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1、学习单元7 土工合成材料处理软基授课学时：2学时2024/7/221学习重点与难点学习重点与难点1.重点：重点：土工合成材料的分类土工合成材料的分类土工合成材料的试验内容土工合成材料的试验内容2.难点：难点：p土工合成材料处治软基的施工准备工作土工合成材料处治软基的施工准备工作p土工合成材料处治软基的施工工艺流程土工合成材料处治软基的施工工艺流程p土工合成材料处治软基的质量检验评定土工合成材料处治软基的质量检验评定工程背景工程背景l唐津（唐山天津）高速公路全线路基宽度为唐津（唐山天津）高速公路全线路基宽度为2828米，双向四车道，设计速度米，双向四车道，设计速度120km/h120km/h。唐
2、津。唐津高速公路河北段三合同段全长高速公路河北段三合同段全长5.8km5.8km，均属软，均属软土地段，一般地下水位土地段，一般地下水位1.51.52.0m2.0m，个别地段，个别地段为为0.60.61.20m1.20m。根据设计文件，本路段的软基。根据设计文件，本路段的软基处理方法为：桥头和桥头通道两端采用塑料排处理方法为：桥头和桥头通道两端采用塑料排水板加水板加土工布土工布和粉喷桩加和粉喷桩加土工布土工布处理；其他路处理；其他路堤采用堤采用砂垫层加土工布砂垫层加土工布处理。处理。l该工程要求土工布的该工程要求土工布的单位面积质量不小于单位面积质量不小于400g400gm m2 2，抗拉强度
3、抗拉强度要求为要求为49kN49kNm m。土工布处治软基的工艺流程土工布处治软基的工艺流程l1 1测量放样测量放样。用木桩标出土工布位置，再用白灰。用木桩标出土工布位置，再用白灰线将木桩连接起来，确保土工布铺设位置的准确。线将木桩连接起来，确保土工布铺设位置的准确。l2.2.土工布的展铺土工布的展铺。土工布铺设在路基表面，必须先。土工布铺设在路基表面，必须先清除路基表面上有可能损坏织物的凸出物等，然后清除路基表面上有可能损坏织物的凸出物等，然后将土工布展开铺平，尽可能无折皱的布设在路基上，将土工布展开铺平，尽可能无折皱的布设在路基上，并四周用砂将土工布压住。并四周用砂将土工布压住。l3.3.
4、土工布的搭接土工布的搭接。 土工布作为隔离层，承受的荷载并不太大。但土工布作为隔离层，承受的荷载并不太大。但土工布却要承受各种临时性荷载，如重型机械和运土工布却要承受各种临时性荷载，如重型机械和运料汽车等的作用，可能会引起损坏。因此在工程具料汽车等的作用，可能会引起损坏。因此在工程具体施工过程中，应采用一定的技术措施体施工过程中，应采用一定的技术措施, ,确保土工确保土工布的完整性。布的完整性。l1.1.该段软基采用了几种软基处理方式该段软基采用了几种软基处理方式? ?l2.2.什么是土工布什么是土工布, ,它有何作用它有何作用? ?l3. 3. 该如何施工土工布该如何施工土工布? ?土工布放
5、在什么位置土工布放在什么位置l4.4.需要做哪些准备工作需要做哪些准备工作? ?l5.5.如何组织施工如何组织施工? ?l6.6.如何组织质量的评定如何组织质量的评定? ?l7.7.如果施工中质量存在一定问题如果施工中质量存在一定问题, ,如何进行整如何进行整改改? ?思考思考工程案例工程案例济徐公路土工布铺设济徐公路土工布铺设看完这两张图片你想到了什么？工程案例工程案例济徐公路土工布铺设济徐公路土工布铺设K70+820K70+820土工格栅第土工格栅第1 1层层土工合成材料土工合成材料土工特种材料土工特种材料土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土土工格栅、土工带
