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1、第一节土工合成材料应用技术 一、基本规定（一）材料土工合成材料性能指标应按工程使用要求确定下列试验项目： 物理性能：材料密度、厚度（及其与法向压力的关系）、单位面积质量、等效孔径等；力学性能：拉伸、握持拉伸、撕裂、顶破、CBR顶破、刺破、 胀破等强度和直剪摩擦、拉拔摩擦等；水力学性能：垂直渗透系数（透水率）、平面渗透系数（导水率）、 梯度比等；耐久性能：抗紫外线能力、化学稳定性和生物稳定性、蠕变性 等。用于工程的性能指标应模拟工程实际条件进行测试，分析实际环 境对测定值的影响。蠕变折减系数、施工损伤折减系数、老化折减系数在无实测资料时，综合强度折减系数宜采用2.55.0；施工条件差、材料蠕变性
2、大时， 综合强度折减系数应采用大值。土工合成材料与土的拉拔摩擦系数应通过试验测定。无实测资料， 对于不均匀系数大于5的透水性回填土料。土工合成材料应经具有国家或省级计量部门认可的测试单位测 试。材料进场时，应有出厂合格证和标志牌，并应进行抽检。材料运送过程中应有封盖。存放场地应通风干燥，严禁日光照射 并应远离火源。（二）设计原则 土工合成材料用于岩土工程的工程设计与施工时应遵从岩土工程及各行业标准的原则。设计方案应根据工程主要目的、材料布放位置、长期工作条件对 材料耐久性要求、施工环境以及经济等因素确定。重要工程宜通过生产性试验确定设计施工参数。设计应根据工程需要确定必要的安全监测项目。（三）
3、施工检验应用土工合成材料的工程应根据工程实际情况，制订施工检验细 则。施工时应有专人随时检查。每完成一道工序应按设计要求及时进 行质量评定。对土工膜焊接、胶接和土工格栅连接等隐蔽性工程应进行 实时验收，合格后，方可进行下道工序。二、反滤和排水（一）一般规定工程中需要反滤功能时，可采用无纺土工织物，或兼顾其他需要 采用有纺土工织物。工程中需要排水功能时，可采用无纺土工织物（利用其平面排水）； 需要排水能力较大时，可采用复合排水材料和结构（排水沟、排水管、 软式排水管、缠绕式排水管或塑料排水带等）。工程中需要排水功能时，应根据具体情况，利用土工合成材料建 成的下列不同结构形式的排水体：以无纺土工织
4、物包裹碎石形成的盲沟或渗沟；以无纺土工织物包裹带孔管（塑料管、波纹管、混凝土管等） 形成的排水暗管；地基深层排水，利用塑料排水带；空间排水，利用带排水芯材的大面积排水板和排水垫层或速排 龙等。用作反滤的无纺土工织物单位面积质量不应小于300g/m2，拉伸 强度应能承受施工应力。（二）施工要求铺设前应将土工织物制作成要求的尺寸和形状。铺设面应平整，场地上的杂物应清除干净。铺设应符合下列要求：铺放平顺，松紧适度，并应与土面贴紧；有损坏处应修补或更换。相邻片（块）搭接长度不应小于 300mm； 可能发生位移处应缝接；不平地、松软土和水下铺设搭接宽度应适当增 大；水流处上游片应铺在下游片上；坡面上铺设
5、宜自下而上进行。在顶部和底部应予固定；坡面上 应设防滑钉，并应随铺随压重；与岸坡和结构物连接处应结合良好；铺设人员不应穿硬底鞋。土料回填应符合下列要求：应及时回填，延迟最长不宜超过 48h；回填土石块最大落高不得大于300mm,石块不得在坡面上滚动 下滑；填土的压实度应符合设计要求；回填300mm松土层后，方可用 轻碾压实。用于排水沟的土工织物包裹碎石要求洁净，其含泥量应小于5%。（三）土石坝坝体排水坝内排水体可采用土工织物或复合排水材料。土工织物作为坝内排水体，可分为竖式、倾斜式及水平式三种。 其功能应符合国家现行有关标准的规定。排水体选用的土工织物应符合反滤要求。下游水平排水体的总排水量应
