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關(guān)鍵詞：土木工程材料；創(chuàng)新能力；實踐能力；理論教學(xué)；實驗教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）32-0205-03

學(xué)校教育的教學(xué)方法經(jīng)歷了從注入式發(fā)展到啟發(fā)式，從啟發(fā)式發(fā)展到學(xué)導(dǎo)式的教學(xué)改革過程。“探究型”教學(xué)模式早期是由理查德?薩奇曼提出來的，通過觀察、分析與科學(xué)研究的探索性活動，結(jié)合教學(xué)法概括形成的，基本按照“問題―假設(shè)―驗證―結(jié)論―反思”等幾個環(huán)節(jié)進行教學(xué)設(shè)計。國內(nèi)外學(xué)者在教學(xué)實踐中進行著各種探索性研究，提出過5E（吸引engagement、探索exploration、解釋explanation、加工elaboration與評價evaluation）[2]與6階段（定向、假說、定義、引申、求證與概括）等課堂教學(xué)改革模式。全國首屆高校教學(xué)名師獎獲得者，南京大學(xué)盧德馨教授認為，研究型教學(xué)必須注重在傳授知識的同時，注意著力培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)造能力。把科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維、洞察能力、科學(xué)道德、評價能力、批評精神、合作精神、敬業(yè)精神及嚴謹作風(fēng)結(jié)合到教學(xué)中去。

一、課程的教學(xué)特點以及學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)的必要性

《土木工程材料》課程是工科院校土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強的理論性和實踐性。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生不僅能夠根據(jù)不同工程要求和環(huán)境條件選用合適的土木工程材料，而且能理解材料性能與工程設(shè)計參數(shù)及施工措施的相互關(guān)系，初步具備分析和解決在實際工程中出現(xiàn)有關(guān)土木工程材料方面問題的能力。長期以來，我國大多數(shù)土木院校的土木工程材料課程的教學(xué)都是以教師講授為主體，而忽略了學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)出來的大學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，無法適應(yīng)社會對創(chuàng)新人才的需求。因此，土木工程材料課程教學(xué)必須改革，轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)方式，以培養(yǎng)大學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力為教學(xué)導(dǎo)向和工作重點。

2012年5月22～24日在南京舉辦了“蘇博特”杯第二屆全國大學(xué)生混凝土材料設(shè)計大賽，此活動由中國混凝土與水泥制品協(xié)會教育與人力資源委員會、全國高等院校建筑材料研究會共同主辦，東南大學(xué)、江蘇博特新材料有限公司共同承辦，有56所高校的材料、土木和交通領(lǐng)域的288名學(xué)生、89名參賽指導(dǎo)教師組成的96支參賽隊伍。東南大學(xué)副校長鄭家茂教授在開幕致辭中說到，我們正處在一個創(chuàng)新時代和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展的時期。創(chuàng)新呼喚人才，人才依靠教育。注重教育創(chuàng)新、培育創(chuàng)新人才已成為當(dāng)前高等教育學(xué)校改革的主旋律。突顯學(xué)生自主探索、鼓勵學(xué)生創(chuàng)新實踐成為高等學(xué)校教學(xué)改革的熱點、難點和重點。尤其是當(dāng)代建筑物的規(guī)模、功能、造型和相應(yīng)的建筑技術(shù)越來越大型化、復(fù)雜化和多樣化，所采用的新材料、新設(shè)備、新的結(jié)構(gòu)技術(shù)日新月異，超高層和超大跨度建筑、特大橋梁等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑對土木工程材料的要求越來越高，使之面臨的挑戰(zhàn)也越來越大。從事土木工程材料學(xué)習(xí)研究的學(xué)子們需要不斷開拓創(chuàng)新，研究、解決層出不窮的新要求帶來的新材料難題。

二、當(dāng)前課程教學(xué)存在的問題

1.理論教學(xué)存在的問題。隨著土木類高校課程體系地調(diào)整，土木工程材料課程的總學(xué)時被大大壓縮而土木工程材料課程內(nèi)容又很多，涉及的材料多達幾十種，每種材料的性能又千差萬別，彼此相關(guān)性不強。為完成教學(xué)任務(wù)，大多數(shù)教師的教學(xué)方法以“滿堂灌”的方式為主，未能留出足夠的時間和精力來引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題并相互討論。因此，目前這種教學(xué)方式對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)新能力不利。

2.實驗教學(xué)存在的問題。在土木工程材料課程的實驗教學(xué)中同樣存在著許多問題，主要表現(xiàn)在以下三個方面。第一，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式就是先由實驗教師講解實驗任務(wù)和實驗過程，然后學(xué)生按教師的要求分組進行驗證性實驗。實驗教學(xué)形式單一，教學(xué)方法機械，教學(xué)手段落后。實踐證明，這種“驗證式”的實驗教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前以素質(zhì)教育為核心，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力為重點的高等教育體制。第二，隨著土木類高校課程體系地調(diào)整，土木工程材料課程的實驗課時減少很多，且實驗內(nèi)容陳舊，教材滯后，跟不上科技發(fā)展的步伐，與工程實際脫軌。學(xué)生很難進行一些大型的綜合性、設(shè)計性的創(chuàng)新型實驗。第三，實驗技術(shù)力量有待加強。隨著實驗改革地推進，儀器設(shè)備的不斷更新，實驗室人員的技術(shù)水平相對滯后。實驗教學(xué)人員缺乏必要的再培訓(xùn)機會，原有的知識結(jié)構(gòu)老化，無法開發(fā)設(shè)計出更多高質(zhì)量的實驗項目，抑制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)的實施方案

1.課程內(nèi)容方面。教師通過仔細鉆研教材，增強授課內(nèi)容的系統(tǒng)性、條理性，幫助學(xué)生理清思路，注意用普遍聯(lián)系的觀點分析各種材料在組成、性能和應(yīng)用上的共性和特性，加強課程內(nèi)各部分內(nèi)容之間的系統(tǒng)聯(lián)系。在介紹各類材料時，要遵循這樣的一條主線來介紹：建筑材料的性能是其組成和結(jié)構(gòu)的宏觀反映，而原料和生產(chǎn)（施工）工藝又決定了組成、結(jié)構(gòu)，可以表示如右圖。

引導(dǎo)學(xué)生順著這條主線去學(xué)習(xí)，并且培養(yǎng)學(xué)生分析、解決材料問題的能力，提高綜合素質(zhì)。土木工程材料常用的大宗材料主要有無機膠凝材料、水泥混凝土及砂漿，瀝青及瀝青混合料，鋼材，砌體材料，其他工程材料（包括建筑功能材料及新材料）。前面三類材料技術(shù)較成熟，技術(shù)指標(biāo)明確，在短期內(nèi)不會有太大變化；后兩類材料種類繁多，更新?lián)Q代較快。根據(jù)知識的相關(guān)性和獨立性，將土木工程材料的教學(xué)內(nèi)容建立知識模塊。

2.教學(xué)方法方面。在現(xiàn)有的多媒體教學(xué)基礎(chǔ)上，需對教學(xué)方法進一步改革和創(chuàng)新。在教學(xué)實施過程中，結(jié)合學(xué)習(xí)主線“CPU”，即材料組成（compositions）、材料性能特點（properties）以及該材料的使用法（usage或utilization）等三個部分。這三個部分內(nèi)容貫穿每類材料的整個篇幅，因而也是貫穿《土木工程材料》課程的主線。本項目擬采用這條主線在教學(xué)中進行實踐。比如，‘水泥’部分，教學(xué)過程中只要把握“CPU”主線，即組成（硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣及鐵鋁酸四鈣等四大礦物）、技術(shù)性能（細度、凝結(jié)時間、水化放熱、強度等）以及使用（不同的水泥具有不同的性能，其應(yīng)用范圍、注意事項不同等），便可將其內(nèi)容全部涵蓋，也能夠?qū)ζ溆幸粋€整體掌握。

在課堂講授過程中，應(yīng)盡量采用多種不同的教學(xué)方式或方法，通過課前復(fù)習(xí)，課后預(yù)習(xí)調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，講課時適當(dāng)穿插提問、設(shè)疑，啟發(fā)學(xué)生主動地、積極地進行正確思維，同時鼓勵學(xué)生隨堂提問，讓學(xué)生參與討論，發(fā)表觀點，這樣一來，既活躍了課堂氣氛，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們分析解決實際問題的能力。該課程的敘述性較強，運用課堂設(shè)問，以問答促思維，對比直接講解的方法，課堂設(shè)問更能喚起學(xué)生學(xué)習(xí)的自我參與性，也可以靈活運用一些與材料性能相關(guān)的生活類小常識，調(diào)節(jié)課堂氣氛。

適當(dāng)和教師科研課題相結(jié)合。將一些已有科研項目成果或在研科研項目穿插在課程內(nèi)容中，使學(xué)生了解土木工程材料的最新科研動態(tài)，對土木工程材料在建設(shè)中所起的作用有更深刻的認識，提高他們的學(xué)習(xí)積極性。對一些學(xué)有余力和有興趣的學(xué)生，可以引導(dǎo)他們參與到科研項目中，做一些和材料相關(guān)的基礎(chǔ)工作，這樣可以使學(xué)生較早養(yǎng)成科研習(xí)慣，掌握一些科研方法和最新科研信息。

3.實驗教學(xué)方面。首先老師應(yīng)該從思想上重視實驗教學(xué)，注意教學(xué)方法。在上實驗課前作好充分的準(zhǔn)備，如實驗教學(xué)大綱、講義等，開始上課后，一般花10～15分鐘，將本次實驗的目的、要求、操作注意事項講述清楚（應(yīng)有適當(dāng)?shù)难菔荆?。?dāng)學(xué)生進行實驗時，指導(dǎo)教師應(yīng)耐心指導(dǎo)，對于驗證性實驗應(yīng)嚴格要求學(xué)生按照實驗操作規(guī)則操作，觀察學(xué)生每個實驗步驟，并隨時糾正。同時，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽進行綜合性、設(shè)計性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，使學(xué)生學(xué)會開展未知領(lǐng)域的實驗，而不至于在碰到新課題時束手無策。

四、結(jié)論

《土木工程材料》教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)是非常有必要的，針對當(dāng)前在課程的理論和試驗教學(xué)方面存在的問題，提出了從課程內(nèi)容建設(shè)、啟發(fā)式教學(xué)方式的采用和實驗教學(xué)方式三個方面進行改革。學(xué)生通過本課程學(xué)習(xí)，不僅能夠掌握專業(yè)的基礎(chǔ)知識，而且能夠培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高綜合素質(zhì)；另外，利用開放實驗室，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計、自己實踐，使學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新實踐能力得到進一步的鍛煉。

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關(guān)鍵詞：土工合成材料；道路路面裂縫；防治；應(yīng)用研究

中圖分類號：U41文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會主義建設(shè)事業(yè)的需要促進了土建工程的繁榮，人們同時也對土建工程的質(zhì)量提出了越來越高的要求，這也催生了一些新型建筑材料的產(chǎn)生，特別是土工合成材料。土工合成材料在土建工程中得到廣泛應(yīng)用，而道路路面質(zhì)量對一個道路工程的質(zhì)量產(chǎn)生極其重要的影響，因此對其在道路路面裂縫防治中的應(yīng)用研究有著重要的現(xiàn)實意義。

