尿一上一下敌，如向图连1-蚀2裁、算图锋1-岔3讯。斜纹则单是经丝跳腹越几根纬洒丝，最简逢单的形式尼是经丝二赛上一下，修如慨图搅1-惧4灰。缎纹织扇法是经丝乞和纬丝长俯距离的跳辩越，例如择经丝五上堪一下，这犁种织法适蛋用于衣料坑类产品。处乘在织造时做，由于梭焰子要不断秋地牵引纬巷丝从经丝仆的空间中闸穿过，故姓要求经丝渗强度比纬奇丝的高。泊采用不同朗的丝和纱给以及不同贩的织法，底可以使织标成的产品粗具有不同筒的特性。镰例如平纹硬织物有明蔬显的各向樱异性，如终图谱1-商5迎，其经、团纬向的摩址擦系数也篇不一样；质圆丝织物窃的渗透性滴一般观图禁1-4劈湿斜纹土工倡织物践图双1-刷5轮土工织物尾抗拉模量朱极坐标曲剂线策1活-脂织造土工防织物洁；剖2因-灾非织造土蹲工织物发；涨3余-监短纤维非嗽织造土工骆织物比扁丝的要高，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)土工膜是一种基本不透水的材料。根据原材料不同，可分为聚合物和沥青两大类。为满足不同强度和变形需要，又有不加筋和加筋的区分。聚合物膜在工厂制造，沥青膜则大多在现场制造。三诉制造土工惭膜的聚合佣物有热塑这塑起料治(填如聚氯乙挑烯供)旅、结晶热立塑塑森料与(哗如高密度夸聚乙周烯眯)借、热塑弹恼性给体填(扁如氯化聚叼乙抄烯晓)越和橡节胶交(贫如氯丁橡考胶确)轮等。洲歉工厂制造姨土工膜的宋方法主要摸有挤出、吵压延或加柜涂料等。霉挤出是将押熔化的聚异合物通过涌模具制成拌土工膜，慢厚惭0.2早5邮～敏4m病m购。压延则滩是将热塑辨性聚合物寒通过热辊搅压成土工径膜，美厚芒0.2谁5随～舰2m菠m答。加涂料掀是将聚合秩物均匀涂玻在纸片上合，待冷却堵后将土工鞠膜揭下来肝而成。城遇现场制造互土工膜是择在地面喷拢涂或敷一晨层冷或热毁的粘滞聚胃合物而成仗。沥青土安工膜用的喊是沥青聚音合物或合飘成橡胶。仅判面制造土工链膜时还需笼要掺入一捎定量的添揪加剂，使杨在不改变标材料基本母特性的情育况下，改傅善其某些率性能和降看低成本。规例如掺入缸碳黑可以屑提高抗日嗓光紫外线放能力，延舱缓老化；嚼掺人铅盐射、钡、钙从等衍生物兵以提高材插料的抗热颂、抗光照按稳定性；匪掺人滑石金等润滑剂太以改善材陆料可操作愤性；掺入然杀菌剂可极防止细菌岛破坏等。询对于沥青录类土工膜恳，其主要侄的掺人材倒料是一些厅填料或纤泛维。填料俩可为细矿视粉，它能洋增加膜的族强度且降除低其成本岩；加入纤裹维，也是粥为提高膜弃的强度。毅锹慕三、土工岭复合材耐料钉(列geoc镇ompo寿site甩)兽土工复合垮材料是两视种或两种滨以上的土恭工合成材骑料组合在赏一起的制膝品。这类截制品将各跳组合料的喇特性相结吊合，以满捏足工程的汗特定需要玻。不同的亿工程有不重同的综合棍功能要求汁，故土工豪复合材料蠢的品种繁重多，可以均说土工复郑合材料是快当前和今盟后一段时版期发展的况大方向。锁坑(虎一和)凳恶复合土工渐膜托(缓comp筛osit捡ege醉omem扎bran衬e)浑肺晚复合土工鹿膜是将土雅工膜和土榨工织物（坑包括织造改和非织造拐型）复合荷在一起的佣产品。应伏用较多的萌是非织造差针刺土工降织物，其买单位面积糠质量一般挠为青20延0堵～戒600g岁/m叠2获。复合土寇工膜在工葱厂制造时懒可以有两肥种方法，评一是将织敌物和膜共炭同压成；士另外也可广在织物上毛涂抹聚合顽物以形成拢二层（俗排称一布一槽膜）、三闻层（二布阳一膜）、晃五层（三何布二膜）决的复合土浇工膜。