6、为倾斜式排水底部最大流 量和从地基进入水平排水体内的流量之和。（四）道路排水道路基层排水可在基层粒料中或面层下设置透水性强的土工复合 排水网，将来水迅速汇流至道旁纵向排水体。复合排水材料抗压强度和 导水率应满足设计要求。道旁纵向排水可采用无纺土工织物包裹的砾碎石的排水沟或包裹 的多孔管。交通道路为防治翻浆冒泥，可采用由无纺土工织物和砂层形成的组合滤层，即在织物上下各铺一薄层中粗砂，以利排水。（五）地下埋管降水地下埋管降水可采用外包薄层热粘型无纺土工织物的带孔塑料 管。管内径宜为50mm 100mm。降低地下水位设计应考虑当地自然条件，合理布置排水管位置， 限制地下水位不超过一定高度。三、防渗（
7、一）一般规定 土工合成材料用于防渗工程时，主要材料选取应符合下列要求： 一般情况下宜采用土工膜或复合土工膜；承受较高拉力时，宜采用加筋复合土工膜； 地形复杂，土工膜焊接质量难以保证，要求隔渗层受损后易于 自愈时，可采用土工合成材料膨润土防渗垫；道路工程可采用现场涂（喷）沥青的薄膜土工织物。 水下大面积铺设土工膜时，应分析膜下水与气的顶托，并采取适 当的工程防护措施。土工膜防渗系统应与周边地基及建筑物连接，形成完全封闭的防 渗体系。防渗设施的范围、高程、尺寸、抗震要求以及与其他部位或岸坡 的连接等，应符合主体工程设计要求。下列工程可采用土工合成材料防渗： 土石坝、堆石坝、砌石坝、碾压混凝土坝和混
8、凝土坝等防渗； 堤坝前水平防渗铺盖，地基垂直防渗墙；尾矿坝、污水库坝身及库区防渗；施工围堰；引水，输水渠道，蓄液池（坑、塘）； 垃圾和废料填埋场（坑）及贮存设施；路基；（二）土工膜防渗设计与施工 保护土工膜的防渗结构应包括防渗材料的上垫层、下垫层、上垫 层上部的护面、下垫层下部的支持层和排水、排气设施。应用时可根据 具体情况简化。防渗结构示意图1-坝体；2-支持层；3-下垫层；4-土工膜；5-上垫层；6-护面护面材料可采用压实土料、砂砾料、水泥砂浆、干砌块石、浆砌 块石或混凝土板块等。上垫层材料可采用砂砾料、无砂混凝土、沥青混凝土、土工织物 或土工网等。下垫层材料可采用透水材料、土工织物、土工
9、网、土工格栅等。膜下排水、排气设施可采用逆止阀、排水管或纵横向排水沟等形 成完整的排水排气系统。土工膜防渗设计与施工应考虑下列因素： 工程性质：临时性或永久性工程，主防渗或次防渗； 长期工作条件：土工膜是埋在土内，还是外露；是否受极端环 境影响（高温与低温、日照、飓风、周围介质腐蚀性）；除施工应力外， 有无其他荷载影响（铺在斜坡上受较大拉力、不均匀沉降）；施工条件：当地气温、降水、风力、填料等。膜材选用应符合下列规定：宜选用聚乙烯膜(PE)和聚氯乙烯膜(PVC)；与水接触的工程宜采用聚乙烯膜；接触富含酸、碱、盐及重金属元素的液体时，应在考虑抗化学 作用的原则下优选膜材；废料场含不确定化学成分时