一、土工合成材料概述

1.土工合成材料的含義

有關(guān)土合成材料的定義眾說紛紜，不同的學(xué)者和技術(shù)規(guī)范以及不同國家有不同的定義,本為僅就《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》對土工合成材料進行定義?！豆吠凉ず铣刹牧蠎?yīng)用技術(shù)規(guī)范》認為土工合成材料是“以人工合成的聚合物為原料制成的各種類型產(chǎn)品，是巖土工程中應(yīng)用的合成材料的總稱。可置于巖土或其它工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部、表面或各結(jié)構(gòu)層之間，具有加強、保護巖土或其它結(jié)構(gòu)功能的一個新型工程材料”。

2.土工合成材料的種類

土工合成材料的種類多種多樣，而現(xiàn)在主要的土工合成材料主要土工織物、土工膜、土工格柵、土工特種材料和土工復(fù)合材料等幾種。而土工格柵又可以分為塑料類和玻璃纖維類兩種，同時土工復(fù)合材料又可以分為土工膜袋、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊、土工格室和聚苯乙烯泡沫塑料等。不同種類的土工合成材料在工程中有著不同的作用，在提高工程的質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。

二、土工合成材料在道路路面裂縫防治中的應(yīng)用

毫無疑問，土工合成材料在各種工程中得到廣泛應(yīng)用。道路工程作為各種工程的一種，而路面作為道路工程的重要施工環(huán)節(jié)，土工合成材料在對于路面的裂痕防治中也得到應(yīng)用，下面主要就此展開。

1.土工合成材料在舊瀝青路面裂縫防治中的應(yīng)用

瀝青路面的裂縫主要是由于車輛的行駛和道路所在地區(qū)和周遭的環(huán)境雙重作用下造成的，這種裂痕對道路的使用壽命產(chǎn)生重要影響。在道路路面裂痕防治的施工過程中，通過鋪設(shè)玻纖網(wǎng)、土工織物等土工合成材料，一方面可以通過這些土工合成材料可以講路基的垂直傳遞轉(zhuǎn)換為水平傳遞，從而防止路基的垂直傳遞造成路面的裂痕，在提高道路路面施工質(zhì)量的同時也可以提高路面的使用年限。另外一方面，通過在路面裂痕防治的施工過程中鋪設(shè)玻纖網(wǎng)、土工織物等土工合成材料，在可以大大力高路面的防水效果和防止由于水分滲入路基對道路造成巨大破壞的同時也可以防止由于路基損壞在成的路面裂痕。

在利用土工合成材料對舊瀝青路面進行裂痕防治的過程中，施工人員要嚴格按照技術(shù)規(guī)范和施工程序進行，從而確保對舊瀝青路面裂痕防治的質(zhì)量。首先，在施工前施工人員除了要對舊瀝青路面的裂痕進行外觀考察之外，他們還要進行相關(guān)測量，收集將運用于施工過程中的各種數(shù)據(jù)，以為設(shè)計出合理的防治方案和以后施工的正常進行做好準(zhǔn)備工作。其次施工時，要做好舊瀝青路面的清潔和平整工作，只有這樣才能有利于土工合成材料的鋪設(shè)，降低施工的難度和提高施工質(zhì)量。在對土工合成材料進行鋪設(shè)是，施工人員可以先固定一段，在由施工人員或機器設(shè)備進行拉緊，在拉緊的同時固定好土工合成材料的另外一端。而對于土工合成材料的的拉緊，要使其伸長率在充分拉開的情況下不大于1.5%。而在和玻璃纖維網(wǎng)進行連接時，要是其和玻璃纖維網(wǎng)橫向保持在8厘米到10厘米之間，而縱向應(yīng)為5厘米至8厘米之間。如果是土工織物縱橫向都應(yīng)該保持在4厘米到5厘米之間。當(dāng)然，在他們的連接處都要進行固定。最后，盡管在鋪設(shè)完土工合成材料之后，由于玻璃纖維和土工織物不同。在土工合成材料上灑粘層油進行最終固定的工序有所不同，但要嚴格按照工序進行，這樣才能保證對舊瀝青路面裂痕防治工程的質(zhì)量。

2.土工合成材料在舊水泥混泥土路面裂痕防治中的應(yīng)用

對于舊水泥混泥土路面的維護，現(xiàn)實中采取的主要方法是用瀝青混凝土進行加鋪。然而加鋪后的水泥混泥土路面由于車輛的不停碾壓，特別是在溫度的作用下往往會出現(xiàn)裂痕。同時溫度的變化也容易導(dǎo)致加鋪層產(chǎn)生水平的位移，是加鋪層脫離原位而產(chǎn)生裂痕。

為了使加鋪層和原水泥混泥土路面不致容易出現(xiàn)裂痕，施工人員可以時施工時，鋪設(shè)玻璃纖維網(wǎng)和土工布等土工合成材料以增加加鋪層和原水泥混泥土路面的粘合度，以防止此種現(xiàn)象的發(fā)生。同樣，施工人員在施工前，要對就水泥混泥土路面進行外觀測評，以研究考慮采用何種施工措施。如果，加鋪層和原水泥混泥土路面的位移相對較小損壞不嚴重，施工人員可以采用相對簡單的技術(shù)措施加以修復(fù)。但如果加鋪層和原水泥混泥土路面的損壞比較嚴重，不能進行簡單技術(shù)處理時，施工人員就要對損壞部位進行挖空處理。在挖空后清理干凈挖空部位，對路基進行重新填充，然而在填充完畢之后，可以再其上面鋪設(shè)玻璃纖維網(wǎng)和土工布等土工合成材料，并對其進行加固處理，施工順序基本和對舊瀝青路面的處理一樣。這樣，重新完成的加鋪層不但能大大提高其使用的年限，而且防裂痕現(xiàn)象的效果也大大提高。

3.土工合成材料在新建道路路面裂痕防治中的應(yīng)用

就新建道路路面來說，采用土工合成材料進行裂痕防治是最根本也是最有效的手段?？梢哉f，采用土工合成材料進行路面裂痕防治的道路路面相對于那些沒有采用的在使用年限和質(zhì)量上是不能相比的。新建道路路面的裂痕主要是由于道路的半剛性基層自身的收縮造成的。如果在新建道路路面的施工過程中，鋪設(shè)土工合成材料如玻璃纖維網(wǎng)和土工布等，由于這些土工合成材料自身的伸延性很小，從而能夠加強半剛性基層的穩(wěn)固性，使其減少由于自身的收縮對路面造成的影響，不致容易出現(xiàn)裂痕。

對于新建道路中土工合成材料的鋪設(shè)，施工人員應(yīng)該在鋪設(shè)之前先做好下承層表面的清潔工作，然后將土工合成材料沿路基的方向進行鋪設(shè)，根據(jù)不同的土工合成材料采取不同的粘連加固措施。而土工合成材料的連接處，橫向應(yīng)該不少于5厘米，而縱向應(yīng)該不少于15厘米。在鋪設(shè)完土工合成材料之后，要采用相關(guān)的路面碾壓機械設(shè)備對已鋪設(shè)好的土工合成材料進行碾壓，使其和面層充分粘合，以為后面的施工做好準(zhǔn)備。

三、結(jié)語

總之，土工合成材料對于道路路面裂痕的防治以被廣泛應(yīng)用，并取得了良好的防治效果。我國的領(lǐng)土廣闊，道路眾多，采用土工合成材料對路面裂痕進行防治具有很好的發(fā)揮空間。我們應(yīng)該在應(yīng)用的基礎(chǔ)上不斷加大土工合成材料的研究，以是土工合成材料在我國道路路面裂痕防治中發(fā)揮更大的作用，為我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)作出更大的貢獻。

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土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱，屬新型土木工程材料。土工合成材料從學(xué)科上分屬于高分子材料學(xué)科，從應(yīng)用工程上分屬于土木工程。作為一種土木工程材料，它以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原材料，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)揮加強或保護土體的作用，具有反濾、排水、隔離、防滲、防護、加筋等多種功能。土工合成材料是繼木材、鋼筋和水泥的第四種建筑材料。目前，土工合成材料的應(yīng)用范圍已遍及水利、水電、水運、公路、鐵路、港口、建筑、采礦、鋼鐵及軍工等工程的各個領(lǐng)域。

土工格柵系土工合成材料中的一種，其按材質(zhì)不同分為塑料拉伸格柵、鋼塑格柵、玻璃纖維格柵和滌綸經(jīng)編格柵。，它具有優(yōu)越的加筋性能，可以廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利及環(huán)保工程等領(lǐng)域，用于加筋土地基、土邊坡、土擋墻、土橋臺、河岸和路堤，同時對于邊坡生態(tài)防護、加筋路面抗裂和高速公路路基不均勻沉降控制起到很好的作用，對于提高工程質(zhì)量，縮短施工周期，節(jié)約工程成本，延長大型基礎(chǔ)設(shè)施壽命起到了關(guān)鍵性作用。

二、塑料土工格柵

在土工格柵中，塑料土工格柵和滌綸經(jīng)編土工格柵是應(yīng)用最廣泛的格柵類土工合成材料，也是發(fā)展最快的土工格柵產(chǎn)品；而玻纖土工格柵和鋼塑土工格柵的應(yīng)用范圍相對較小，發(fā)展偏緩。塑料拉伸格柵是用聚丙烯、聚乙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的二維網(wǎng)格狀或具有一定高度的三維立體網(wǎng)格屏柵。上世紀80年代初期在英國開發(fā)成功，目前國內(nèi)塑料土工格柵的生產(chǎn)廠家有20多家，但專業(yè)塑料土工格柵生產(chǎn)廠家不到10家，所生產(chǎn)的格柵大部分用于公路與鐵路鋪設(shè)及相關(guān)擋土墻、邊坡防護、橋臺等工程。2009年我國塑料土工格柵的消費量達到了1.4億平方米。

土工格柵市場在四種土工格柵競爭中不斷拓展。近年來，土工格柵的用量增長較快。2008年我國土工格柵市場規(guī)模20.75億元。2009年我國土工格柵市場規(guī)模達26.07億元。四類土工格柵中，塑料土工格柵面市時間最早，盡管在經(jīng)編、玻纖和鋼塑土工格柵進入市場時，塑料土工格柵的市場受到了較大沖擊，但從近年來的市場接受情況看，隨著塑料加工技術(shù)的突飛猛進，塑料土工格柵性能大大提升，其優(yōu)越性能又重新得到市場的認可，市場增長較快。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，2009年塑料土工格柵市場規(guī)模達14.28億元，在整個土工格柵使用量中所占比例接近55%。

三、土工格柵的市場及應(yīng)用

土工格柵在工程基建中的作用已得到廣泛的認可，根據(jù)鐵道部、交通部、水利部頒布的《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290-98）、《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用設(shè)計規(guī)范》（TB10118-2008J532-2006）、《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》、《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》、《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JTJ/T019-98）、《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》、《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》、《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》、《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）等設(shè)計、施工規(guī)范文件，土工合成材料及土工格柵可用于涉及交通領(lǐng)域的公路、鐵路、民航機場建設(shè)等多個領(lǐng)域的施工建設(shè)。隨著我國在鐵路、公路及市政工程市場、水利投資等各項工程上大力投資，土工格柵的需求量將逐年增加。