屡稿复合土工楚膜有许多续优点，例叨如：以织嘴造型土工牙织物复合志，可以对裙土工膜加顶筋，保护饺膜不受运至输或施工皮期间的外萄力损坏；狭以非织造麦型织物复牛合，不仅愿对膜提供风加筋和保巨护，还可徒起到排水报排气的作点用，同时捉提高膜面朋的摩擦系怒数，在水汽利工程和在交通隧洞脊工程中有隙广泛的应喂用。肚屋(脊二遮)坊樱塑料排水升带烤(pre匙fabr驱icaf绣eds纺trip蜂dra剧i斑n她）适旗塑料排水展带是由不运同截面形棚状的连续伙塑料芯板定外面包裹桃非织造土瓶工织物（厉滤膜）而搞成。芯板安的原材料溪为聚丙烯开、聚乙烯鞭或聚氯乙饱烯。芯板河截面有多唐种型式，窄常见的有杯城垛式、谁和乳头式继等，如模图祖1-招6鼠。芯板起叮骨架作用颤，截面形蒸成的纵向葡沟槽供通居水之用，封而滤膜多窑为涤纶无唯纺织物，柏作用是滤妻土、透水纽。塑料排它水带的宽畏度一般仓为档100m谁m杏，厚搜度际3.衡5横～拣4m盘m敏，每卷溉长并10挺0虾～碍200蔬m忘，每米重擦约责0.12伶5k坏g霸。我国目财前排水带蛾的宽度最谣大伐达合230m魂m或，国外已移有司2助m鲁以上的宽穴带产品。肉毕塑料排水泥带的施工菜是利用插仇带机将其有埋没在土响层中的预专定位置。薪塑料带前涝端与锚靴白相连，用采插带机导肯杆顶住锚瞎靴，插入脱土层中，症达到预定钢深度后拔知出导杆，暗但排水带锤仍留在预活定位置，稿在高出地坦面一定高屿度恭(0.5锻m沸左录右价)欧剪断排水计带。施工荷时可用静惊荷或动荷狮送杆，静蕉荷送杆对葬土层扰动杀小，较为桃常用。我仪国插带机折的插入深务度可达恼约慌25棉m伴，入士速浓率可转达置6m/m悟i牺n贸。排水带江的平面分辩布间距可歇借理论计纠算确定，闪一般歌为耽l言～有2非m框。排水带绞插入软基毯后，为排帮除土中的味多余水量愿提供了捷爽径，多余湾水可水平肺向通过带困的滤膜进三入芯板沟姥槽，再向搬上由地表屠的透水料浙垫层排走玉。排水带医在公路、象码头、水摇闸等软基丑加固工程绪中应用广大泛，以加鸽速软土固迁结。某行(协三育)巩软式排水贿管况图漏1-成6侧塑料排水炎带断面示卸意图（单物位伐：蹲m勿m剃）匆（斜a雨）城垛式抓；万（跳b耍）口琴边式蝶届（战c豆）乳头式鹊灾软式排水珠管又称为钟渗水软管娱，是由高扛强钢丝圈库作为支撑扮体，以及狡具有反滤熊、透水及杠保护作用胜的管壁包勇裹材料两枣部分构成欺的，如钢图碰1-柱7帅。高强钢扒丝由钢线汽经磷酸防佩锈处理，节外包一恨层安PV识C纵材料，使紫其与空气脚及水隔绝嘉，避免氧祸化生锈。挖包裹材料乓有三层，们内层为透罩水层，由轿高强特多拔龙纱或尼暂龙纱作为佛经纱，特飞殊材料为甩纬纱制成汗；中层为邀非织造土孟工织物过鼻滤层；外骨层为与内适层材料相宇同的覆盖拍层。为确两保软式排映水管的复隐合整体性僚，支撑体智和管壁外齐裹材料间望，催以及外裹锯各层之间脉图耕1-下7虽软式排水酒管构造示禾意图怖都采用了刘强力粘结狐剂粘合牢寿固。目前身市场出售鸡的管径分放别烛为疯50.1铁m喉m堵、网80.4壶m眼m晨和咽98.3校m璃m包，相应的绞通水市量残(辫坡戏降炮i欲＝仆1/25欣0役)届为径45.7胆cm患3航/点s纺、立162.怕7cm大3蚂/天s园、逐311.仅4cm序3唱/并s金。爬柿软式排水光管兼有硬共水管的耐斗压与耐久旦性能，又衣有软水管柳的柔性和或轻便特点触，过滤性判强，排水址性好，可院用于各种梨排水工程旱中。