土工合成材料性能
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土工合成材料性能范文第1篇
1. 前言
（1）土工合成材料地基系在土工合成材料上填以土（砂土料）構成建筑物的地基，土工合成材料可以是單層，也可以是多層。一般為淺層地基。土工合成材料為巖土工程和土木工程中所應用的高分子聚合物材料的總稱。
（2）土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，土工合成材料具有過濾、排水、隔離、加筋、防滲和防護等六大功能及作用。目前國內已經廣泛應用于建筑或土木工程的各個領域。
（3）土工合成材料適用于加固軟弱地基，使之形成復合地基，可提高土體強度，顯著地減少沉降，提高地基的穩定性、用于作檔土墻后的加固；用于公路、鐵路路基作加強層，防止路基翻漿、下沉；用于堤岸邊坡，可使結構坡角加大，又能充分壓實，可代替砂井。此外.還可用于河道和海港岸坡的防沖；水庫、渠道的防滲以及土石壩、灰壩、尾礦壩與閉基的反濾層，可取代砂石級配良好的反油層，達到節約投資、縮短工期、保證安全使用的目的。
2. 土工織物的作用
在土工合成材料中土工織物的優點是質地柔軟而重量輕，整體連續性好，施工方便，抗拉強度高，耐腐蝕性和抗微生物侵蝕性好。無紡型的當量直徑小，反濾性好，它能與土很好地結合。
3. 施工工藝流程
土工合成材料地基的施工工藝流程如下：
土工合成材料驗收土工合成材料加工基層處理檢查土工合成材料鋪放檢查壓載穩定表面保護回填驗收。
4. 施工操作要點
4.1基層處理。
（1）鋪放土工合成材料的基層應平整，局部高差不大50mm。清除樹根、草根及硬物，避免損傷破壞土工合成材料：
（2）對于不宜直接鋪放土工合成材料的基層應先設置砂墊層，砂墊層厚度不宜小于300 mm，宜用中粗砂，含泥量不大于5%。
4.2土工合成材料鋪放。
（1）首先應檢查材料有無損傷破壞。
（2）土工合成材料須按其主要受力方向鋪放。
（3）鋪放時應用人工拉緊，沒有皺折，且緊貼下承層。應隨鋪隨及時壓固，以免披風掀起。
（4）土工合成樹料鋪放時，兩端須有富余量。富余量每端不少于1000mm，且應按設計要求加以固定。
（5）相鄰土工合成材料的連接，對土工格柵可采用密貼排放或重疊搭接，用聚合材料繩或棒或特種連接件連接。對土工織物及土工膜可采用搭接或繞接。
（6）當加筋墊層采用多層土工材料時，上下層土工材料的接縫應交替錯開.錯開距離不小于500mm。
（7）土工織物、土工膜的連接可采用搭接法、縫合法和膠結法。連接處強度不得低于設計要求的強度。
A.搭接法：搭接長度3001～000 mm，視建筑荷載、鋪設地形、基層特性和鋪放條件而定。一般情況下采用300～500mm。荷載大、地形傾斜、基層極軟，不小于500 mm，水下鋪放不小于1000mm。當土工織物、土工膜上鋪有砂墊層何不宜采用搭接法。
B.縫合法：采用尼龍或滌綸線將土工織物或土工膜雙道縫合，兩道縫線間距10～25mm。
C.膠結法：采用熱粘接或膠粘接。粘接時搭接寬度不宜小于100mm。
（8）在土工合成材料鋪放時，不得有大面積的損傷破壞。對小的裂縫或孔洞，應在其上縫補新材料。新材料面積不小于破壞面積的4倍，邊長不小于1000mm。
4.3回填。
（1）土工合成材料墊層地基，無論是使用單層還是多層土工合成加筋材料，作為加筋墊層結構的回填料，材料種類、層間高度、泥壓密實度等都應由設計確定。
（2）回填料為中、粗、礫砂或細粒碎石類時，在距土工合成材料（主要指土工織物或土工膜）80mm范圍內，最大粒徑應小于60mm，當采用粘性土時.填料應能滿足設計要求的壓實度并不含有對土工合成材料有腐蝕作用的成分。
（3）當使用塊石做土工合成材料保護層時.塊石拋放高度應小于300mm，且土工合成材料上應鋪放厚度不小于500mm的砂層。