1）鐵路市場

《國家鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出到到2015年，全國鐵路營業(yè)里程達12萬公里左右，其中西部地區(qū)鐵路5萬公里左右。西部地區(qū)城市密度和人口密度較小，鐵路建設(shè)中路基里程較多，對土工合成材料的需求量會增加。

同時，《國家鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出加強綠色鐵路建設(shè)，擴大新能源、新產(chǎn)品、新材料的應(yīng)用，積極推廣節(jié)地、節(jié)材技術(shù)，這些要求為土工合成材料提供了機會。

2）公路及市政工程市場

土工合成材料在公路工程中應(yīng)用比較廣泛，公路中主要采用土工合成材料來解決瀝青路面反射裂縫病害問題，同時公路中隧道、擋墻比較多，所以應(yīng)用的土工膜、土工格柵比較多，城市內(nèi)的市政道路建設(shè)也采用土工合成材料，以減少道路返修率。港口建設(shè)、航道建設(shè)、機場建設(shè)等各項建設(shè)工程都需要使用土工合成材料，主要使用：土工格柵、非織造布、土工膜等土工合成材料。。

《高速公路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出到2015年國地兩網(wǎng)高速公路共計通車里程約達14萬公里，5年建成國家高速公路網(wǎng)3.5萬公里；這些工程項目增加了土工合成材料的需求。

3）水利市場

篇4

隨著水利工程建設(shè)的不斷發(fā)展，與水利工程相關(guān)的技術(shù)工藝也都在不斷提高，新型材料施工技術(shù)也不斷應(yīng)用到了水利工程的建設(shè)當(dāng)中。在水工建筑項目施工的過程里，土工合成材料因為具有施工效果好、成本低、抗腐蝕性、防滲性等優(yōu)點得到了越來越廣泛的應(yīng)用和提升，與此同時，土工合成材料的應(yīng)用也讓水利工程建設(shè)的工程質(zhì)量變得越來越有保障。

2土工合成材料

2．1意義與特點

作為土工工程材料當(dāng)中的一種常見材料的土工合成材料，其是利用人工制造合成的聚合物作為原始材料，繼而通過加工制造成各式合成產(chǎn)品，在施工的時候固定在巖石或土體表面或者里面來達到加強土體結(jié)構(gòu)強度目的，并讓土體結(jié)構(gòu)有足夠的保障且更加穩(wěn)定。土工合成材料中的土工主要指的是巖石工程與土工工程，而合成材料即是通過合成材料加工制造出來的合成產(chǎn)品。土工合成材料在巖石與土工工程中的應(yīng)用很廣泛。通常來說，制造合成產(chǎn)品的原材料主要是高分子聚合物，且大部分是從煤、石油、天然氣等提煉出來，再通過后續(xù)的加工將其處理成合成材料，繼而制作成合成產(chǎn)品。土工合成材料在巖石工程、土工工程當(dāng)中的應(yīng)用，帶來了很多方便之處。與類似的建筑施工材料進行對比，土工合成材料擁有施工效果好、施工成本低、自重輕等優(yōu)點，此外，它還具有很好的抗腐蝕性，能夠提高工程或產(chǎn)品的使用壽命。

2．2適用范圍

因為土工合成材料的功能特性，其在水工建筑物施工中的應(yīng)用尤為廣泛，這也是緣于水利工程的基礎(chǔ)、防滲墻結(jié)構(gòu)等，使得它能夠得到很好的施工效果并且能夠讓施工的成本與造價在一定程度上降低。水利工程基礎(chǔ)建設(shè)的投資逐年加大，工程建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量也同樣不斷在增加，在這樣的情況下，如何保障施工的質(zhì)量、發(fā)揮工程的防洪排澇功能，增加使用壽命等都是現(xiàn)階段面對的重要的問題。土工合成材料的運用，無疑能夠在一定程度上發(fā)揮出作用，促進水利工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

3水利工程中土工合成材料的應(yīng)用和施工方法

3．1水利工程中水工合成材料的應(yīng)用

(1)防滲。防滲亦即是防止流體滲透流失，在水利工程中的防滲可以利用復(fù)合土工膜來達到效果。一般情況下，水利工程都會有大量引水蓄水的工程建設(shè)，一般防滲處理最為重要，而土工合成材料具有很好的防滲性能，正好可以運用到水利工程當(dāng)中。在這里，防滲性能的好壞需要通過物理力學(xué)指標(biāo)來決定，而對于土工合成材料來說又大部分是弱透水材料，也就是土工膜以及復(fù)合水工膜，它們都具有預(yù)防滲水與氣體侵蝕的作用。大多數(shù)的時候，利用土工合成材料進行的防滲都是在土石壩上游的壩面來進行的，這就需要先放干凈水庫里面的水，之后在壩的上游進行貼土工膜的處理，并且利用鋼槽對其進行加固。現(xiàn)在，這種過去的方式逐漸在被水工網(wǎng)格粘貼土工膜進行處理，讓土工合成材料的防滲效果變得更好了。除此之外，利用漿砌石壩或者是碾壓混凝土壩的上游壩面也可以應(yīng)用這種方式來進行防滲處理。

(2)防護。通常在水利工程的建設(shè)當(dāng)中，堤坡或者岸坡被破壞的情況時有發(fā)生，這對于水利建設(shè)工程來說等于是埋下了安全隱患。堤坡或者岸坡被破壞的情況有來自于大自然的不可抗拒因素，也有人為導(dǎo)致的因素，無論如何，必須要加強對于堤坡和岸坡的保護才行。此外，采用的防護措施應(yīng)該是具有持久性的，最好是無需長期進行維護更新的，從而減少成本的投入也提升對堤坡或者岸坡的保護效果。水工合成材料恰恰具有這樣的優(yōu)勢，能夠適合這方面的要求。采取在需要被保護的土面上進行土工織物覆蓋，并且利用重物壓住以防移動的可能。土工織物具有很好的反濾性能，對于預(yù)防水流沖刷對于堤坡、岸坡的破壞很有效用。同時，采用土工織物的辦法比較簡單可行，成本相對比較低，且無需維護維修，是一種十分可取的辦法。

(3)排水。土工合成材料不但具有抗腐蝕性、能夠防滲，起到防護以及隔離的作用之外，還能夠幫助水利建筑物進行排水。通常來說，處理的辦法就是用土工合成材料在水利建筑的土體中建立起一條專門的供土體中水流流動的通道，由此將水流導(dǎo)出水利建筑內(nèi)。這種排水辦法也需要在土壩內(nèi)部垂直或者是防滲水工膜后面或者土壩內(nèi)部水平排水以及土壩混凝土護面下部的排水才更具有可行性。

3．2水利工程中水工合成材料的施工方法

(1)坡面鋪膜。坡面鋪膜可以說是當(dāng)下土工合成材料施工時最為普通的施工方式，但它在施工時的技術(shù)與質(zhì)量的控制卻起著重要作用。目前的水利工程施工項目是以土石壩壩體結(jié)構(gòu)模式為主，在進行施工的過程中，土工膜的施工十分關(guān)鍵。一般來說，要進行壩體的水工膜鋪設(shè)采用順壩軸方向是沒有問題的，但是垂直壩軸方向的效果要更加的好一些。只是，垂直壩軸方向鋪設(shè)的焊縫長度要比順壩軸方向鋪設(shè)更長，綜合來說，順壩軸方向鋪設(shè)的方案要更好一點。對于比較高的壩坡，水工膜鋪設(shè)大部分利用壩上部分垂直壩軸線進行鋪設(shè)，如此及能夠讓應(yīng)力最小，還能夠減少焊縫的長度;而壩底則可以利用順壩軸方向鋪設(shè)的方案，既減少焊縫長度也能夠讓基槽邁進不透水層。當(dāng)鋪膜完畢了之后，無論是回填堤腳還是上部護坡都應(yīng)該動作迅速，免得出現(xiàn)開挖斷面局面土質(zhì)太差而出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。在鋪膜的時候，更應(yīng)該注意動作適度，盡量不要出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，更要避免人為損傷，而這之外的土工膜和地基結(jié)合面應(yīng)該保證平整無褶皺。

(2)堤腳的開挖和堤身削坡。在水利工程建設(shè)當(dāng)中，如果要進行堤腳開挖或者是堤身削坡就必須涉及到機械的使用。同時，這也需要根據(jù)堤壩本身的情況來分析處理，不能夠偏離了施工前的項目規(guī)劃設(shè)計才行。如果進行了削坡，在那之后應(yīng)該要把坡面進行清理，保證坡面的平整度沒有受到破壞。對堤身以及堤頂進行開挖必須要分開進行，止滑槽堤腳基礎(chǔ)必須根據(jù)原先規(guī)劃好的斷面來進行施工。當(dāng)工程進行到抵達不透水層之后，還需要繼續(xù)向下開挖一個深一米、寬一米的溝槽，并再次進行斷面清理?；优潘c邊坡穩(wěn)定的工作也要及時處理好，當(dāng)這些都做好了以后，相關(guān)的工作人員再檢查堤坡的規(guī)格并做好記錄，最后報監(jiān)理工程師來進行驗收。

(3)土壩防滲。垂直鋪膜與坡面鋪膜都是為了達到防滲的目的，在這兩個方向進行鋪膜的施工與鋪設(shè)的工藝也有所不同。如果存在尖棱物，水工合成材料很容易受到破壞，而水壓力或者土壓力過大也可能因為沒有約束支撐而受到破壞，包括下層氣體與液體的頂托作用都可能造成破壞，甚至是溫度、浪擊與水位線都可能會對薄膜造成破壞。因此，在施工的過程中，應(yīng)該盡量避免類似的情況發(fā)生，嚴格按照施工規(guī)范與項目的規(guī)劃設(shè)計來進行施工。

4結(jié)束語

篇5

關(guān)鍵詞：合成材料；巖土工程

合成材料在在施工中由于其施工強度高、質(zhì)量輕便、耐腐蝕性能高、運輸方便和造價低廉等優(yōu)勢成為當(dāng)前建筑工程施工的主要材料方式。其是高分子聚合物為原料制成的各種人工化合材料的總稱，更是具有著高強的物理化學(xué)性質(zhì)。在當(dāng)前社會技術(shù)不斷發(fā)展的過程中土工化合材料不斷的被應(yīng)用在各種工程施工中，成為施工材料中應(yīng)用最為廣泛的幾種材料形式之一。土工合成材料分為四類：土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料和土工特種材料，其在制作的過程中主要是由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各種形式的聚合物為主要的基礎(chǔ)材料進行分析和應(yīng)用的。近年來，隨著水利工程施工的日益廣泛，各種水利工程質(zhì)量要求不斷的提高，成為施工中的主要影響和制約因素。隨著當(dāng)前社會發(fā)展過程中，各種技術(shù)手段的不斷應(yīng)用，被廣泛的應(yīng)用在水利工程大壩防滲與導(dǎo)滲之中，成為水利工程施工的重點形式。更是為工程施工質(zhì)量的提高奠定基礎(chǔ)。