6、、土工格室、土工网土工格栅、土工带、土工格室、土工网垫（垫（GCL）、聚笨乙烯板块（）、聚笨乙烯板块（EPS）等）等复合土工膜复合土工膜土工复合材料土工复合材料复合土工织物复合土工织物复合排水材料：排水带、排水管、排水防水材料复合排水材料：排水带、排水管、排水防水材料氯化聚乙烯（氯化聚乙烯（CPE）土工膜）土工膜土工膜土工膜聚乙烯（聚乙烯（PE）土工膜）土工膜聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）土工膜）土工膜土工织物土工织物热粘结热粘结非织造非织造针刺针刺化学粘结化学粘结织造织造机织机织针织针织1.土工合成材料分类土工合成材料分类土工材料土工材料l(1)(1)土工织物（土工织物（geotexilege
7、otexile）: :是指机织、针织或非是指机织、针织或非织造的织造的可渗透可渗透的聚合物材料。的聚合物材料。l(2)(2)土工格栅（土工格栅（geogridgeogrid）：是由有规则的网状抗）：是由有规则的网状抗拉条带形成的用于加筋的土工合成材料。拉条带形成的用于加筋的土工合成材料。其开孔其开孔可容周围土、石或其他土工材料穿入。可容周围土、石或其他土工材料穿入。l(3)(3)土工膜：由聚合物或沥青制成的一种土工膜：由聚合物或沥青制成的一种相对不透相对不透水水的薄膜。的薄膜。l(4)(4)土工复合材料：由两种或两种以上材料复合成土工复合材料：由两种或两种以上材料复合成的土工合成材料。的土工合
8、成材料。l(5)(5)土工网：由平行肋条经以不同角度与其上相同土工网：由平行肋条经以不同角度与其上相同肋条粘结为一体的用于平面排液、排气的土工合肋条粘结为一体的用于平面排液、排气的土工合成材料。成材料。土工布作用土工布作用l土工布是一种多功能材料，它具有反滤、排土工布是一种多功能材料，它具有反滤、排水、隔离、加筋、防护等功能。水、隔离、加筋、防护等功能。图图6.15 6.15 土工织物加固图土工织物加固图 1.土工织物加固机理土工织物加固机理l在上部荷载作用下，土工格栅与地基土的摩擦力在上部荷载作用下，土工格栅与地基土的摩擦力作用使作用使土体中的拉应力传递到筋体上土体中的拉应力传递到筋体上,
9、,筋体承受拉筋体承受拉力力, ,而筋间土承受压力和剪应力而筋间土承受压力和剪应力, ,使加筋土中筋体使加筋土中筋体和土体都能发挥各自的潜能和土体都能发挥各自的潜能, ,从而形成了筋体与土从而形成了筋体与土体间的粘聚作用和嵌固作用体间的粘聚作用和嵌固作用, ,使土体得以极大的挤使土体得以极大的挤密密, ,增强了土体的整体性和连续性增强了土体的整体性和连续性, ,限制了土体的限制了土体的侧胀变形侧胀变形, , 提高了地基土承载能力。提高了地基土承载能力。l 土工织物的拉应力作用使界面以下土体的竖向应土工织物的拉应力作用使界面以下土体的竖向应力减小力减小, ,从而使土体竖向压缩变形减小。从而使土体竖
10、向压缩变形减小。2.加固作用加固作用l1)1)排水排水。形成一个水平向的排水面，起到排水。形成一个水平向的排水面，起到排水通道作用。通道作用。l2)2)隔离隔离。利用土工织物直接铺在软土面上，能。利用土工织物直接铺在软土面上，能起到隔离作用。起到隔离作用。l3)3)应力分散应力分散。利用土工织物的强度、韧性，从。利用土工织物的强度、韧性，从而能与地基组合形成一个整体，限制了地基的而能与地基组合形成一个整体，限制了地基的侧向变形，分散了荷载。产生板体效应，减少侧向变形，分散了荷载。产生板体效应，减少了地基不均匀沉降。了地基不均匀沉降。l4)4)加筋补强加筋补强。与土体组成复合地基，增强了地。与土
11、体组成复合地基，增强了地基的抗剪力。基的抗剪力。3.土工合成材料的施工土工合成材料的施工p备料备料p接缝处理接缝处理p储存储存p施工工艺流程施工工艺流程p质量评定质量评定p缺陷分析与整改缺陷分析与整改 3.1备料备料l土工合成材料应具有足够的抗拉能力，较小的变形土工合成材料应具有足够的抗拉能力，较小的变形性能，与填料之间应有较大的摩擦系数和咬合力。性能，与填料之间应有较大的摩擦系数和咬合力。l土工材料受拉时抗拉强度应大于土工材料受拉时抗拉强度应大于50kN/m50kN/m，延伸率不，延伸率不大于大于10%10%。l用作隔离层的土工布，必须满足两方面的要求：用作隔离层的土工布，必须满足两方面的要