（4）對于粘性土，含水量應控制在最佳含水量的±2%以內，密實度不小于最大密實度的95%。
（5）回填土應分層進行，每層填土的厚度應隨填土的深度及所選壓實機械性能確定。一般為100～300mm，但筋上第一層填土厚度不小于150mm。
（6）填土順序對不同的地基有不同要求：
A.極軟地基采用后卸式運土車，先從土工合成材料兩側卸土，形成戧臺，然后對稱往兩戧臺間填土。施工平面應始終呈“凹”形（凹口朝前進方向）。
B.一般地基采用從中心向外側對稱進行。平面上呈“凸”，（突口朝前進方向）。
（7）回填時應根據設計要求及地基沉降情況控制回填速度。 質量驗收規定
5.1檢驗數量。 每單位工程不應少于3點，1000mm2至少應有1點，3000m2以上工程每1000m2至少應有1點，每獨立基礎下至少應有1點，基槽每20延米應有1點。
5.2基本要求。
（1）施工前應對土工合成材料的物理性能（單位面積的質量、厚度、比重）、強度、延伸率以及土、砂石料等做檢驗。土工合成材料以100m2為一批，每批應抽查5%。
所用土工合成材料的品種與性能和填料土類.應根據工程特性和地基土條件，通過現場試驗確定。墊層材料宜用粘件土、中砂、粗砂、礫砂、碎石等內摩阻力高的材料。如工程要求墊層排水，墊層材料應具有良好的透水性。
（2）施工過程中應檢查清基、回填料鋪設厚度及平整度、土工合成材料的鋪設方向、接纏搭接長度或縫接狀況、土工合成材料與結構的連接狀況等。
土工合成材料如用縫接法或膠接法連接，應保證主要受力方向的連接強度不低于所采用材料的抗拉強度。
（3）施工結束后，應進行承載力檢驗。
（4）土工合成材料地基質量檢驗標準應符合表3規定。
參考文獻
[1]王靖濤，丁美英，李國成，樁基礎設計與檢測，[M].武漢：華中科技大學出版社，2005.
土工合成材料性能范文第2篇
關鍵詞：土工合成材料公路工程應用
中圖分類號：X734文獻標識碼： A
1．概述
土工合成材料作為一種相對新型的施工材料， 已經在歐美等發達國家得到了很成功的應用，目前在鐵路、公路、建筑工程中也都得到了很廣泛的應用。在公路工程中，土工合成材料通常會被應用于填挖交界處、排水、地基處理、防護以及加筋等重要的隱蔽工程上，而且取得了非常顯著的效果。它具有造價低、適用性強、耐久性強，強度高以及耐腐蝕性強等優點。不僅在公路工程行業，而且在水利、鐵道、巖土等工程等行業都到了廣泛應用。
2．土工合成材料的種類
土工合成材料根據材質和特征的不同，目前可分為以下幾中類型：
3 土工合成材料的功能
3.1隔離功能 土工合成材料將兩種不同的建筑材料隔開來，也可把相同材料的不同粒徑的材料隔開，避免兩種材料相互混雜，或者受到外部作用力的時候不至于流失，能夠保證所使用建筑材料的整體結構和功能。
3.2防護功能 當外部有比較集中的應力作用到土體上的時候，土工合成材料可以將應力從一種材料傳遞到另一種材料，從而起到減輕和分解的作用。防護功能主要有兩種情況，一種是沖刷防護，另一種是坡面防護。
3.3 濾層功能 土工材料能夠使土壤中的液體排出的同時，還可以防止在滲透力作用下的土或者其他顆粒流失，從而引起路基的不穩定性。
3.4排水功能 較厚的土工合成材料能夠將土壤中的水分凝聚起來，通過材料的空隙沿著材料流出。
3.5加筋功能 主要是利用土工合成材料的抗拉性來改善土層的力學性能，將材料埋置在土體中，可增強地基的承載力，土基的整體受力，提高路基的整體強度和穩定性，從而能夠起到加固路基，穩定土基的作用，土工格柵，由于土粒嵌入格櫥孔口之內，產生較大的摩擦力，從而提高土體的強度。
3.6防滲功能 在公路工程施工過程中，土工合成材料由于它具有特殊的結構性能，可以按照工程的需要制成各種層厚，防滲性能也相當明顯，在碎石層和路基之間加鋪一層防滲土工合成材料，可以有效的起到隔離水份的作用。
4 土工合成材料在公路工程的應用