1、復(fù)合土工膜在大壩施工中的應(yīng)用

土木混合材料在當(dāng)前的使用過程中主要用于：堤壩的防滲斜墻或垂直防滲心墻、透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻、混凝土壩和土壩的防滲體、渠道的襯砌防滲和施工圍堰的防滲等諸多方面。復(fù)合土工膜是土工合成材料的一種，一布一膜、二布一膜、三布一膜等到不同產(chǎn)品?，F(xiàn)在把防滲土工合成材料的鋪設(shè)技術(shù)和防滲土工合成材料在工程施工中常出現(xiàn)的問題等方面進行分析和研究。

在壩體工程施工中，各種故障問題涉及的不單單是幾個家庭，更是千家萬戶的問題。在現(xiàn)代水利工程建設(shè)施工中，企業(yè)質(zhì)量控制與管理水平是企業(yè)在行業(yè)內(nèi)發(fā)展的關(guān)鍵。

壩體前壩坡的復(fù)合土工膜與壩基混凝土防滲墻及兩壩肩混凝土趾板錨固在一起，共同形成前壩面的防滲系統(tǒng)。壩體為透水性很強的爆破料組成，滲透系數(shù)一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低壩體內(nèi)的浸潤線高度，利于壩體的抗滑穩(wěn)定安全。

復(fù)合土工膜自身的防滲效果主要取決于土工膜的物理力學(xué)指標(biāo)及接縫的質(zhì)量。根據(jù)承受的水壓力和下墊層，經(jīng)計算，復(fù)合土工膜采用兩布一膜（300g/m2/PE0.5/250g/m2），其物理力學(xué)指標(biāo)為：抗拉強度19KN／m，延伸率53.6％，CBR頂破強度3.41KN，垂直滲透系數(shù)4.76×10-13cm/s，幅寬4.0m.施工中，一般都要對工廠內(nèi)生產(chǎn)的土工膜進行拼接，接縫的質(zhì)量好壞直接影響土工膜的防滲性能和抗拉強度，因此，必須嚴格按照技術(shù)規(guī)程進行施工。

土工膜鋪設(shè)前先進行下墊層無砂混凝土的施工，然后將卷成捆的土工膜沿壩坡由下而上縱向鋪放，鋪設(shè)應(yīng)平順，松緊適度，予留大約1.5%的余幅，以免受拉破壞。土工膜展開平整后即可進行拼接。拼接一般采用熱熔焊法，該方法焊縫的抗拉強度較高，質(zhì)量較好。焊接采用自走式熱熔雙縫焊機，根據(jù)膜材種類、厚度和室外氣溫選擇合適的焊接溫度及行走速度，先在現(xiàn)場采用小塊土工膜進行試拼接，待焊接質(zhì)量穩(wěn)定后再進行實際焊接操作。熱熔焊法焊縫形式為直縫雙道，每道寬度1cm，間隔1cm，焊縫處土工膜搭接寬度約10cm.

復(fù)合土工膜周邊連接的可靠性，主要是指復(fù)合土工膜與壩基混凝土防滲墻、壩肩混凝土趾板及防浪墻的連接?；炷练罎B墻底部及兩壩肩趾板與基巖面接合面均需進行水泥灌漿，防止防滲墻底部或趾板與基巖面接合面處滲水，灌漿完畢后，進行壓水試驗，合格后才能進行下一道工序。復(fù)合土工膜與防滲墻、趾板及防浪墻聯(lián)結(jié)采用扁鐵和膨脹螺拴錨固連接，為了保證復(fù)合土工膜具有一定伸縮能力，周邊均設(shè)伸縮節(jié)。

2、土工合成材料在病險庫加固中的應(yīng)用

近幾年，全國各地的病險水庫由于年久失修，管涌或者潰壩的事故時有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟損失。病險庫數(shù)量多，施工條件復(fù)雜，工期短，將質(zhì)量輕、運輸方便、施工簡易的土工合成材料正確推廣應(yīng)用到病險庫加固當(dāng)中，具有深遠意義。

鑒于該水庫壩型為均質(zhì)土壩，且為老壩體加固，因此在前壩坡上鋪設(shè)復(fù)合土工膜進行防滲，該方法簡單易行、施工速度快、可以有效降低壩體內(nèi)的浸潤線高度，增大壩體內(nèi)的干燥區(qū)，提高土體內(nèi)摩擦角，從而提高壩體的抗滑穩(wěn)定安全性。壩基進行垂直鋪塑，塑膜與壩面復(fù)合土工膜連為整體。后壩坡按1：2.25培厚，新老壩體間設(shè)褥墊式排水體。

壩基垂直鋪塑是一種新的淺基礎(chǔ)防滲技術(shù)，鋪塑深度可達8m左右，開溝寬度只有20多厘米，是解決水庫淺層透水地基滲漏嚴重及延長滲徑減小壩后坡腳滲透比降的有效方法。垂直鋪塑適用于粉土地基；對于粉砂地基施工中必須做好泥漿固壁，施工速度要快，否則易塌壁。鋪塑塑膜采用厚0.3mmPE膜，設(shè)計深度應(yīng)深入粘土層內(nèi)1.0m，鋪完塑的溝槽采用粘土漿充填。鋪塑機先將基土破開，然后將事先卷繞在鋼管上的塑膜垂直放入槽內(nèi)，由鋪塑機牽引向前移動。鋼管上的塑膜用盡前應(yīng)予留1.5倍的槽深長度，將塑膜拿出溝槽，洗凈擦干后用自走式熱熔雙縫焊機焊接。局部破損的塑膜補漏，可采用PVC膠合劑粘接，粘接寬度不小于15cm，春秋季固化時間不少于12h，要求粘貼牢固、均勻、可靠。塑膜槽口外漏段，應(yīng)敷土加以保護，避免陽光直接照射。壩基鋪塑塑膜上部要與前壩坡的防滲復(fù)合土工膜焊接，形成完整的防滲體，降低壩體內(nèi)浸潤線，增加壩體穩(wěn)定，達到除險目的。

3、土工合成材料在施工中應(yīng)注意的問題

（1）運輸、貯存中不得沾污、雨淋、破損，遠離火源，周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質(zhì)，不得長期曝曬和直立。

（2）材料進場時，應(yīng)進行抽檢。施工時應(yīng)有專人隨時檢查清基、材料鋪放方向、材料的接縫或搭接、材料與結(jié)構(gòu)物的連接，每完成一道工序應(yīng)按設(shè)計要求及時驗收，合格后，方可進行下道工序。

（3）施工場地應(yīng)平整干凈，防止損壞土工膜；鋪設(shè)應(yīng)平順，松緊適度。不平地、軟土上和水下鋪設(shè)搭接寬度應(yīng)適當(dāng)增大。

（4）鋪設(shè)人員不得穿硬底鞋操作。

（5）盡量采用寬幅，使膜在施工時接縫最少；每卷材料的重量不宜超過1t；膜與膜相連時，應(yīng)采用同種土工膜。高壩應(yīng)垂直于壩軸線鋪膜，低壩應(yīng)平行于壩軸線鋪膜，以減少拼接量；接縫應(yīng)盡量與最大拉力方向平行。

（6）垂直鋪塑應(yīng)嚴格按照工藝要求進行施工，PE塑膜施放速度應(yīng)迅速，防止槽孔坍塌，影響鋪塑效果。

篇6

關(guān)鍵詞：護岸工程 材料 生態(tài)環(huán)境

傳統(tǒng)只注重航道航運、防洪功能的護岸理念，使得河道護岸設(shè)計多為硬質(zhì)型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土材料被大量使用。隨著生態(tài)工程的呼聲日漸高漲，人們生態(tài)環(huán)保意識的不斷提高，大量的天然材料、土工合成材料被應(yīng)用到護岸工程中。目前內(nèi)河護岸的材料主要可分為天然材料、混凝土類材料、土工合成材料等三大類[1-2]。面對眾多的護岸材料，如何針對航道具體情況合理選擇護岸材料是一個難點。因此，本文對目前內(nèi)河護岸工程中護岸材料的護岸效果、破壞情況以及對環(huán)境影響等方面開展調(diào)查分析，并建立評價模型對護岸材料綜合使用效果進行評價。

1.護岸材料使用現(xiàn)狀調(diào)查與分析

1.1天然材料

天然材料包括塊石、卵石等散粒體剛性材料以及木樁、梢料、竹類等柔性材料。對塊（卵）石而言，工程中通常以拋石、干砌、漿砌等形式對岸坡進行防護，這里以塊石為例分析其護岸效果。由于塊石強度高，采用干砌塊石或拋石的工程除耐久性好、使用壽命長、抗沖刷能力強外，還具有一定透水性和生態(tài)性。但這類護岸柔韌性差，當(dāng)受沖擊和不均勻沉降時會發(fā)生坍塌；墻后填土也易被水流帶出，從而影響護岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。漿砌塊石護岸的整體性、穩(wěn)定性、抗沖刷性及耐久性較干砌塊石護岸更好，但其在受沖擊和不均勻沉降時會發(fā)生開裂或斷裂，且透水性較差、生態(tài)效應(yīng)低。

采用木樁、梢料、竹等材料的護岸工程均具有較好的生態(tài)效應(yīng)。這是由于這類材料環(huán)境融合度高，對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染。但當(dāng)這類材料不具活性時，其耐久性、抗沖刷性較差，尤其干濕交替條件下其使用壽命更低。對于活性材料，除生態(tài)效應(yīng)較好外，由于其根系的錨固作用，護岸具有較強的抗沖性和耐久性。

塊石或卵石材料的破壞主要受干濕交替和溫度變化等物理作用，逐漸產(chǎn)生風(fēng)化和凍融破壞；木樁、梢料、竹類這類材料的破壞就是植物的腐朽與死亡。

天然護岸材料對環(huán)境適應(yīng)性好，這類材料本身不會對河道環(huán)境產(chǎn)生不利影響。但用于不同結(jié)構(gòu)形式，對環(huán)境的影響是不同的。例如，干砌塊石護岸不會對河道環(huán)境造成不良影響，而漿砌塊石護岸，由于其結(jié)構(gòu)的封閉性，不適宜種植植物，故對生態(tài)環(huán)境、綠化環(huán)境有一定的影響。

1.2混凝土類材料

混凝土類材料包括現(xiàn)澆混凝土板（塊）、各式連鎖塊、榮勛砌塊、自嵌塊、劈離塊以及一些生態(tài)混凝土[3-4]。采用混凝土類材料對岸坡進行防護時，按型式可分為面板式護岸和透空式護岸。面板式護岸具有強度高、整體性好、抗沖能力強、耐久性好等優(yōu)點，但因其不透水、生物難以棲息，故生態(tài)效應(yīng)較差；透空式混凝土護岸除了抗沖能力強、耐久性好外，其對環(huán)境可接受性好，護岸表面的孔隙不僅有助于河道與岸坡之間的物質(zhì)、能量和信息的交流，還利于兩棲生物的生存。