10、，可优先采用高密度聚乙烯膜 (HDPE)。土工膜厚度不宜小于0.5mm。重要或要求严格的工程(如废料场), 膜应予加厚。土工膜的固定和稳定性应符合下列要求：斜坡上的土工膜应予固定。可在坡顶与坡趾埋入预设的锚定沟， 回填土料固定；土工膜的稳定性应按国家现行有关标准的规定进行验算。 施工工序应包括下列内容：准备(清基)工作：场地清除，挖好锚固沟，做好排水排气系 统；土工膜选择：宜采用宽幅膜，并在工厂拼接成要求尺寸的膜块， 卷在钢轴上妥运工地；铺膜：宜在干燥天气较低温度下进行。铺放松紧适度，不得有 折皱，膜尺寸应预留适当的松弛量。工作人员应穿软底鞋；拼接：采用热熔焊法和胶粘法。PE膜用热熔焊法。PV
11、C膜可 用热熔焊法或胶粘法。热熔焊法铺膜前应试焊，确定适宜的焊接温度和 速度。胶粘法多用于局部修补。胶粘剂的稳定性应符合设计要求；拼接合格后尽快分层回填。填料及压实不得损伤土工膜。 拼接质量检测可采用以下检测方法：目测法：观察有无漏接、烫伤、褶皱，是否均匀等；现场检测法：有充气法和真空抽气法；试验室检测法：将焊接好的土工膜抽样送试验室做剪切和剥离 试验。剪切强度不应小于母材抗拉强度的 80%，且试样断裂不得在缝接 处。（三）土工合成材料膨润土防渗垫防渗下列情况可用土工合成材料膨润土防渗垫或与土工膜联合使用：地形复杂，土工膜焊接质量无法保证；土工膜易受穿刺，要求防渗材自愈性强；地基变形较大，要求
12、防渗材适应性好； 气温变化较大；被防渗土料与地下水的交换不被绝对切断。 隔渗材的防渗性能、界面抗剪强度等指标应通过试验测定。 隔渗材用于一般水利工程时（如渠道、水池等覆盖压力小情况） 渗透系数应考虑合理取值。隔渗材用于边坡防渗时，应验算坡面稳定性。 隔渗材在储运、操作等全过程中应符合下列要求： 材料应始终存放在防潮袋中，避免直立与弯曲，防止刺破； 铺设宜采用挖土机或装载机结合专用框架起吊。铺放应平整无 皱折，不得在地上拖拉，不得直接在其上行车；GCL 起吊装置示意图1-吊索；2-框架；3-搭接线；4-刚性轴现场铺设应采用搭接。当材料的一面为土工膜时，应焊接。纵 横向搭接宽度不应小于150m m
13、,端尾最小应为500m m。搭接处上下片之 间应散铺膨润土粉或颗粒，用量宜为0. 4kg/m,并洒水使其粘合；隔渗材应沿坡面铺展,不得形成横缝；上下片应搭叠,防止水流侵入。坡顶处材料应埋入锚固沟并回填；遇贯穿物时，GCL的布置应使其在与贯穿物或结构物连接处的隔渗材接触周边密闭；遇贯穿物时 GCL 的布置1-膨润土膏或颗粒；2-GCL主衬砌；3-基土；4-GCL 次衬砌（搭接至少 300mm）隔渗材出现撕裂、穿孔等损伤时，应全部更换，或从新卷材切 割片块，配置于损伤部位的上下。片块尺寸围绕损伤区最小搭接不应小 于300mm。放片之前，应沿损伤部位四周布放膨润土粉末或膏；隔渗材应避免与非极性液体接
14、触。铺材后应及时引净水至覆材 区域，使其先充分水化。四、施工检测（一）一般规定土工合成材料从材料进场、检验、存储到各施工环节及验收，均 应进行检测。材料进场应逐批检查供货是否与批准的种类、型号（规格）相符； 是否具有产品的合格证和相关证明文件，以及经国家或省级计量认证单 位出具的检测报告。应检查材料有无损伤。如不相符，或有损伤，应予 退货或更换。大幅材料需要供货方事先在厂内连接时，应检查其用材、尺寸和 连接是否合格。施工中每道工序完成经验收合格后，方可进行下一道工序。工序 检测内容应列入施工规定。（二）检测要求施工检测应按不同工序中的具体内容和允许偏差逐项检查。反滤排水工程施工检测应符合下列要求： 地下排水沟、管应符合下列规定： 无纺土工织物应符合反滤准则，不得沾污受损； 排水沟底部应达设计高程，纵向不得有反坡； 2.