4.1用于道路面層與基層之間的柔性路面結構層 高等級公路要求“強基薄面”，將高模量的土工合成材料置于路面結構層中，可增大路面結構層的抗拉強度，減薄路面結構層的厚度，保持路面的結構完整性。
4.2用于臨時道路 許多林區、海港、油田及一些軍用的臨時道路要通過水文地質條件不良的地區，采用避繞的方法需延長線路增大投資。將土工合成材料鋪設在軟弱的地基上，利用其良好的抗拉強度和變形特性，避免其上部的填料在荷載作用下與地基土相混淆，同時約束填料的側向移動，保證填料層的相對剛度，將上覆荷載擴散到較大面積的地基上，減少地基所需承受的壓力。臨時道路完成使命后，由于軟弱地基土工合成材料的隔離作用其上的填料可回收再用。
4.3用于排水 用軟式透水管水平打人路塹邊坡中，排除邊坡內積水，將其鋪設于道路中央分隔帶中，進行分隔帶排水。
4.4用于植被防護 用三維土工網墊進行路堤(塹)邊坡的植被防護，也可將其鋪在河岸、水庫、池塘岸坡上防止邊坡被沖刷，或利用土工織物袋裝砂石及土工膜袋作護坡。
4.5用于護坡 用土工格柵和復合加筋帶構筑加筋土擋墻和橋臺或加陡路堤邊坡，增強穩定性，也用于路堤邊坡加強層。
4.6調節剛度 用土工格柵和土工網鋪設于橋頭、填挖交界處、新老路基結合部位，以謂節橋梁到路基的剛度，減小沖擊力，防止橋頭跳車及錯臺。
4.7用于軟土路基加固處理 用塑料排水板代替砂井以加速軟土地基的固結，提高地基承載力。或用土工織物、土工格柵、土工網結合碎石或砂礫墊層鋪設于軟土地基和路堤之間，利用其抗拉強度加筋軟基路堤，保證路堤的穩定性。
4.8用于處理膨脹土和濕陷性路基 用不透水的土工膜作封閉層，使路基土含水量不發生大的變化。
4.9用土工膜鋪設于凍融翻漿路段，保持溫度穩定減小路基凍害，治理道路翻漿。
4.10用纖維土(土工材料聚酯絲和無粘性土混合)建造陡坡路基和擋墻，法國及英國道路中于70年代末就有先例。
4.11用超輕質填料(聚苯乙烯塊EPS)筑路堤，鋪在橋臺和引堤交接處，以減小地基荷載，防止堤身出現過度沉降和沉降差，以及橋臺和引堤交接處錯臺。
5 結束語
土工合成材料在我國公路工程中的應用時間雖然很短，但由于其施工方便、造價低廉、效果明顯、技術可行等優點，因而得到了迅速的發展，已大量應用于路橋工程的各種場合。材料也從單一的土工織物發展到采用具有較高強度和模量的土工格柵、土工網和復合土工織物、玻纖網及土工墊的應用數量也在逐年增加。
參考文獻：
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[2] 尚福濤. 土工合成材料在公路軟基中的應用技術探討[J].道路工程， 2012， （6）： 47-48.
土工合成材料性能范文第3篇
關鍵詞：港口工程；加筋土；設計方法
Abstract: this paper introduced the particularity of port engineering of port engineering reinforcement material mechanics of performance requirements, and compared the reinforcement structure and traditional structure types of the difference between the wharf, summarizes the reinforced structure used in port engineering of advantages. And analyzes the reinforced materials used in port engineering, there are still problems, this paper introduces the port engineering structure design of reinforced terminal process method.