混凝土類材料用于護岸工程時，其破壞主要取決于混凝土本身的耐久性。由于護岸的混凝土經(jīng)常處于水位變動區(qū)，受到干濕循環(huán)與冰凍作用而破壞。對于鋼筋混凝土，還可能由于鋼筋鐵銹膨脹導(dǎo)致混凝土開裂而破壞。

混凝土材料是惰性無機礦物質(zhì)材料，對護岸環(huán)境的影響與結(jié)構(gòu)形式有關(guān)：整體面板式結(jié)構(gòu)雖不會對水環(huán)境造成不良影響，但其會直接影響護岸的生態(tài)環(huán)境、綠化環(huán)境，使護岸呈現(xiàn)白色化；透空結(jié)構(gòu)不但對水環(huán)境無不良影響，而且利于護岸的生態(tài)環(huán)境。

1.3土工合成材料

土工合成材料包括土工織物、三維土工網(wǎng)墊、生態(tài)袋和土工模袋等。土工合成材料在護岸工程中，通常起過濾、加筋土的作用，此外也可直接護岸。這類材料具有柔性好、適應(yīng)性強、耐腐性好、抗沖刷、滲透性好等優(yōu)點，但一般不單獨作為河道護岸使用，主要用于結(jié)構(gòu)防滲、過濾、加筋、錨固。用于護坡表面時，如軟體排，則易受船舶撞擊或拋錨而破壞；若是模袋混凝土，其生態(tài)效應(yīng)較差。

土工合成材料的破壞主要由于材料老化，材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致

護岸材料評價指標(biāo)體系中各指標(biāo)的權(quán)重隨地區(qū)、水文及周邊環(huán)境等因素的不同而變化。本文研究區(qū)域設(shè)定為廣東省網(wǎng)河區(qū)，采用Delphi和層次分析相結(jié)合的方法來確定指標(biāo)的權(quán)重集。為使評價結(jié)果具有較好的可靠性和指導(dǎo)性，采用Delphi法，特邀江蘇、廣東地區(qū)十四位常年從事護岸研究、設(shè)計及施工的各方面專家，對護岸材料的各單項指標(biāo)進行打分。結(jié)果如表一。

（1）使用性分析。使用性得分較高的有：塊石、混凝土預(yù)制塊（實心設(shè)計、現(xiàn)澆施工）、混凝土模袋、卵石、木樁等。這是由于在航道中為抵抗水流、船行波沖刷以及船舶的撞擊，剛性材料性能較好，故得分較高。

（2）工藝性分析?；炷令A(yù)制塊（實心設(shè)計、現(xiàn)澆施工）、各式透空連鎖塊、混凝土模袋的工藝性均較好?，F(xiàn)代護岸工程廣泛采用機械化施工，因此除了梢料、塊石等需大量人工、施工繁瑣外，其余材料工藝性均較好。

（3）綠色性分析。塊石、卵石、木樁等材料綠色性較好，而混凝土模袋等材料綠色性較差，其余材料的綠色性能一般。對于大多數(shù)護岸材料而言，除混凝土模袋這類材料外，其他材料或者本身具多孔特征，或者個體之間可組成多孔質(zhì)岸坡，一般均具有良好的生態(tài)透水性，故綠色性較好。

從護岸材料的總評分情況可知，本次評分中得分較高的護岸材料依次是塊石、卵石、木樁、各式透空連鎖塊、生態(tài)袋等。

一般具有較高整體性、抗沖性、耐久性和穩(wěn)定性，除整體面板式護岸會影響河道的生態(tài)環(huán)境、綠化環(huán)境外，其余采用透空式結(jié)構(gòu)的護岸工程對生態(tài)環(huán)境較為有利。

篇7

關(guān)鍵詞：倒濾類型 反濾機理 土工織物的作用 砂料 石料 置換

1.材料

反濾層（inverted layer）指的是在結(jié)構(gòu)進水處鋪設(shè)的粒徑沿水流方向由細到粗的級配砂礫層。反濾層是由2～3層顆粒大小不同的砂、碎石或卵石等材料做成的，順著水流的方向顆粒逐漸增大，任一層的顆粒都不允許穿過相鄰較粗一層的孔隙。同一層的顆粒也不能產(chǎn)生相對移動。設(shè)置反濾層后滲透水流出時就帶不走堤壩體或地基中的土壤，從而可防止管涌和流土的發(fā)生。反濾層常設(shè)于土石等材料修筑的堤壩或透水地基上，也常用于防汛中處理管涌、流土等險情。

土工布的作用為當(dāng)水由細料土層流入粗料土層時，利用針刺土工布良好的透氣性和透水性，使水流通過，同時有效地截流土顆粒、細紗、小石料等，以保持水土工程的穩(wěn)定。土工合成材料具有多方面的功能，一種土工合成材料往往就兼有數(shù)種功能。隨著土工復(fù)合材料的發(fā)展，所兼有的功能就更多?？偟恼f來，土工合成材料的主要功能可歸納為六類，即反濾功能、排水功能、隔離功能、防滲功能、防護功能以及加筋和加固功能。土工布具有三大作用：

排水作用：土工布是良好的導(dǎo)水材料，它可以在土體內(nèi)部形成排水通道，將土體結(jié)構(gòu)內(nèi)多余的液體和氣體外。

加筋作用：利用針土工布增強土體的抗拉強度和抗變能力，增加建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以改善土體質(zhì)量。

防護作用：有效地將集中應(yīng)力擴散、傳遞或分解，防止土體受外力作用而破壞。

篇8

摘要依據(jù)設(shè)計理念的差異，加筋土工程設(shè)計方法的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：極限平衡法階段、極限狀態(tài)法階段和有限單元法階段。通過分析三階段設(shè)計理念的基本假設(shè)、原理和適應(yīng)范圍等的差異，為不同加筋土工程應(yīng)用中選擇不同設(shè)計方法提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：道路工程；加筋土工程；設(shè)計方法

Henri Vidal，于20世紀60年代初，提出了一項土體加固新技術(shù)－現(xiàn)代加筋土技術(shù) ，即在土中加入筋帶、纖維材料或網(wǎng)狀材料等加筋材料，并借其摩擦力等將自身的抗拉強度與土體的抗壓強度結(jié)合起來，從而增強土體的穩(wěn)定性，提高土體整體強度。目前，加筋土技術(shù)應(yīng)用于加筋土擋墻、加筋土邊坡、加筋土地基、加筋土路面以及堤壩等工程中便形成了加筋土工程。

一、極限平衡法

目前，加筋土工程的設(shè)計方法普遍采用極限平衡分析方法。該方法是對加筋土工程進行穩(wěn)定性驗算，即分析計算整體結(jié)構(gòu)內(nèi)、外部穩(wěn)定破壞所需的拉筋材料強度及應(yīng)力分配。外部穩(wěn)定性設(shè)計分析是將加筋土體視為具有較高強度的復(fù)合土體，再根據(jù)傳統(tǒng)重力式擋土墻外部穩(wěn)定性設(shè)計方法進行計算。內(nèi)部穩(wěn)定性設(shè)計分析先假設(shè)側(cè)向土壓力的分布狀況，再計算不同深度處平衡該側(cè)向土壓力所需的拉筋材料的強度及應(yīng)力分配。該方法概念明確、方法簡單，易于被廣大工程技術(shù)人員接受。

該方法的具體細節(jié)，在不同國家有所差異，因而出現(xiàn)了諸如位移法及變分位移法、DIBt法、錨固楔體法、修正Rankine法、FHWA(1998)法、NCMA(1997)法等等。

1.位移法

1986年，Gourc首次提出以極限平衡法為基礎(chǔ)的位移法，并認為在破裂面的附近存在一錨固膜，見圖1。該方法用于加筋土邊坡的設(shè)計，其首先假定一個滑動圓弧面，考慮加筋土的變形，依據(jù)錨固膜原理進行計算。

圖1 錨固膜原理圖

Gourc等對施加于錨固膜上的均布壓力P的分布大小和方向作出了假定，并證明這種假定的分布能形成圓形或雙曲線形狀的膜，并在膜內(nèi)引起恒定張力。

在加筋土邊坡這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面，用位移法來判斷這種結(jié)構(gòu)的破壞極限狀態(tài)，可以給出令人滿意的結(jié)果，因此被廣泛地用于法國和一些其它國家。經(jīng)過一些試驗研究和理論證實，世界范圍內(nèi)的巖土工程師們已經(jīng)形成了對這種方法的信賴（1992，Gourc等；1990，Yoshioka等；1992，Delmas等；1994，F(xiàn)idler 等）。這種方法基于土體極限平衡原理，并與土工合成筋材的錨固膜原理相關(guān)。

這種方法的優(yōu)點在于：設(shè)計中，它具有考慮筋材延伸性的能力，而這種延伸性正是土工合成材料的主要特性。并且，考慮實際存在的土體－土工合成材料的相互作用原理，它能夠校核土體－筋材的應(yīng)變相容性。

2. 變分位移法

1998年，P.Lemonnier，A.H.Soubra和R.Kastner三人將變分法引入極限平衡分析中，提出了用變分位移法來分析土工合成材料加筋土邊坡的穩(wěn)定性[5]。

這種方法是位移法的一種延伸，其獨創(chuàng)性是把變分法應(yīng)用到膜的平衡狀態(tài)中。基本設(shè)計理念是：確定膜的幾何形狀，同時就可得出破裂面處筋材的拉力最值；并使用變分法來滿足膜的三個靜態(tài)平衡方程；以錨固膜原理為基礎(chǔ)來設(shè)計局部穩(wěn)定性分析的理論模型。

圖2 錨固膜原理

變分位移法提出了一種確定筋材拉力的新方法，其主要內(nèi)容包含以下四點（如上圖2所示）：

（1）把變分法用于上行膜AB1的平衡狀態(tài)中（“上行”以破裂面作為參考）。認為確定膜AB1的極限形狀可最小化拉力TA，同時滿足膜的三個靜力平衡方程。這將得到A、B1兩點張力TA與TB1之間的關(guān)系。

（2）利用錨固端B1F的拉力與位移的關(guān)系，可以確定拉力TB1。在錨固端B1F的任一點，這一關(guān)系把拉力T和土體與土工織物的相對位移視為uF 的函數(shù)（uF ：點F的相對位移）。該計算方案以1986年Gourc等的工作為基礎(chǔ)。

（3）利用上行區(qū)（A-F）的位移諧調(diào)方程，確定uF值，然后得到TA值。

（4）對于由筋材的斷裂或者滑動而引起的破壞，可用下行膜的平衡狀態(tài)來校核解的正確性。

其中，第2點是“位移法”有含有的，第1、3和4點是變分位移法中新的探討。

3. 錨固楔體法

錨固楔體法主要包括：0.3H折線破裂面法和郎金直線破裂面法。其中，0.3H折線破裂面法是在條帶狀剛性拉筋加筋土擋墻的作用機理上建立起來的。該方法用于設(shè)計加筋土擋墻，也屬于極限平衡法的范圍。其外部穩(wěn)定分析方法與DIBt法基本一致，即把拉筋末端的連線與墻面之間的加筋土當(dāng)作一個整體墻，按一般重力擋墻的設(shè)計方法，檢算全墻的抗(水平)滑移穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定、地基承載力和整體滑動穩(wěn)定性。其內(nèi)部穩(wěn)定分析方面，主要是根據(jù)內(nèi)部破裂面情況，計算作用于墻面板上的水平土壓應(yīng)力、拉筋拉力及其所在位置的垂直應(yīng)力，然后進行拉筋長度和間距計算、全墻拉筋抗拔穩(wěn)定檢算和墻面板的結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計圖式如圖3所示。

