土工合成材料與土工格柵的發(fā)展與應(yīng)用

梅侃 任杰 毛建震

關(guān)鍵詞：土工合成材料；土工格柵；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用

1 土工合成材料與土工格柵的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 土工合成材料的發(fā)展現(xiàn)狀

土工合成材料屬于一種新型材料，發(fā)展到今天其歷史已經(jīng)有四十多年。二十一世紀(jì)以來隨著高分子材料的不斷發(fā)展，出現(xiàn)更多新型土工合成材料，并廣泛應(yīng)用于土木工程之中。

（1）國外土工材料現(xiàn)狀

國外在合成材料方面的發(fā)展，較快的當(dāng)屬北美地區(qū)，北美地區(qū)最快的是在美國，而在歐洲，位于西歐的意大利、荷蘭、德國等發(fā)展較快，至于亞洲地區(qū)，相對發(fā)達(dá)的國家如韓國、日本發(fā)展較快，由于國外技術(shù)水平相對較高，則土工合成材料的種類也較多，且產(chǎn)品規(guī)格比較全，國外在合成材料方面研究比較深入，對于新材料的測試比較成熟，且設(shè)計(jì)的材料規(guī)則嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，在施工時(shí)也能很好地完成施工任務(wù)，因此土工合成材料在國外土木工程中應(yīng)用十分廣泛。

（2）國內(nèi)土工合成材料的發(fā)展

我國在土木工程方面發(fā)展較慢，產(chǎn)品都以編織型為主，非織造型產(chǎn)品較少且質(zhì)量不高，因而工程應(yīng)用也以編織型為主。近幾十年來，對于土木工程的認(rèn)識才達(dá)到一個(gè)新的高度，通過引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，才使我國土木工程得以很快的發(fā)展，土木工程產(chǎn)品質(zhì)量有所提升，工程材料也不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)許多自制的材料類型。

1.2 土工格柵的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）國外土工格柵行業(yè)發(fā)展情況

土工格柵最先由英國一家公司創(chuàng)造，從出現(xiàn)至今，土工格柵已經(jīng)變換出多種類型，使得土工格柵的應(yīng)用領(lǐng)域更為寬廣。美國在土工格柵方面，技術(shù)先進(jìn)，擁有的土工格柵專利在世界上也是首屈一指。韓國在土工格柵方面稍落其后，位居于第二位，土工格柵技術(shù)也行當(dāng)成熟。排在第三位的是我國，在土工格柵上，我國從技術(shù)、應(yīng)用等許多方面與美國相比，都顯現(xiàn)出了較大差距，需要更加努力的去進(jìn)行技術(shù)革新。

（2）國內(nèi)土工格柵行業(yè)發(fā)展情況

我國的土工格柵行業(yè)發(fā)展也有一段時(shí)間，國家對于土工格柵的投資力度在不斷加大，同時(shí)新的土工合成材料也在不斷增加，土工格柵因此也得到了相應(yīng)的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了單向和雙向塑料拉伸土工格柵、玻璃纖維經(jīng)編土工格柵等，使土木工程技術(shù)更加多樣化。

2 土工合成材料與土工格柵的分類

2.1 土工合成材料的類型

土工合成材料相對比較復(fù)雜，并沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在我國按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將其分為四類：分別為：土工織物透水性土工合成材料、不透水膜、土工復(fù)合材料以及土工特種材料。

（1）土工織物透水性土工合成材料有織造土工織物與非織造土工織物兩種。

非織造土工織物亦稱為無紡布，是由短纖維或長絲按隨機(jī)或定向排列制成的棉絮墊經(jīng)機(jī)械結(jié)合、熱載或化茹而成的織物。

（2）不透水膜由土工膜在各種材料和土工纖維上噴涂防水材料而制成。

（3）由兩種或兩種以上材料復(fù)合而成的土工復(fù)合材料材料。

（4）土工特種材料包括：土工格柵、土工網(wǎng)墊、土工帶、土工模袋、土工織物膨潤土墊（GCL），聚苯乙烯板塊（EPS）等。其中，土工格柵、土工網(wǎng)墊、土工帶等比較常用。

2.2 土工格柵的分類

2.2.1 按受力方向劃分

（1）單向拉伸土工格柵

單向土工格柵在拉伸方向具有很高的強(qiáng)度和拉伸模量，是一種較理想的加筋材料，由于單向格柵在成型時(shí)只能軸向被拉伸，故只能在軸向受力。其工程性能如下：增強(qiáng)路基，有效分配載荷，增強(qiáng)土體受力性能，提高路基穩(wěn)定性和承載力及使用壽命；約束路基側(cè)向變形與路基材料流失造成的整體或局部變形，減少不均勻沉降，有效防止路體的斷裂；適用于加筋擋土墻，可提高墻體穩(wěn)定性；使擋土墻后的填土自承能力提高，減少擋土墻的土壓力，節(jié)省費(fèi)用，延長使用壽命，并降低維修費(fèi)用；可承受更大的交變載荷；防止路基材料流失造成的路基變形、開裂等。