Keywords: port engineering; Reinforced; Design method
中圖分類號：U655文獻標識碼：A文章編號：
引言
隨著我國經濟的快速發展，全國各地的各類工程項目建設如火如荼地進行著，施工工藝及設計研究水平也進入到了快速的發展期。自上世紀70年代以來，土工合成材料的加筋土技術被引入我國的工程設計中，并且在各類工程項目中被廣泛應用，如鐵路、公路、水利以及各工程的防災減災中都有土工合成材料的加筋土技術的蹤影，更為引人注意的是目前我國正大力發展的高鐵項目建設中，加筋土技術也被廣泛地推廣開來了。與廣大工程人員所熟知的重力式擋土墻相比，將加筋土應用于擋土墻中，使之具有用地面積更小、工期縮短、造價低廉、施工便捷、以及就地取材方便等優點。目前我國將加筋土應用于港口碼頭的建設的報道還不多，但隨著近年來我國海洋近岸工程的快速發展，國家對海洋經濟開發的高度重視，工程設計人員著眼于將加筋土技術應用于港口碼頭工程中，但當前國內關于加筋土應用于港口工程的實例報道不多，而且設計方法也還處于廣大工程人員的研究和經驗積累。本文著力于介紹加筋土應用于港口碼頭結構的設計方法，以及對土工合成材料的性能的特殊性要求。
1與傳統類型碼頭的區別
如前文所述，與以往傳統港口碼頭結構形式相比，土工合成材料的加筋土港口碼頭具有用地面積更小、工期縮短、造價低廉、施工便捷、以及就地取材方便等優點。以下將其優點作一闡述。
與傳統碼頭結構相比，土工合成材料的加筋土港口碼頭由于其加筋土結構承載力大，更容易滿足穩定性的要求，所以在設計時其擋土墻截面積可以縮小，所以占地面積要小得多。此外該結構中的加筋材料承擔主要荷載，結構的表面一般配以裝飾性材料，還可以美化環境，更適合現代人們既滿足承載力要求也要達到美觀的要求。
加筋土結構的碼頭由于沒有傳統意義上的大型構件，施工時不需要重型的機械進入到施工現場，并且加筋土結構的加筋材料一般適合就地取材。這樣既節約了人力物力也縮短了工期，更使得整個港口工程的預算得到了降低。據相關的資料顯示，應用了土工合成材料的加筋土港口碼頭結構的造價平均值是傳統施工工藝下的港口碼頭的造價平均值的60%左右，由此看來，其對于港口工程的設計人員來說是個很好的選擇。
2港口工程中加筋土材料性能要求和需要解決的問題
2.1設計使用材料的性能要求
將土工合成材料的加筋土結構應用于港口的碼頭工程中，主要是由于加筋土材料具有較好的抗拉性能。由于加筋土結構具有柔性結構的特性，港口工程中對加筋土材料的性能要求較高。
首先是加筋土材料需具有足夠抗拉強度和符合一定要求的延伸率。參照我國的鐵路行業中的相關規定，要求加筋土材料在其發生一定延伸的情況下依然具有足夠的抗拉強度。一般規定土工合成材料的最大延伸率小于10%，且其抗拉強度要達到35KN/m的要求。此外，加筋土材料在長期的荷載作用下，會發生蠕變而使得材料的應力失效，進而需在考慮加筋土材料的蠕變效應的情況下，要使其抗拉強度達到設計要求。
其次，土工合成材料的加筋土結構之所以能夠發揮其承擔上部荷載的作用，是隨著施工完成后時間的推移，加筋材料與土之間協同作用的機理，相互調整至最佳狀態。即加筋材料與土之間需產生足夠的摩擦力以使得筋土協同作用。參照公路行業中對加筋土材料的規定，要求加筋材料與填土結構界面的抗剪強度不小于素土結構的界面的抗剪強度的90%。所以加筋材料的摩擦性能是考量其是否能滿足港口碼頭結構設計穩定性要求的一重要指標。
其次是對于港口工程的設計使用壽命長的特點，且港口工程所處環境的復雜性，需考察加筋材料的耐久性能，使其滿足港口碼頭工程的設計年限的要求。