圖3 0.3H折線法及墻頂荷載擴散圖

4.DIBt（雙楔體）法

歐洲已廣泛使用的德國建筑研究所的設(shè)計方法――DIBt（Deutches Institute fur Bautechnik）法，亦稱雙楔體法。雙楔體是指加筋部分的土為楔體1，而相應(yīng)于庫侖理論的墻后下滑體為楔體2，見下圖4。該法以極限平衡理論為基礎(chǔ)，用于加筋土擋墻以及加筋土陡坡的設(shè)計。

圖4 DIBt設(shè)計計算方法的雙楔體

在外部穩(wěn)定分析方面，假定加筋體為剛性體，對它進行抗滑、抗傾覆、地基承載力及抗深層滑動計算，從而確定加筋體的寬度，即加筋材料長度。進行地基承載力驗算時，按“meyerhof均勻分布論”計算加筋體基底壓應(yīng)力。

在內(nèi)部穩(wěn)定分析方面，先估計拉筋的布置，只著重考慮拉筋的拉出破壞，采用的破裂面是折線型的，假設(shè)滑動面上部沿加筋體邊緣且在墻面的不同高度處，每隔3°即有一個計算面。此外，還有兩種特殊的面，在兩層拉筋之間而不與拉筋相交的面以及沿筋材的滑動面，如下圖5所示。按照以上各個不同的計算面來驗算拉筋的拔出穩(wěn)定性，從而確定拉筋的布置。

圖5 DIBt法內(nèi)部穩(wěn)定性驗算中的假設(shè)滑動面

5.基于考慮水平變形的極限平衡理論設(shè)計方法

由于土工合成材料加筋土擋墻是一種柔性擋土結(jié)構(gòu)，不同于重力式擋墻等其它擋土結(jié)構(gòu)，容許產(chǎn)生較其他擋土結(jié)構(gòu)而言較大的變形(受土工合成材料的延伸性和蠕變性等因素的影響)，但這一變形量必須嚴格控制在工程所容許的范圍內(nèi)，一方面不影響結(jié)構(gòu)的正常使用，另一方面保證不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)。土工合成材料加筋土擋墻的水平變形計算與控制具有重要的理論與實際意義。

1988年，Jewell最早提出了基于考慮墻面水平變形的設(shè)計方法。它假定墻后土體的破裂面為Rankine破裂面，在主動區(qū)內(nèi)拉筋拉力為常數(shù)，考慮了兩種不同的拉筋布置方式條件下的設(shè)計方法，最后以圖表的形式來表示。

1988年，Adib提出基于應(yīng)變相容假定的考慮墻面水平變形的設(shè)計方法。該方法假定錨固區(qū)筋土的相對位移僅由該區(qū)的應(yīng)力平衡條件推倒，且認為主動區(qū)筋土無相對位移。在求錨固區(qū)的筋－土相對位移時，考慮了錨固區(qū)拉筋的應(yīng)力平衡以及假定剪應(yīng)力平衡以及假定剪應(yīng)力與相對位移呈線性關(guān)系，并借助于非量綱參數(shù)表達墻面的水平變形。

1989年，Christopher等在試驗數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，建立了計算墻面水平變形的圖表法。認為剛性基礎(chǔ)上的加筋土擋墻的水平變形由L/H（拉筋長度與墻高的比值）和拉筋的相對剛度確定。1994年，Chew和Mitchel根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果以圖表的方式提出了一種考慮墻面水平變形的設(shè)計方法。

2001年，楊明等提出了彈性地基梁法：當(dāng)加筋土擋墻中加筋與土處于協(xié)調(diào)變形的狀態(tài)時，墻面的側(cè)向位移反映了加筋土擋墻的側(cè)向位移，因此可將墻面板單獨作為研究對象，提出便于設(shè)計的變形分析模型。該方法假定加筋土擋墻的破裂面為直線型Rankine破裂面，墻面板所受墻后的土壓力主要由拉筋的拉力來平衡，將拉筋視為墻面板的彈性支撐，則此時墻面板可簡化為彈性地基上的板來考慮，對于平面問題，則為一彈性地基梁。在初始的相對位移產(chǎn)生后，筋土間便進入?yún)f(xié)調(diào)變形狀態(tài)。 當(dāng)墻面板后變形楔體處于臨界狀態(tài)即主動土壓力狀態(tài)時，破裂面后土體為穩(wěn)定體，其中的拉筋段為錨固段，變形楔體中拉筋可視為自由段，此時筋帶中的拉力由面板處開始增大，在破裂面處最大，再向后逐漸衰減為零。因錨固筋變形與自由段變形相比較小，所以在忽略錨固段的變形的基礎(chǔ)上，筋帶的變形全部由自由段承擔(dān)。

6. 修正Rankine、FHWA、NCMA法

在北美和歐洲流行的各種加筋土擋墻設(shè)計方法中，修正Rankine法、FHWA法以及NCMA法是最具代表性的三種方法[6]。在文獻[6]中，將三種設(shè)計方法的細節(jié)和特性進行相互比較，最后指出修正的Rankine方法是最保守的，其次是FHWA方法，而NCMA方法的保守性最小。

（1）外部穩(wěn)定性對比分析

在這三種方法中，土壓力P作用在地基土以上H/3處，附加荷載壓力作用在H/2處。Rankine分析是最簡單的，但也是最有限制性的；它充其量不過包括了水平推力(對于土體之間的作用，它未必精確考慮)，所以進行修正后可考慮非水平力。FHWA和NCMA方法使用可以處理土壓力傾斜角的Coulomb分析法。并且，Coulomb分析法能包函墻頂斜坡和傾斜墻。因此，F(xiàn)HWA和NCMA設(shè)計方法的適應(yīng)性更廣。

（2）內(nèi)部穩(wěn)定性對比分析

在內(nèi)部穩(wěn)定性驗算方面，這些方法均是先假設(shè)土體中無筋，用不同的土壓力理論計算墻背側(cè)向土壓力，然后再將拉筋置于土體中來抵抗土壓力。

在計算假定破裂面之后的土體內(nèi)土工合成材料長度方面，三種設(shè)計方法都提出了安全系數(shù)值。通常，這一長度被假定為1m，并且它是有代表性的缺省值。三種方法都假定：Rankine破裂面，在墻面板的內(nèi)部坡腳處，與水平方向成“45+/2”的角度上升，然后線性地延伸通過回填土體。

在計算面板設(shè)計應(yīng)力方面，必要的面板連接強度不是以施加的理論土壓力為基礎(chǔ)，而是以選定的土工合成材料的抗張強度為基礎(chǔ)。修正Rankine法對其沒有特別說明，而FHWA和NCMA法都有一建議的方法，其原理和細節(jié)有較大程度上的不同。

總之，極限平衡法簡單、易行，所以設(shè)計單位多采用該方法。但是由于極限平衡法需要對拉筋、土體、滑動面作出許多假定，加上人為隔離強度與變形，與實際情況差異較大，導(dǎo)致極限平衡法計算結(jié)果精度較差，只能將極限平衡法作為半經(jīng)驗半理論的方法。通過積累工程經(jīng)驗和進行試驗研究、理論分析，對極限平衡法作合理的修正，使其更接近工程實際。

二、極限狀態(tài)法(Limit State Method)

極限狀態(tài)法自二十世界八十年代在結(jié)構(gòu)工程中開始使用，九十年代在巖土工程得到應(yīng)用。極限狀態(tài)法的顯著特點包括：第一，同時考慮強度和變形，即臨界極限狀態(tài)承受靜荷載與活荷載，功能極限狀態(tài)；第二，引入風(fēng)險系數(shù)(即分項安全系數(shù))來代替整體安全系數(shù)。

基于極限狀態(tài)設(shè)計方法的土工合成材料加筋土擋墻，不僅可以考慮不同極限狀態(tài)下的各種材料之間的應(yīng)變兼容性，而且同時還可以考慮內(nèi)外部環(huán)境對材料耐久性的影響。因此，極限狀態(tài)法的核心是引入了臨界極限狀態(tài)分析、功能極限狀態(tài)分析以及分項修正系數(shù)的概念。

在極限平衡設(shè)計方法中，直接以土的峰值強度(或殘余強度)為指標(biāo)，給定一個保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞的總體安全系數(shù)，沒有或很少考慮結(jié)構(gòu)的變形。而對于廣泛應(yīng)用的土工合成材料加筋土擋墻來說，如果在設(shè)計中不考慮其變形是不合理的。

規(guī)范BS8006(95)/FHWA(97)/AASHTO(97)/NCMA(97)等部分采用了極限狀態(tài)法的思想或在不同程度上已初步解釋了極限狀態(tài)設(shè)計法和分項修正系數(shù)的概念。英國標(biāo)準(zhǔn)研究所在基于極限平衡法的既有規(guī)范BE3/78的基礎(chǔ)上，1995年制定了加筋土應(yīng)用規(guī)范BS8006(1995)。其設(shè)計理念已經(jīng)由總體安全系數(shù)法發(fā)展到分項安全系數(shù)法，包括了考慮不同影響因素的分項材料系數(shù)、分項荷載系數(shù)和分項破壞形式系數(shù)。雖然該方法已成功地應(yīng)用于一些工程，但還需進一步深入研究。

三、有限單元法

復(fù)合式有限元法就是將加筋土視為一種復(fù)合材料加以整體分析。原則上，該法可簡化分析過程，但是其難點在于：如何準(zhǔn)確地確定復(fù)合材料的應(yīng)力―應(yīng)變關(guān)系等。

分離式有限元法就是把土和筋材分開考慮，分別劃分單元，引入界面單元來模擬筋―土之間的相互作用。該方法思路清晰，便于理解，應(yīng)用也最為廣泛。然而，建模時，至少要考慮土體，筋材，筋―土界面這三種本構(gòu)關(guān)系，尤其在界面特性復(fù)雜的條件下，很難準(zhǔn)確地建模分析。

四、結(jié)語

加筋土工程設(shè)計方法大致經(jīng)歷了三個階段：極限平衡法階段、極限狀態(tài)法階段和有限單元法階段。通過分析三階段設(shè)計理念的基本假設(shè)、原理和適應(yīng)范圍等的差異，為不同加筋土工程應(yīng)用中選擇不同設(shè)計方法提供了有益參考。