12、求：l(1)(1)能阻止较细的颗粒侵入较粗的粒状材料中去，能阻止较细的颗粒侵入较粗的粒状材料中去，并保持一定的渗透性；并保持一定的渗透性；l(2)(2)必须具备足够的强度，即织物在任何情况下不必须具备足够的强度，即织物在任何情况下不得产生破裂现象。得产生破裂现象。 土工布物理性能试验土工布物理性能试验l1.1.单位面积质量测定单位面积质量测定(g/(g/):):反映产品的原材反映产品的原材料用量、生产的均匀性和质量稳定性。料用量、生产的均匀性和质量稳定性。l2 2. .厚度测定厚度测定l3.3.幅宽测定幅宽测定l4.4.土工格栅、土工网网孔尺寸测定土工格栅、土工网网孔尺寸测定土工布力学性能试验
13、土工布力学性能试验l1.1.宽条拉伸试验：宽条拉伸试验：测定拉伸强度和伸长率。土工测定拉伸强度和伸长率。土工合成材料的拉伸强度和最大负荷下的伸长率是各合成材料的拉伸强度和最大负荷下的伸长率是各项工程设计中最基本的技术指标。项工程设计中最基本的技术指标。l2 2. .接头接头/ /接缝宽条拉伸试验：接缝宽条拉伸试验：测定接头测定接头/ /接缝强度接缝强度和接头和接头/ /接缝效率接缝效率（接头（接头/ /接缝强度与在同方向上接缝强度与在同方向上所测定的土工合成材料的强度之比，以所测定的土工合成材料的强度之比，以% %表示）表示）l3.3.条带拉伸试验：条带拉伸试验：适用于各类土工格栅、土工加适用
14、于各类土工格栅、土工加筋带筋带l4.4.粘焊点极限剥离力试验：适用于土工格栅粘焊点极限剥离力试验：适用于土工格栅土工布力学性能试验土工布力学性能试验l5.5.梯形撕破强力试验梯形撕破强力试验l6 6.CBR.CBR顶破强力试验：圆柱形顶破强力试验：圆柱形顶压杆顶压试样直至顶压杆顶压试样直至破裂过程中测得的最大顶压力破裂过程中测得的最大顶压力l7.7.刺破强力试验：刺破强力试验：反映了土工合成材料抵抗小面反映了土工合成材料抵抗小面积集中负荷的能力积集中负荷的能力l8.8.落锥穿透试验：落锥穿透试验：测定土工织物抵抗从固定高度测定土工织物抵抗从固定高度落下钢锥穿透能力的试验落下钢锥穿透能力的试验l
15、9.9.直剪摩擦特性试验直剪摩擦特性试验l10 .10 .拉拨摩擦特性试验拉拨摩擦特性试验l11.11.拉伸蠕变与拉伸蠕变断裂性能试验拉伸蠕变与拉伸蠕变断裂性能试验土工布水力性能试验土工布水力性能试验l1.1.垂直渗透性能试验：垂直渗透性能试验：土工织物用作反滤材料时，土工织物用作反滤材料时，要求土工织物既能阻止土颗粒随水流失，又要求要求土工织物既能阻止土颗粒随水流失，又要求它具有一定的透水性。它具有一定的透水性。l2 .2 .耐静水压试验：耐静水压试验：测定土工膜的不透水性。测定土工膜的不透水性。l3.3.塑料排水带芯带压屈强度与通水量试验塑料排水带芯带压屈强度与通水量试验l4.4.有效孔径
16、试验有效孔径试验l5.5.淤堵试验淤堵试验土工布耐久性能试验土工布耐久性能试验l1.1.抗氧化性能试验抗氧化性能试验l2 .2 .抗酸、碱液性能试验抗酸、碱液性能试验l3.3.抗紫外线性能试验抗紫外线性能试验3.2 接缝接缝l搭接法：搭接法：将一片土工布的末端自由地压在另一片将一片土工布的末端自由地压在另一片的始端上，地基越松软，搭接宽度越大。一般对的始端上，地基越松软，搭接宽度越大。一般对平坦地面搭接长度平坦地面搭接长度不少于不少于30cm30cm，对不平坦或极软，对不平坦或极软的路基搭接长度的路基搭接长度不小于不小于50cm50cm。 l缝合法：缝合法：是用手提缝纫机将两土工布缝起来，缝是
17、用手提缝纫机将两土工布缝起来，缝合宽度合宽度不应小于不应小于10cm10cm，缝接的强度主要由缝纫机，缝接的强度主要由缝纫机线、缝口间距等因素而定，线、缝口间距等因素而定，一般要求结合处抗拉一般要求结合处抗拉强度应达到土工织物抗拉强度的强度应达到土工织物抗拉强度的6060以上。以上。l绑扎绑扎3.2 接缝接缝l缝合法缝接方法有：缝合法缝接方法有：一般缝法、丁缝法、蝶形法。一般缝法、丁缝法、蝶形法。以以握持抗拉强度握持抗拉强度来比较缝接的强度，差别较大，来比较缝接的强度，差别较大，一般缝法只能达原材的一般缝法只能达原材的3030，丁缝法和蝶形法，丁缝法和蝶形法，能达到原材料的能达到原材料的808