2.2加筋土材料目前存在的問題
當前港口與航道工程行業尚沒有對加筋結構的筋材選擇作出相關的規定，港口工程由于其特異性，對于加筋結構應用于港口工程中還有諸多問題有待工程人員進一步研究，完善加筋材料的選取規范，也為研發部門提供方向。
國內關于加筋土擋墻結構的設計理論體系，更多在考慮公路或鐵路工程的工程特性的基礎上搭建而成的。而港口工程的加筋土結構具有其特有的性狀。尚需工程研究設計人員結合現有理論基礎，并考慮港口工程的特殊性的情況下，總結出適用于港口工程的設計理論。
如前文所述，加筋材料的蠕變效應是影響其材料的強度性能的重要因素，從而對于加筋土結構的穩定性及耐久性的相關研究無法繞過的一個問題。國內對于加筋材料的蠕變特性的處理方式主要是根據不同材料提出不同的蠕變折減系數，應用到工程設計中去。對于土工合成材料千變萬化的特性，且新材料層出不窮，不同的土工合成材料的蠕變折減系數尚處于經驗積累過程中。
加筋土結構的設計使用年限與土工合成材料的耐久性時息息相關的，港口工程結構由于其特殊性，對土工合成材料的抗凍融的能力、海水的侵蝕、陽光輻射以及長期荷載作用下的耐久性能要求較高。隨著材料科學的快速發展，土工合成材料的在抵抗老化的性能上面取得了可喜的進步，但據相關資料統計，港口工程中的土工合成材料的老化速度較其他工程項目上同類型材料更快，即港口工程對土工合成材料的抗老化性能有更高的要求。目前國際上以荷蘭對土工合成材料的使用壽命研究最為領先。
3港口工程加筋土碼頭結構設計流程
圖1為筆者根據本人的工程經驗總結的港口工程中加筋土碼頭結構的設計流程，總體上首先對結構所需的加筋土在工程中的長期荷載作用（包括筋材的蠕變特性、環境溫度、水文、材料的老化特點）下抗拉強度設計值的確定，其次分別進行加筋土碼頭結構的內部穩定性驗算和外部穩定性驗算。其中內部穩定性驗算中的其他驗算，為根據工程的不同要求，進行其抗震設計驗算、驗算筋材與面板直接的鏈接強度等；外部穩定性驗算中的其他計算包括加筋結構的深層滑動穩定性、加筋土結構的各位置的沉降預測計算并且對于有抗震要求還需進行地震穩定性驗算等。
圖1 港口工程中加筋土碼頭結構設計流程圖
4結論
隨著我國海洋經濟的大力發展，加筋土結構逐漸被廣泛應用于海洋近岸工程中。將加筋土結構應用于港口工程的碼頭建設中，其結構設計計算理論體系有待研究人員加以完善。本文結合港口工程的特殊性介紹了港口工程對加筋材料的力學性能的要求，分析了相比與傳統結構的港口碼頭，加筋結構具有造價低廉、施工便捷、工期短等優勢。對于港口工程設計人員，還需考慮到應符合港口工程對加筋材料特殊性要求，對于加筋材料的應用于工程存在一些問題有待研究人員進一步研究。
參考文獻
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土工合成材料性能范文第4篇
關鍵詞：土工合成材料；灰庫；應用
0 前言
土工合成材料是一種新型的建筑材料，由于其具有質量輕、施工簡易、運輸方便、料源豐富等優點，自問世以來，發展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范圍內得到迅速的發展和廣泛的應用，取得了良好的經濟、社會和環境效益，國內外已廣泛應用在水利、交通、電力、堤壩、防止沙漠化和水土保持等工程建設中，其中我國電力能源系統新建電廠粉煤庫90％以上采用土工合成材料修建灰庫堤，40％的老灰庫維修和擴建也均采用了土工合成材料。
1 土工合成材料在黃石火電廠灰庫加高子壩工程中的應用