參考文獻

篇9

近年來，我國的經(jīng)濟呈現(xiàn)逐步增長的趨勢，在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)過程中，國家加大了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度，進而提升我國綜合實力。公路工程與人民的生活息息相關(guān)，所以國家對公路工程建設(shè)予以高度重視。在公路工程實際建設(shè)期間，為了提高工程質(zhì)量，使得工程企業(yè)在競爭激烈的市場環(huán)境下占有一席之地，必須采用科學(xué)的實施方法，進而促進公路工程質(zhì)量有所保證。對公路工程而言，土體的應(yīng)力與工程質(zhì)量有密切聯(lián)系，所以將加筋土應(yīng)用在公路工程施工中，能夠打破土體應(yīng)力的局限性，使得土體發(fā)生側(cè)向移動，對公路工程建設(shè)發(fā)揮了巨大作用。因此，本文針對加筋土的作用機理進行了分析，并將加筋土應(yīng)用在公路工程建設(shè)中，從而為公路工程建設(shè)提供有利保障。

關(guān)鍵詞:

加筋土；作用機理；公路工程；應(yīng)用

我國在現(xiàn)代化建設(shè)過程中，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)予以高度重視，自改革開放以來公路工程建設(shè)發(fā)生了突飛猛進的變化，從上個世紀的京津塘高速公路到迄今為止，公路工程的規(guī)模和質(zhì)量不斷提升，在一定程度上為國家經(jīng)濟增長起到了重要作用。同時，為人們的出行提供了便利。在公路工程建設(shè)期間，常利用土合成材料進行施工，尤其是被廣泛應(yīng)用于加筋土工程中，在土合成材料產(chǎn)品和種類逐漸增多的情況下，加筋土在各項工程中有廣泛的應(yīng)用，近年來，在公路工程中的應(yīng)用，對提高工程質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。為了使得加筋土在公路工程中有更好的應(yīng)用，必須對加筋土的作用機理進行詳細分析，為其實際應(yīng)用提供有利保障。

1加筋土的內(nèi)涵

所謂加筋土，指的是土工合成材料，將土工合成材料鋪設(shè)在土中，繼而形成復(fù)合體的機構(gòu)。在工程建設(shè)過程中，將加筋土科學(xué)的應(yīng)用在實際工程中，為工程結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的提升提供了有利保障。由于土體擁有抗剪強度和抗壓強度，但抗拉強度相對較低，如果將恰當(dāng)?shù)慕畈匿佋O(shè)或者是摻入土中，能夠在一定程度上，使得土體的受力得到擴散，并傳遞拉應(yīng)力，對于土體向側(cè)向移動的狀況予以有效控制，那么，土體及其周圍的建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有了明顯增強，對工程的建設(shè)發(fā)揮了巨大作用。

2加筋土的作用機理

在運用加筋土進行工程建設(shè)過程中，需要從應(yīng)變方向出發(fā)，對筋材進行鋪設(shè)，然后使得土體的抗拉強度有了顯著的提升。對于加筋土的作用機理而言，主要是在混凝土中加入筋筋，確保土體和筋材能夠有機的整合成復(fù)合體，二者起到對外力承擔(dān)的作用。促使土體和筋材能夠相互作用主要原因是抗拉強度增加，在實際工程建設(shè)期間，在土體中加入筋材，松砂始終保持在一定直立狀態(tài)和高度，進而不容易導(dǎo)致出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。形成這樣現(xiàn)象的原因是加筋土具有良好的力學(xué)性能，使得建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有明顯增強，所以與加筋前，加筋土的穩(wěn)定性和力學(xué)性能得到了有效改善［1］。綜合起來看，加筋土的作用機理包含兩大類，分別是摩擦加筋原理和準(zhǔn)粘聚力原理，加筋土包絡(luò)線是雙直線，具有較強的抗剪強度，在轉(zhuǎn)折點處，所對應(yīng)的壓力是臨界周圍壓力，而且臨界周圍壓力與加筋土的摩擦抗剪強度有直接關(guān)系，并和筋材的抗拉強度息息相關(guān)，當(dāng)土體和筋材的摩擦抗剪強度逐漸增大時，其臨界周圍的壓力就越小，如果臨界壓力大于周圍壓力時，加筋土將遭到破壞，筋土的移動會面臨問題，導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是筋材的摩擦角發(fā)生變化，處于增加的狀態(tài)，那么，加筋土的抗剪強度也隨之增加。此外，臨界周圍壓小于周圍壓力時，加筋土也被破壞，主要形式是筋材被拉斷，造成出現(xiàn)狀況的原因是在粘聚力增加時，此時，加筋土的抗剪強度也有了明顯的的提升，這就是加筋土的作用機理。

3加筋土在公路工程中的應(yīng)用

(1)軟土地基處理。

在公路工程建設(shè)過程中，一定要考慮到土體的因素，由于軟土中含有大量的水分，所以軟土的可壓縮性很強，那么，從軟土的特點看，軟土的承載能力較差，在公路工程建設(shè)時，如果在軟土上進行工程施工，必須對其展開加固處理，從而提升軟土的承載能力。因此，需要加強加筋土的應(yīng)用力度，通過運用土工合成材料，對路堤和墊層等加以處理，這樣不僅可以提升路堤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而且對改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能具有重要作用，所以加筋土在軟土地基處理上有廣泛的應(yīng)用。在將加筋土鋪設(shè)在路堤底部時，不但達到了加筋的效果，并且增強軟土地基的排水、過濾和隔離等功能，對公路工程的順利建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)，最終提高公路工程質(zhì)量。在將加筋土應(yīng)用在軟土地基處理過程中，必須保證筋材都能夠在路基的全寬范圍內(nèi)鋪滿，在排水墊層上還要鋪設(shè)加筋土，并保證在路基底部也鋪設(shè)加筋土。

(2)在路堤中的應(yīng)用。

在公路工程建設(shè)時，公路工程的使用年限是人們比較關(guān)注的，為了提高公路的使用年限，必須增強路堤的穩(wěn)定性，通過將加筋土運用在路堤中，對路不均勻沉降進行嚴格控制，在路堤中加入筋材料，進而最大程度的促進公路工程質(zhì)量得到提高。由于加筋土對增強路堤的穩(wěn)定性具有重要作用，所以加筋土被廣泛應(yīng)用于公路工程路堤施工中。在應(yīng)用加筋土進行路堤施工過程中，主要的工作原理是因為加筋土具有較強的抗拉能力，土與加筋相互整合在一起，二者產(chǎn)生摩擦力，從而限制土體的在側(cè)向上移動，進而增強公路路堤的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，當(dāng)路堤結(jié)構(gòu)的性能得到了有效改善，路堤的性能有顯著提升，在路堤中有均勻的載荷，因而對路堤出現(xiàn)的不均勻沉降實現(xiàn)了有效控制。當(dāng)前，在公路工程建設(shè)過程中，經(jīng)常采用土工網(wǎng)和土工格柵等合成材料，這些都是公路工程路堤施工時所采用的筋材料，通過應(yīng)用這些土工合成材料，進而最大程度的使得公路工程結(jié)構(gòu)的頂破強度和刺破強度有所提升。在對公路的路堤進行加筋時，必須保證填方的壓實度符合標(biāo)準(zhǔn)，使得土體和筋材間的摩擦力充足，從而確保加筋收到良好的效果。在公路工程實際建設(shè)期間，一定要做好路堤的壓實工作，尤其是使得填方具有較強的壓實度，進而在公路工程建設(shè)時，加筋土能夠發(fā)揮其巨大的作用。

(3)在擋土墻中的應(yīng)用。

對于公路工程而言，擋土墻是主要的結(jié)構(gòu)，為了提升擋土墻的整體性能，需要將加筋土應(yīng)用在其中。通常情況下，加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)具有如下特點:第一，在工程施工時，能夠提前制作筋材和面板，那么，擋土墻的施工流程就變得簡單，而且施工過程比較快速，在某種程度上，不僅縮短了工期，而且節(jié)省了勞動力。第二，對于所構(gòu)建加筋土擋土墻，其具有良好的抗震能力，對增強公路工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有直接聯(lián)系［2］。同時，加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)物有柔性的特點，所以其能夠發(fā)生輕微的變形，因而能夠適應(yīng)不同的施工環(huán)境。第三，加筋土擋土墻的造價較低，而且具有良好的安全性能，所以被公路工程企業(yè)所采用，因而加筋土在公路工程建設(shè)中有廣泛的應(yīng)用。從公路工程中可以看出，加筋土擋土墻的包含多種形式，主要有加筋土橋和路基擋土墻等，所以筋材、墻面板和填料等共同組成了加筋土擋土墻，在構(gòu)建加筋土擋土墻時，所遵循的作用機理是填料本身有外力和自重，因而產(chǎn)生側(cè)壓力，那么，墻面板在壓力側(cè)壓力的作用下，使得面板上的連接件產(chǎn)生側(cè)壓力，向筋材傳遞，在側(cè)壓力下，通過拉力將該筋材從填料中拉出［3］。另外，筋材和填料之間產(chǎn)生摩擦力，筋材被摩擦力所阻止。因此，在公路工程建設(shè)過程中，將加筋土應(yīng)用在擋土墻中，因為筋材和填料間有摩擦力，使得二者能夠有機的聯(lián)結(jié)在一起，形成具有重力式的擋土墻，對增強公路工程質(zhì)量具有重要意義。此外，在將加筋土應(yīng)用在公路工程擋土墻建設(shè)時，一定要對擋土墻選型工作予以高度重視，通常情況下，如果墻高超過4米，要選擇加筋土擋土墻，而不是漿砌片石擋土墻和鋼筋混凝土擋土墻;如果墻高低于4米，加筋土擋土墻和漿砌片石擋土墻造價不相上下，所以二者均在選擇范圍內(nèi)，由此可以看出，當(dāng)墻高在4米以下時，選擇漿砌片石擋土墻，墻高在4～7.5米時，選擇加筋擋土墻［5］?？傊?，將加筋土應(yīng)用在擋土墻中，通過合理的墻型，并發(fā)揮摩擦力的作用，從而為提升公路工程質(zhì)量提供有利保障。

(4)在路面施工中的應(yīng)用。

在公路工程路面施工過程中，由于受到諸多因素的影響，導(dǎo)致公路路面承載能力偏低，在車輛較多的情況下，公路路面容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，因而降低了公路的壽命。在當(dāng)前公路工程建設(shè)期間，采用瀝青材料，但用瀝青材料進行施工使得公路路面結(jié)構(gòu)具有半剛性，所以瀝青路面具有弊端。因此，為了提升公路工程路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)加大加筋土的應(yīng)用力度，通過在加筋土的作用下，使得公路路面的裂縫數(shù)量和瀝青路面上車轍數(shù)量明顯的減少，所以瀝青路面的基層抗疲勞壽命有所提升，為增強公路工程路面質(zhì)量奠定了良好基礎(chǔ)。在將加筋土應(yīng)用在公路瀝青路面施工時，主要是發(fā)揮加筋土的拉模量和抗拉強度的作用，能夠在一定程度上避免路面中的裂縫向周圍延伸［6］。當(dāng)前，在將加筋土應(yīng)用在路面施工期間，常選用玻纖網(wǎng)和土工格柵等合成材料，由于這些合成材料具有較強的強度和耐高溫性能，并且延伸率很小，所以符合公路工程路面施工的基本要求。因此，加筋土在公路工程建設(shè)中有廣泛的應(yīng)用。