18、09090。 3.3 储存储存l土工合成材料应储存在不被日光直接照射和不土工合成材料应储存在不被日光直接照射和不被雨水淋湿的地点；被雨水淋湿的地点；l在存放过程中应避免与污物接触，以防土工布在存放过程中应避免与污物接触，以防土工布被污染而失去透水性。被污染而失去透水性。l土工合成材料的储存量宜根据工程进度情况合土工合成材料的储存量宜根据工程进度情况合理确定。理确定。 3.4 土工合成材料施工作业土工合成材料施工作业平整场地测量放样土工合成材料铺设土工合成材料上填料施工平整场地平整场地l铺设土工合成材料前，应平整场地，清理场地铺设土工合成材料前，应平整场地，清理场地杂物杂物( (如树根、灌木或尖
19、石等如树根、灌木或尖石等) )，以免刺破、损，以免刺破、损伤土工合成材料。伤土工合成材料。l土工布施工时，应尽量在土工布施工时，应尽量在场地平整又无路拱的场地平整又无路拱的地基上铺设地基上铺设。l在有路拱的地基上施工，无论土工布铺设时张在有路拱的地基上施工，无论土工布铺设时张拉多紧，当路基产生盆形沉降时，土工布就会拉多紧，当路基产生盆形沉降时，土工布就会松弛，只有沉降达到一定数值时，土工布才会松弛，只有沉降达到一定数值时，土工布才会起作用。起作用。 测量放样测量放样l先先用用木木桩桩标标出出土土工工布布位位置置，再再用用白白灰灰线线将将木木桩桩连连接接起起来来，以以保保证证土土工工布布铺铺设设
20、位位置的准确。置的准确。土工合成材料铺设土工合成材料铺设l(1)(1)土工合成材料一般分一层或多层铺设。铺设两层土工合成材料一般分一层或多层铺设。铺设两层以上时，层与层之间要夹以上时，层与层之间要夹101020cm20cm的砂或砂砾垫层，的砂或砂砾垫层，以提高基底透水性。以提高基底透水性。l(2)(2)铺设土工合成材料的土层表面应平整，严禁有碎、铺设土工合成材料的土层表面应平整，严禁有碎、块石等坚硬凸出物；块石等坚硬凸出物；距土工合成材料层距土工合成材料层8 8以内的路以内的路堤填料，其最大粒径不得大于堤填料，其最大粒径不得大于6cm6cm。l(3) (3) 铺设土工合成材料时应注意均匀平整、
21、连续，铺设土工合成材料时应注意均匀平整、连续，不不得出现扭曲、折皱、重叠得出现扭曲、折皱、重叠，特别要控制过量拉伸，以，特别要控制过量拉伸，以避免超过其强度和变形的极限产生破坏或撕裂、局部避免超过其强度和变形的极限产生破坏或撕裂、局部顶破。可以采用顶破。可以采用人工拉紧人工拉紧，必要时可采用插钉等措施，必要时可采用插钉等措施固定土工合成材料于填土层表面固定土工合成材料于填土层表面土工合成材料铺设土工合成材料铺设l(4) (4) 应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。l(5)(5)土工合成材料之间的连接应牢固。在受力方向连接土工合成材料之间的连接应牢固。
22、在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度，且其叠合长度不处的强度不得低于材料设计抗拉强度，且其叠合长度不应小于应小于15cm15cm。应注意端头的位置和锚固，以保证土工聚。应注意端头的位置和锚固，以保证土工聚合物的整体性。合物的整体性。 l(6) (6) 为避免土工合成材料被刺破，在施工中可在其上下为避免土工合成材料被刺破，在施工中可在其上下或左右铺设砂垫层或其他细粒料；施工中如发现破坏应或左右铺设砂垫层或其他细粒料；施工中如发现破坏应及时修补，修补面积不小于破坏面积的及时修补，修补面积不小于破坏面积的4 45 5倍倍。l(8) (8) 土工合成材料铺设后，应在土工合成材料铺设后，应在4