用于儲存火電廠粉煤灰的地方稱為灰庫，其相應擋灰的建筑物稱為灰壩。在火電廠運行過程中，灰庫將逐漸被粉煤灰填滿，因此，許多電廠在原來灰壩上加筑子壩，從而提高了灰庫的庫容，延長灰庫的使用壽命。湖北黃石火電廠分別對其所屬的筲箕窩灰庫和百沙灘灰庫進行了加高子壩的工程。在這兩項工程中，均采用了土工合成材料，下面具體介紹一下土工合成材料在這兩項工程中的應用和施工。
1.1 筲箕窩灰庫加高子壩工程
1.1.1工程情況。該工程由1號、2號兩座土石代料子壩，兩座排水豎井組成。加高子壩高6m，由混合代料經分層填筑碾壓而成。在壩體的排水盲溝、壩基以及迎灰面均鋪設有400g/m2的無紡土工布，共計28550m2。
壩底排水盲溝尺寸為50cm×50cm，溝中充填瓜米石。為保證排水盲溝的反濾排水，在溝底三個側面均鋪設無紡土工布。由于地基是粉煤灰，為防止滲透破壞，故沿整個壩基也鋪設了無紡土工布，把粉煤灰與上部填筑代料隔離開來，同時又增強了地基承載能力。壩體迎灰面鋪設的無紡土工布主要起到反濾排水的作用，以防止粘土鋪蓋和粉煤灰中細小顆粒進入到后部代料區。
1.1.2無紡土工布施工。在施工中，無紡土工布的鋪設采用人工操作，設專人負責。具體方法是：在碾壓平整后的壩基面和壩坡面上，垂直壩軸線方向鋪設，鋪設過程中采用撤退式方法鋪設。垂直壩軸線方向上的土工布必須是整塊，不允許連接。平行壩軸線方向允許土工布連接，連接采用專用縫合機和滌綸線雙線縫接，為保證整體性，搭接長度大于10cm。土工布和岸邊基巖結合處考慮沉陷引起的張拉現象，各邊應留0.5m左右的余量，可供伸縮變形，以杜絕漏灰問題的發生。
1.2 百沙灘灰庫加高子壩工程
1.2.1工程情況。該工程為一長約1300m、高1m的子壩。子壩直接修筑在原灰壩上，一面擋灰，一面擋水，采用“HEC”固化粉煤灰分層填筑、碾壓而成。在該工程中，為防止加高子壩與老壩結合面的滲透破壞，在壩身內部加設一道垂直的土工膜，土工膜在老壩和子壩中各插入25cm。選用土工膜為“F-5”型（580g/m2），其物理力學指標為：抗拉強度19KN/m，延伸率53.6％，CBR頂破強度3.41KN，垂直滲透系數4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在鋪設垂直防滲土工膜時，設計深度應深入老壩內0.25m。先由人工在老壩壩面開挖10cm×25cm的槽縫，然后將土工膜垂直放入槽內，鋪完塑的溝槽采用粘土漿充填。每兩塊土工膜之間采用搭接，搭接長度30cm，待搭接部位洗凈擦干后采用自走式熱熔雙縫焊機焊接。局部破損的土工膜補漏，采用PVC膠合劑粘接，粘接寬度不小于15cm，要求粘貼牢固、均勻、可靠。土工膜槽口外漏段，應敷土加以保護，避免陽光直接照射。
上述兩工程由于采用了土工合成材料，簡化了設計和施工程序，一定程度上為工程的順利完工創造了有利條件。工程投入正常使用一年后，經實地復檢表明兩座灰壩均運行正常，沒有出現滲透破壞現象，這說明土工合成材料在灰壩工程中的運用是成功的。
2 結束語
土工合成材料作為一種全新的工程材料應用時間不長，經驗不足，目前還存在一些問題，如測試設備的升級滯后于該材料在工程中的應用，部分類型材料易老化以及該材料價格過高，提高了工程造價等，這些都限制了它的進一步推廣應用。但我們相信，隨著土工合成材料研究工作的深入，隨著生產的批量化和生產技術的改進，更重要的是人們對這種材料優良技術性能的進一步認識，土工合成材料在工程實際中，特別是灰庫工程中會得到越來越廣泛的運用。
參考文獻
土工合成材料性能范文第5篇