勇月(琴四铃)俯童其他复合丛排水材料校春扯现在已生马产出各种安型式芯材货和外包滤骂膜的复合婆排水材料晌。芯材有颠平板上立刑管柱的，贩有做成各稀种奶头形阵的，有土侍工网的，畅还有用塑肢料丝缠成者的网状体职的等泛等虑(颤图彻1-8诚)剖，它们均象具有较大液的排水能筋力，可按壶工程需要蛮选用。舅图掀1-8败怪复合排水森材料伪津四、土盲工特种材赠料屈柄商土木特殊翻材料是为死工程特定药需要而生慨产的产品相，品种多央，现选择蔽几种主要片产品说明副如下。买臭恒(和一茅)粪劫土工格桃栅膊(盲geog遇rid)萄恨累土工格栅类是在聚丙魂烯或高密馆度聚乙烯屿板材上先款冲孔，然咳后进行拉昆伸而成的秋带长方形俭或方形孔协的板材，摩如竞图娘1-央9慌。加热拉轧伸是让材般料中的高杀分子定向未排列，以吓获得较高家的抗拉强冬度和贯较低的延已伸率。按霜拉伸方向价不同，格磨栅分为单胃向拉厅伸文(弊孔近矩站形快)哀和双向拉丑伸帅(祥孔近方兼形悔)颠两种。前金者在拉伸俭方向上有症较高强度势，后者在鄙两个拉伸筒方向上皆注有较高强普度。炸股图社1-导9遣土工格栅呜（担a碧）速“裙坦坏萨岸”砌SS吨2膨；陆（药b监）宝“阴奈特亭龙惹”蹄CE12常1健；讲（怨c胞）刻“税坦贡萨烛”测SR恢2储；普（蝇d销）慢“区坦源萨蚊”果GM1抽图冒l-1庸0耕加筋带焊雷成的土工次格栅援染土工格栅胶因其高强傻度和低延熟伸率而成妙为加筋的捉好材料，鞭例如英国魂奈特昆龙贼(Net幻lon豪)悦公司生产子的坦腿萨碗(TEN险SAR)造SR2迈(亚单岛向换)刑的纵、横浮向抗拉强稿度分别时为讯80kN筛/妹m极和尼13kN蚂/迈m悠，延伸率例分别峰为槽9捉％桐和判1溉5庙％复(吉常温洞下院)裂。土工格通栅埋在土烤内，与周窗围土之间餐不仅有摩坚擦作用，破而且由于开土石料嵌怎入其开孔叠中，还有两较高的咬愉合力，它恢与土的摩躲擦系数可摊以高阔达男0.瑞8脚～毙1.罚0甚。队国银土工格栅史的品种和马规格很多融，目前开早发的新品累种有用加考筋带纵横酿相连而成亏的蛾(破图诱1-10素)湿，也有用怪高强合成粗材料丝纵过横连接而辽成的，等锣等。越颤(熔二洲)番捡土工跟网很(房geon形et)播殿土工网是浮以聚丙烯脏或聚乙烯形为原料，适应用热塑台挤出法生厚产的具有俱较大孔径遣和较大刚怨度的平面民结构材料桌。可因网牺孔尺寸、匹形状、厚及度和制造愉方法的不槐同而造成舱性能上的梢很大差异陷。一般而铲言，土工齐网的抗拉歌强度都较黑低，延伸趣率较高，英以英姐国忘NETL猎O玻N唉系列为例米，其抗拉画强度仅辽为荐2丑～茫8kN/税m咽，延伸率犬一般达围到侵2片0钩％以上。增搬直这类产品捎常用于坡殖面防护、禁植草、软盐基加固垫箭层，或用月于制造复罢合排水材必料。一般恨说来，它屡只有在受挎力水平不滥高的场合材，才能用碰于加筋。储(尼三绑)仪石土工模淋袋泉(该fabr乏ifor秩m)送再土工模袋输是由上下替两层土工云织物制成逗的大面积驱连续袋状硬材料，袋驳内充填混替凝土或水喇泥砂浆，售凝固后形康成整体混锣凝土板，智可用作护伏坡。这种扩袋体代替挣了混凝土贱的浇注模钻板，故而子得名。模何袋上下两准层之间用椒一定长度腿的尼龙绳普来保持其已间隔，可谱以控制填吗充时的厚诵度。浇注万在现场用颗高压泵进尝行。混凝翻土或砂浆居注入模袋鸽后，多余厘水量可从锄织物孔隙款中排走，删故而降低住了水分，各加快了凝望固速度，寒使强度增纹高。流乓按加工工思艺的不同买，可将模逆袋分为两管类，即机这织模袋和突简易模袋屿。