23、8h48h内覆盖或回填内覆盖或回填。l(9)(9)严禁施工机械直接在土工合成材料上作业。严禁施工机械直接在土工合成材料上作业。 土工合成材料上填料施工土工合成材料上填料施工l(1)(1)土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机，并宜采用轻型压实机具进行压实。机或前置式装载机，并宜采用轻型压实机具进行压实。只有当已填筑压实的垫层只有当已填筑压实的垫层大于大于60cm60cm后，方能采用重型压后，方能采用重型压实机械压实。实机械压实。l(2)(2)宜采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料，宜采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料，
24、以形成运土的交通便道，并将土工合成材料张紧。填料以形成运土的交通便道，并将土工合成材料张紧。填料不允许直接卸在土工合成材料上面；不允许直接卸在土工合成材料上面；卸土高度以不大于卸土高度以不大于1m1m为宜为宜，以免造成局部承载能力不足。卸土后应立即摊，以免造成局部承载能力不足。卸土后应立即摊铺，以免出现局部下陷铺，以免出现局部下陷l(3)(3)土工合成材料上方填石料时，严禁将石料直接抛落土工合成材料上方填石料时，严禁将石料直接抛落于土工合成材料上。于土工合成材料上。 4.土工合成材料处理软基质量检验评定土工合成材料处理软基质量检验评定l质量检验评定内容分类：质量检验评定内容分类：基本要求基本要
25、求实测项目实测项目外观鉴定外观鉴定质量保证资料质量保证资料l下承层平整度、拱度下承层平整度、拱度l搭接宽度搭接宽度l搭接缝错开距离搭接缝错开距离l材料符合要求材料符合要求l下承层平整、铺设、下承层平整、铺设、固定土工布符合要求固定土工布符合要求l搭接满足要求搭接满足要求6.土工布处治软基质量缺陷及整改土工布处治软基质量缺陷及整改l1 1）土基强度提高不足）土基强度提高不足n路基压实度不足，导致土与路基压实度不足，导致土与土工合成材料的摩擦力不足；土工合成材料的摩擦力不足；n土工合成材料选用及铺设问土工合成材料选用及铺设问题题原因原因6. 土工布处治软基质量缺陷及整改土工布处治软基质量缺陷及整改
26、l1 1）土基强度提高不足）土基强度提高不足u提高路堤压实度提高路堤压实度u提高土工合成材料的强度提高土工合成材料的强度u选用抗拉强度高的材料选用抗拉强度高的材料处理处理措施措施6.土工布处治软基质量缺陷及整改土工布处治软基质量缺陷及整改l2 2）土工织物排水不畅，沉降缓慢）土工织物排水不畅，沉降缓慢 n未进行清表处理未进行清表处理n土工织物的厚度与透水性不足，土工织物的厚度与透水性不足，排水能力低排水能力低n土工织物与下承层没有贴紧土工织物与下承层没有贴紧原因原因6. 土工布处治软基质量缺陷及整改土工布处治软基质量缺陷及整改l2）土工织物排水不畅，沉降缓慢）土工织物排水不畅，沉降缓慢 u排水
27、能力与厚度有关，选用单位面排水能力与厚度有关，选用单位面积质量大的材料积质量大的材料u选用渗透系数大的土工织物选用渗透系数大的土工织物u清理和平整下承层清理和平整下承层u铺设土工布应平整，没有皱折铺设土工布应平整，没有皱折u接缝搭接长度应满足要求接缝搭接长度应满足要求处理处理措施措施6.土工布处治软基质量缺陷及整改土工布处治软基质量缺陷及整改l3 3）土工织物隔离作用不明显）土工织物隔离作用不明显 n土工织物被顶破土工织物被顶破n接头没有搭接好，存在位移接头没有搭接好，存在位移n土工织物被泥沙阻塞，不起反土工织物被泥沙阻塞，不起反滤作用滤作用原因原因6. 土工布处治软基质量缺陷及整改土工布处治软基质量缺陷及整改l3 3）土工织物隔离作用不明显）土工织物隔离作用不明显 u选用抗撕裂和顶破强度高的材料选用抗撕裂和顶破强度高的材料u注意搭接处的处理注意搭接处的处理u避免土工材料与棱角块料接触避免土工材料与棱角块料接触u铺设土工布应张拉平整，固定好，铺设土工布应张拉平整，固定好，没有皱折没有皱折处理处理措施措施