關鍵詞：土工合成材料；鋪設損傷；強度折減系數；現場試驗
土工合成材料鋪設損傷是加筋土工程中廣為關注的問題，國外研究結果表明：在路堤加筋工程中，壓實機械的碾壓是導致土工合成材料強度降低的主要因素之一，相對于國外的深入研究，國內對該領域的研究工作較少，用于指導工程實踐的研究成果更為缺乏，而隨著國內高等級公路建設的不斷深入，公路穿越的不良地基也越來越復雜，導致土工合成材料用量急劇增加。因此，對土工合成材料鋪設損傷進行研究，已成為工程建設的一項迫切需求。本文依托某高速公路擴建工程，對土工合成材料鋪設損傷進行了現場試驗研究，從而為土工合成材料鋪設損傷研究提供了現場試驗依據，對于進一步深入研究以及工程實踐，都具有重要的實際意義和參考價值。
1 工程概況及現場試驗
在某高速公路施工現場選擇一塊15m×4.5m的平坦的場地，去除表層雜草及腐殖土，用施工機械整平并用重型壓路機（本試驗采用徐州工程機械廠生產的18t光輪壓路機）碾壓4～6遍，以前后兩次的碾壓不再出現明顯輪跡為止。
根據現場路堤施工所確定的松鋪系數，在壓實好的場地上用路基填筑材料鋪筑一定厚度的填料并壓實至30cm厚的下臥層，然后用壓路機進行碾壓，在碾壓初始不斷用人工來找平，下臥層的施工完全按照現行《公路路基施工技術規范》（JTGF10-2006）進行。
將事先裁好的土工布和土工格柵按試驗方案要求平鋪在已碾壓好的下臥層上，試樣的裁剪嚴格按照現行《公路土工合成材料試驗規程》（JTG E50-2006）進行。并用人工在上面鋪筑一定厚度的同一種填料，不同厚度之間保留0.5m的過度段，試驗段兩側填料各寬出土工合成材料1m，以保證合成材料上面填料的壓實度。本試驗采用壓實后10cm、20cm和30cm的不同對比厚度。鋪筑完畢后進行壓實，然后用灌砂法測定碾壓后的壓實度，所有的碾壓和試驗方法皆按現行有關公路技術規范進行。除地基外，下臥層及上層填料的壓實度皆保證93%且最低碾壓次數不低于10次。
圖1 現場鋪設試驗路段碾壓前照片
本次試驗共用兩種填料，分別為礫類土（粗顆粒為花崗巖）和砂類土（粗顆粒為砂巖）。每種填料各做了壓實后10cm、20cm、30cm三種不同鋪設厚度的對比試驗，共做了5個不同廠家的 12塊試樣。除土工織物的每塊尺寸均為1.2m×1.2m外，其他幾種土工格柵的鋪設用試樣尺寸分別為：A土工格柵0.8m×1.6m，B土工格柵的尺寸約為1m×1.8m，C土工格柵的尺寸為2.4m×3.6m。
圖2 現場試驗路段碾壓后情況
2 試驗結果分析
為了解碾壓后土體顆粒粒徑變化，用四分法取試驗前后不同碾壓厚度的礫類土各100kg左右進行篩分試驗，表1給出了砂巖砂類土的物理指標，表2給出了花崗巖礫類土篩分后D50的變化值，圖3則給出了花崗巖礫類土未碾壓前及碾壓后的篩分曲線。
圖3 花崗巖礫類土篩分試驗曲線
由表2可以看出花崗巖礫類土經碾壓后D50迅速降低，鋪設厚度越小，D50降低的也越小，30厚填料經碾壓后，D50下降了近一半，由此可以看出，土工合成材料在碾壓過程中所承受損傷也將相當嚴重，圖4為試驗后塑料土工格柵照片。
圖4 30cm花崗巖礫類土下B土工格柵