4結(jié)束語

經(jīng)濟水平的不斷提升為公路工程的建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。同時，公路工程為國家現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮了巨大作用，為了提高公路工程質(zhì)量，必須采取有效的方法進行施工，進而提高公路工程質(zhì)量，延長公路的使用壽命。在公路工程施工時，會運用合成材料，使得土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更強，所以加筋土在工程施工中有廣泛應(yīng)用。為了使得加筋土在公路工程中有更好的應(yīng)用，必須對加筋土的作用機理進行分析，從而為其應(yīng)用提供參考。

作者：高昂 單位：嘉興南洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院

參考文獻

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［3］文華，鄒嬌麗，雷挺等．鄉(xiāng)村公路竹筋加筋土路基施工工藝研究［J］．施工技術(shù)，2015(15):114－117．

［4］耿敏，竇遠明，趙川等．基于正交試驗的加筋土界面摩擦影響因素分析［J］．施工技術(shù)，2013，42(11):114－117．

［5］夏凱．加筋土施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用要點［J］．技術(shù)與市場，2014(08):236－236．

［6］劉利民，白金杰，張建等．土工格柵加筋土結(jié)構(gòu)在高填方路基支護處理中的應(yīng)用［C］．第三屆全國土工合成材料加筋土學(xué)術(shù)研討會論文集．2011∶47－48

篇10

關(guān)鍵詞：公路工程 軟土路基 技術(shù) 質(zhì)量控制

中圖分類號：TU471文獻標(biāo)識碼： A

1 公路工程中軟土路基的主要質(zhì)量控制及處理措施

1.1 袋裝砂井法

當(dāng)泥沼或軟土層厚度超過5 m，并且路堤高度超過天然地基承載能力很多時，可采用此法砂井是用錘擊、振動、螺鉆、射水等方式成孔，在孔內(nèi)灌砂而形成的。砂井表面鋪設(shè)0.5～1.0 m厚的砂墊層或砂溝。砂井和砂墊層相連接有很好的使用效果，將中、粗砂裝入由聚丙烯編織成的袋中，用機具打人套管，沉入砂袋，攤鋪上層砂墊層，袋裝砂井的直徑、井距、平面布置形式由設(shè)計確定。施工質(zhì)量控制及處理措施：材料要求。袋：裝砂后砂袋的滲透系數(shù)應(yīng)不小于砂的滲透系數(shù)且抗拉強度要能保證承受砂袋自重在材料上選用聚丙烯或其他適用的編織料制成，切忌長時間曝曬露天堆放應(yīng)有遮蓋以免砂袋老化。砂：大于0.5 mm的砂的含量應(yīng)占總重的50%以上含泥量不應(yīng)大于3%采用滲水率較高的中粗砂；施工機械。砂井可用錘擊法或振動法施工沉樁時應(yīng)用經(jīng)緯儀或重錘控制垂直度主要機具為導(dǎo)管式振動打樁機鋼套管不得彎曲導(dǎo)軌應(yīng)垂直，在行進方式上普遍采用的有吊機導(dǎo)架式、履帶臂架式和軌道門架式等；砂袋灌人砂后以確保井底標(biāo)高符合設(shè)計要求在鋼套管上應(yīng)劃出標(biāo)尺控制砂井的設(shè)計人士深度，砂袋入井防止砂袋發(fā)生扭結(jié)、縮頸、斷裂和砂袋磨損應(yīng)用樁架吊起垂直下井，防止帶出或損壞砂袋拔鋼套管時應(yīng)注意垂直起吊。袋裝砂井施工允許偏差應(yīng)符合規(guī)范的要求施工中若發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象應(yīng)停止施工待查明原因后再施工，應(yīng)在原孔邊緣重打連續(xù)兩次將砂袋帶出時并不得臥倒砂袋留出孔口長度應(yīng)保證伸入砂墊層至少30 cm。

1.2 塑料排水板法

塑料排水板法是指用帶溝槽的塑料芯板作為排水板，又稱為塑料板法。用塑料排水板豎向排除地下水與排水夾層相配合，塑料排水板的濾水性好，可確保排水效果，并具有一定的強度和延伸率，適應(yīng)地基變形的能力強，其板截面尺寸不大，插入時地基擾動小，施工方便。在泥炭、飽和淤泥地帶，采用土工布作橫向排水，采用塑料排水板作為垂直排水，可以提高路堤的固結(jié)速度，加快沉降，使路基強度逐步提高。

施工要求：（1）塑料排水板是由芯體和濾套組成的復(fù)合體，芯板是由聚乙烯或聚丙烯加工而成的多孔管道或者其他形式的板帶，具有足夠的抗拉強度及垂直排水能力。其抗拉強度不小于130 N/cm、在大于15 m范圍內(nèi)不大于350 kPa、當(dāng)周圍土體壓力在15 m深度范圍內(nèi)不大于250 kPa；在土體固結(jié)變形時不會被折斷或破裂確保塑料排水板在地下的耐久性并且芯板還要具有耐腐性和足夠的柔性，濾套要具有一定的隔離土顆粒和滲透功能一般由無紡織物制成技術(shù)指標(biāo)還應(yīng)等效于0.025 mm孔隙。

（2）施工機械要機具是插板機應(yīng)將圓形套管換成矩形套管可以與袋裝砂井打設(shè)機具共同使用。可以按照每次打設(shè)根數(shù)對振動打設(shè)工藝、導(dǎo)管斷面大小、錘擊振動力大小、地基均勻程度和入土長度確定。

（3）施工質(zhì)量的要求：為防止暴露在空氣中老化施工現(xiàn)場堆放的塑料排水板盤帶應(yīng)加以適當(dāng)覆蓋，插入過程中導(dǎo)軌要垂直透水濾套不應(yīng)被撕破及污染鋼套管不得彎曲，為了避免拔出套管時將芯板帶出排水板底部應(yīng)有可靠的錨固措施，防止車輛進出、機械對其造成損壞而影響排水效果使其與砂墊層貫通并將其保護好應(yīng)使塑料排水板留出孔口長度應(yīng)當(dāng)保證伸入砂墊層不小于50 cm，塑料排水板施工中防止泥土等雜物進入套管內(nèi)用可靠措施固定若發(fā)現(xiàn)須及時清除搭按要采用濾套內(nèi)平按的方法搭接長度不小于20 cm濾套包裹凹凸對齊芯板對扣。

1.3 土工合成材料法

在土工合成材料的利用上，可以分為墊隔土工布和墊隔、覆蓋土工布兩種情況。

（1）墊隔土工布：當(dāng)?shù)叵滤惠^高、屬于松軟路基的填筑路堤時，可以適用此方法。在路堤中墊隔土工布，可以增強路堤的剛度。同時，在軟土基上墊隔土工布還可使荷載分布均勻，防止因荷載不均使土工布局部遭到破壞。若是高填土路堤，可適當(dāng)?shù)胤謱痈魤|土工布。

（2）墊隔、覆蓋±工布：當(dāng)位于軟土、沼澤地區(qū)、地基濕軟、地下水位又高時，可以采用此法，把土工布攤在軟基底部，并折向沿邊坡起防護作用。不但可以提高基底的剛度，而且還可以使邊坡受到保護，這不但對排水有利，而且因地基應(yīng)力再分配，可以提高路基的穩(wěn)定性。

（3）施工方法要求：土工合成材料的優(yōu)點有很多，選用可以滿足設(shè)計要求的土工合成材料，具有施工方便質(zhì)量輕、整體連續(xù)好抗拉強度較高、抗微生物侵蝕性好及耐腐蝕等；非織型的土工纖維要具有能與土很好結(jié)合、當(dāng)量孔隙直徑小、滲透性好質(zhì)地柔軟的性質(zhì)。按照出廠單位提供的抗拉強度、幅寬、頂破強度厚度、質(zhì)量及滲透系數(shù)等測試數(shù)據(jù)。要在平整好的下承層上按路堤底寬全斷面鋪設(shè)，攤鋪時緊貼下承層要拉直平順不出現(xiàn)重疊褶皺及扭曲。在斜坡上攤鋪時，要保持一定的松緊度。鋪設(shè)土工聚合物回折覆裹在壓實的填料面上要在路堤每邊各留足夠的錨固長度外側(cè)用土覆蓋平整順適，以避免人為破壞。要保證土工合成材料的整體性，土工合成材料在存放和施工鋪設(shè)過程中，要盡可能地防止材料長時間曝曬或暴露，以免其性能劣化在現(xiàn)場施工時發(fā)現(xiàn)土工合成材料有破損必須立即修補好。

1.4 換填土層法

換填土層法是指采用人工、機械、爆破等方法，將基底一定深度及范圍的濕軟土層挖除，換以強度大、穩(wěn)定性好的砂礫、碎石、卵石、石灰土、素土等回填，并分層壓實至規(guī)定的密實度。把泥炭、軟土全部挖掉，使路堤修建在基底上，并盡量換填成強度較高的透水性材料。采用機械開挖時，一般可采用抓斗、索鏟挖土機等機械進行開挖。若能及時采用不需要壓實的換填材料進行換填，可避免因抽水引起的邊坡坍塌。

1.5 碾壓夯實法

采用壓實功較大的振動壓實方法，對非粘性土和松散雜填土、地表松散土，如礦渣、碎磚瓦等建筑垃圾填土進行碾壓，可以提高地基強度，降低壓縮性。振動時間愈長，效果會越好，但是如果時間過長對壓實沒有明顯提高。對細顆填土，振動時間以3-5min為好；對建筑垃圾，振動碾壓時間略高于1 min合適，重錘自由下落，錘體夯實土基。此法可以顯著地提高地基表層土的強度，降低濕陷性黃土的濕陷性使雜填土表層強度相同。重錘夯實次數(shù)，以最后兩次的平均夯沉量不超過規(guī)定值來控制，強夯法是建立在重錘夯實的基礎(chǔ)上的。其夯錘重達8～12 t，自由落差8-20 m。經(jīng)過對土基的強力夯擊，利用沖擊波及動應(yīng)力，使地基土密實，達到土基加固的目的，可顯著地提高承載力，降低壓縮性。加固厚度達10-20 m。

1.6 反壓護道法

反壓護道法是使路堤下的淤泥或泥炭向兩側(cè)隆起的趨勢得到平衡在路堤的一側(cè)或兩側(cè)填筑適當(dāng)高度與寬度護道，并加寬了荷載的分底應(yīng)力填料材質(zhì)要符合設(shè)計要求。反壓護道施工應(yīng)與路堤同時填筑，如果反壓護道與路堤分開填筑時，必須在路堤達到臨界高度前將反壓護道筑好。反壓護道壓實度滿足設(shè)計提出的要求應(yīng)達到《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E402007）重型擊實試驗法測定的最大干密度的90%。

2 結(jié)語

隨著當(dāng)今對路基要求的越來越高，對于施工中質(zhì)量的管理、以及科學(xué)的施工工藝提高，要求我們應(yīng)該在這一領(lǐng)域要不斷學(xué)習(xí)更新取得飛速發(fā)展。