前者是锹由工厂生迅产的定型段产品，而促后者是用捡手工缝制候而成。芒销机织模袋妹按其有无恋排水点和鸣充填后成否型的形状坚分成许多地种。我国惊现行的机体织模袋有室下列五种蔑，其形状陈、规格与掉用途见坦表厦1-2工表姻1-2自模袋的种论类及其主皂要用途干名称性厚度逐（损c探m子）挨充填材料叼主要用途候有过滤点肯（枣F租P雪型）埋PF95肆N平6.5朵砂浆阵际临时堤防来工程或其邪他临时性宿工程保护凡桥台坡面低工程修理宅坡面的毁看坏农业用扭运河（三使面铺填工毒程）怖FP10旁0N茎10邪FP15伴0N邀15散150F克P厦10艰200F倘P勺14倾250F腔P病16.5旷薄型无过滚滤点锯（凳N度F惰型）受NF50艳5腾砂浆难谎农业用水程库高尔夫陷球场人工遵池塘荣NF10循0各10傻100U饭AD尺10千150U如AD生15傍厚型无过乳滤点译（雨C歇X骂型）批CX15嫩0袜15嫂作粗粒料直樱径闹1国0导～更15m旬m息以下的混捎凝土包防止侵蚀昨护岸工程后建筑码头耐工程（专初用渔船、赴快艇等）向CX20颜0秃20歉CX30康0绘30结粗粒料直川径砖25m线m普以下的混封凝土霸CX50播0液50谋CX70鞋0乞70估铰链型校（俊R协B来型）盟RB10集0熄10遇砂浆碑软弱地坡略面的保护已工程保护悲河川、河班床、河岸些工程房RB15阶0海15米框架型凡（猪N蚁B接型）卖NB36大空窜隙轰30cm毫×60c黑m伯砂浆箩坡面绿化栋工程高尔宣夫球场、秒住宅地面闪保护工程奔NB22蒙空挂隙障22cm舍×22c柴m膜蕉瞧1互．有过滤庙点模麻袋叙(摔FP)班号过滤点将眯上下两片喝织物连在浩一起，滤脏点处不让尊泵液进入给，它可供含排除土坡赏渗水，消故除孔隙水述压力。这宽类模袋充杨填砂浆。耕踢乱2侄．薄型无鲁过滤点模岸袋戴(走NF)蜓躬这类模袋骑只有接缝液排水，充救填料用砂称浆，适用蛛于无水位映骤降和无圣防渗要求饼的护坡。搞踪黑3欢．厚型无利过滤点模节袋窑(秆CX)宋转充填细砂反混凝土，市厚度大，航用于重型糖防护工程猫，如海湾油、码头护球岸。融4梦．铰链型积模麦袋少(惜RB)亮碰这类模袋怠充填砂浆棒凝固后，嘱形成许多段独立而又抬以尼龙绳杯相联的块于体，块与车块间能自零由转动，央排水通畅榆，适用于浴有较大不翻均匀沉降凝和地形变志化大的坡吐面或地基剥防冲。谜侄5缸．框架型派模湿袋垦(换NB)民这类模袋刻充填砂浆朝后形成方娘形或长方汤形格子，宝格中可种脸植花草，嚼既可护坡河，又美化返环境。愤屈此外，近丝年来美印国画HYDR趴OTE毅X英公司还生肆产一种称笼为搭A般B横型的模袋蒸，其中插抵有钢筋，筝为铰链式羽，强度高僻，适用于鲁海岸防护凝。宽等秘(贞四四)栋股土工格励室贼(痕geoc牺ell)斧土工格室醒是由强化阴的高密度魔聚乙烯宽输带，每隔厅一定间距赖以强力焊阴接而形成昂的网状格朝室结构。玻典型的条淋带似厚炭1.2m谜m会、它宽等100m柜m偶，每豆隔固300m筛m彩进行焊接孝。闭合和围张开时的信形状如骆图昌1-1贺1仔。格室张灭开后，可呜填以土料匹，由于格平室对土的怜侧向位移长的限制，钳可大大提榆高土体的桐刚度和强薄度。它可却用于处理绩软弱地基青，增大其滩承载力，毫沙漠地带喘可用于固絮沙，还可句用于护坡诵等。绿(霸a)位图他1-1真1惜土工格室萍（尾a挤）规格；疾（皂b四）铺设后匀(男五岗)糟郑土工皇管庄(geo蚀tex架tube妻)活、土工论包汇(停ge