壓實后10cm厚礫類土下的塑料土工格柵，掘出后共有7根斷肋，占整個肋數的21.8%，并有超過一半的粘結點出現滑動脫落；壓實后20cm厚花崗巖礫類土下的塑料土工格柵，亦有近一半的接點遭到破壞，但未發現斷肋，這說明20cm以上礫類土的填筑厚度對土工格柵有較好的保護作用，但由此造成的損傷仍很明顯；壓實后30cm厚礫類土填料下的塑料土工格柵，亦未發現因碾壓而造成的斷肋現象，但遭到破壞的接點數亦近1/3，在此種填料和厚度下鋪設的兩塊土工織物，上層表面明顯的搓松起毛，特別是規格為250g/m2的土工織物，上表面破壞更為明顯，粗估其強度降低有一半左右，但與下臥層相接觸的下表面卻仍非常光滑，幾乎未有什么改變，由此可見下臥層的光滑和平整對于土工合成材料的鋪設損傷具有一定影響。同時，這兩塊土工織物經鋪設碾壓后各有多處孔洞，比較嚴重的一塊有明顯10多處較大的孔洞。在30cm厚砂巖砂類土下鋪設的塑料土工格柵，外表無明顯變化，既無斷肋也無結點破壞。在該類填料下鋪設的兩塊土工織物，其下表面變化不大，但上表面亦被搓動起毛，這顯然會對土工織物的強度造成影響。由此可見，即便在土工合成材料上面鋪筑30cm厚的砂類土，其損傷情況亦比較明顯。在10cm和20cm厚砂巖砂類土下鋪設的塑料土工格柵，亦未發現斷肋或結點破壞，由此可見，填料的顆粒大小和硬度對土工合成材料鋪設損傷具有一定影響。
將鋪設前后的土工合成材料進行寬條樣拉伸，其中塑料土工格柵亦應用20cm的夾具，所得拉伸試驗結果見表3。
注：強度折減系數為原始試樣最大拉伸強度與鋪設損傷后試樣的最大拉伸強度比值。
由表3可以看出，兩種土工織物在砂巖砂類土下的強度折減系數都在1.5左右，而在花崗巖礫類土下的強度折減系數都大于2.0，亦即鋪設后最大拉伸強度損失了50%以上，由此可見，鋪設損傷對土工合成材料強度降低的影響非常顯著。
針對單向粘結式C塑料土工格柵CATTDG40，現場還用花崗巖礫類土和砂巖砂類土做了壓實后10cm、20cm和30cm三種不同厚度的對比試驗，試驗所得的強度折減系數見表4。
由上表可以看出，當填料壓實后厚度為10cm時，試驗用土工合成材料強度降低極為明顯，這說明過薄的填料鋪設厚度會對土工合成材料產生嚴重損傷，國外研究結果表明：土工合成材料上面覆蓋15cm厚的填料松鋪厚度是施工時的最低鋪設厚度，虛鋪厚度低于此值，土工合成材料鋪設損傷后強度將急劇下降。本次現場鋪設用18t重型振動壓路機，對以上兩種填料的有效壓實厚度皆在30cm左右，故當填料的鋪設厚度在20cm左右時，塑料土工格柵仍承受了較大的鋪設損傷。由此可見：在路堤加筋工程中，當填料的鋪設厚度在壓實機械有效壓實厚度附近時，不僅可有效利用壓實機械，而且對降低土工合成材料的鋪設損傷具有重要意義，過薄的碾壓層厚不僅會導致施工機械的浪費，而且對土工合成材料的強度保持也不利。
3 結語
通過土工合成材料鋪設損傷現場試驗，驗證了室內模擬試驗結果的可靠性和可重復性，也證明本文所得出的土工合成材料鋪設損傷折減系數建議值獲得了工程實踐驗證，該系數具有可推廣性和工程實用性。同時通過對不同鋪設厚度的現場鋪設損傷試驗結果進行分析表明，過薄的填料鋪設厚度會對土工合成材料造成過大鋪設損傷，在加筋土工程施工中，根據填料和壓實機具類型合理確定出填料的有效攤鋪厚度，不僅可充分發揮壓實機具的有效性能，而且對于避免土工合成材料遭受過大的鋪設損傷具有重要意義。
在路堤加筋工程中，壓實機械的碾壓是導致土工合成材料強度降低的主要因素之一，歐美等發達國家通過研究發現，土工合成材料的最不利狀態是在施工鋪設階段，如果土工合成材料經受得了施工鋪設過程中引起的應力，那么也就能經受使用階段的應力。由此可以看出鋪設損傷對土工合成材料工程應用有著重要的影響。試驗結果不僅證明了鋪設損傷是導致土工合成材料強度降低的一個主要影響因素，同時也土工鋪設損傷的研究提供了重要的現場試驗依據。
參考文獻
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