（2）雙向拉伸土工格柵

雙向土工格柵在縱向和橫向上都具有較大的拉伸強(qiáng)度，根據(jù)強(qiáng)度要求廠家可生產(chǎn)出更高強(qiáng)度的雙向拉伸土工格柵，與單向格柵比，雙向都能受力。用于加筋時(shí)，能將力均勻分布于各個(gè)方向，整體性更好。

2.2.2 按生產(chǎn)材料劃分

經(jīng)編土工格柵：通過垂直排列的襯經(jīng)紗和襯緯紗由成圈長絲固定聯(lián)結(jié)，再經(jīng)PVC或改性瀝青浸軋?zhí)幚?，成型的土工格柵制品；擠（沖）壓拉伸成型土工格柵：在聚合物板材上擠（沖）壓制出網(wǎng)格狀孔眼，然后縱向（沿板材方向）拉伸便制成單向格柵，在此基礎(chǔ)上，再在其長度垂直方向拉伸便制成雙向格柵。

3 土工合成材料與土工格柵在土木工程中的應(yīng)用

3.1 土工合成材料在土木工程中的應(yīng)用

（1）加筋

土體的抗壓強(qiáng)度較高，使工程不好進(jìn)行，但土體的抗拉強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度不高，可以通過向土提中加入適當(dāng)?shù)耐凉た椢?，?jīng)過它們與土體的相互作用，來限制土體的不定性，減少土體的變形，通過土織物的作痛還能增加土體強(qiáng)度，增加其抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而是土體更加穩(wěn)定。

（2）防滲

土工膜的運(yùn)用加上其他排水材料，通過與載土等材料共用作用，從而形成有效的防滲體。在堤壩、渠道、地下工程等方面，這樣的防滲技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用的十分成熟，使這些工程更加穩(wěn)固牢靠，降低滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）防護(hù)

土工合唱材料也常運(yùn)用于對堤壩、路面等幾方面的防護(hù)。在海岸線可以運(yùn)用土工合成材料防止海浪的沖擊，在靠河的一些地區(qū)可以運(yùn)用合成材料，合成材料進(jìn)行筑壩來抵御洪水，在沿山公路上可以用來加強(qiáng)路邊土壤的強(qiáng)度，防止土體滑落，破壞路面。

（4）反濾與排水

土工合成材料因其自身的特點(diǎn)，其反濾與排水的作用也不容忽視。擋土墻施工中，將土工合成材料置于擋土墻后，可起排水與反濾雙重功效；水利工程中，將土工合成材料鋪于下游排水體（褥墊排水或棱體排水）周圍，起反濾作用，可防止管涌。

3.2 幾種土工格柵在土木工程中的應(yīng)用

（1）塑料格柵

不同的塑料格柵有不同的應(yīng)用。單向土工格柵適用于公路及鐵路路基、路堤、邊坡加筋、各類擋墻加筋、江河海壩的加筋及堆場加筋、橋臺加筋、較淺層基礎(chǔ)的加筋廣泛應(yīng)用于各類加筋擋土墻。

雙向格柵適用于公路及鐵路路基、路堤加筋、淺層基礎(chǔ)加筋、大型廣場、車場、碼頭貨場、堆場等永久性承載的地基增強(qiáng)，河道路基加筋，防治瀝青混凝土路面反射裂縫等廣泛應(yīng)用于路基、路堤加筋和淺層基礎(chǔ)加筋。

（2）玻璃纖維格柵的應(yīng)用

玻璃纖維格柵適用于瀝青混凝土路面加筋、路面反射裂縫防治及新舊路面的銜接等變形量不是很大的場合。玻璃纖維格柵用于瀝青道路時(shí)發(fā)揮的作用有抗疲勞開裂、抗低溫收縮、耐高溫車轍和延緩反射。

（3）聚酷纖維經(jīng)編土工格柵的應(yīng)用

聚酷纖維經(jīng)編土工格柵的應(yīng)用分為幾方面：水利工程中的堤壩、河道的加筋、隔離，加固軟土基礎(chǔ)，增強(qiáng)其防護(hù)能力，提高基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性；公路、鐵路、市政道路等各種道路軟土路基加筋增強(qiáng)，能有效地提高路基的強(qiáng)度，延緩道路的反射裂縫；用于路堤邊坡加筋、擋土墻加筋，增強(qiáng)整體強(qiáng)度。

4 小結(jié)

土木工程的發(fā)展離不開技術(shù)與人才，根據(jù)我國科技興國、人才強(qiáng)國的戰(zhàn)略，在技術(shù)方面政府應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)土木工程技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新，改善當(dāng)下舊的施工結(jié)構(gòu)與施工方法，將土木工程向正確的發(fā)展方向引導(dǎo)，同時(shí)還要注重土木工程的人才的培養(yǎng)，人盡其才，物盡其用，才能更有利于土木工程的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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