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土工合成材料在工程中的应用场景

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:在实际工程中,以“两布一膜”复合土工合成材料应用居多。相对于其巨大的市场容量来说,有关土工合成材料方面的研究报道较少。

土工合成材料在工程中的应用场景

目前,土工合成材料广泛用于公路、铁路、垃圾填埋场、建筑排水系统、公路和山体护坡绿化、河岸和海岸护坡和防护墙以及三废存储和防渗漏等,是我国“一带一路”配套产业材料,下面以“两布一膜”结构防渗、三维土工网垫植草护坡以及国外新型土工非织造材料为例进行介绍。

5.5.4.1 “两布一膜”结构土工合成材料

土工膜与土工非织造材料经导辊热轧制成复合土工膜,具有防渗效果好、强度高、耐老化、重量轻等优点。按照复合形式,可以分为“一布一膜”“两布一膜”“两膜一布”等。在实际工程中,以“两布一膜”复合土工合成材料应用居多。在火神山医院建设过程中,地基防渗层均采用了“20cm砂垫层+聚丙烯长丝非织造土工材料+HDPE土工膜+聚丙烯长丝非织造土工材料+砂垫层”的结构。在平整过的地面上铺设厚度为20cm的砂子,并与管道预埋穿插施工,随后在上面铺设“两布一膜”土工合成材料。采用远红外加热土工膜两侧边缘,把两层土工非织造材料与土工膜在一定辊压下复合在一起,然后再铺设20cm厚的砂子。其施工图如图5-36所示(彩图见插页)。

该材料的上下层土工非织造材料可以保护中间层防渗土工膜免受碎石尖角刺破,能充分发挥土工膜的防渗作用。同时,这种复合土工材料相对密度小,但具有更大的抗拉强度,延伸性好,适应变形能力强,抗腐蚀。

5.5.4.2 三维土工网垫植草护坡

近年来城市基础设施建设、改造项目不断增加,高填深挖边坡越来越多,而传统的边坡圬工防护往往与环境不协调,与绿色建筑格格不入,往往增加工程造价,随着国家环保政策加强、人们的环境保护意识逐步提高,居住环境要求增多,植被防护渐渐变成新宠。三维土工网垫植草、灌护坡工艺技术利用根系发达的植物与三维土工网垫相互结合,成为防风固土、抗张抗剪的整体边坡结构,既有效保护了坡面,减少了风、雨、重力对边坡的侵蚀危害,又能达到边坡绿化的效果,环保生态,应用越来越广。

三维土工网垫植草灌护坡是指利用活性植物发达的根系结合土工合成材料等工程材料,建立一个活性、生态的边坡防护系统,通过植物强大的根系生长,结合土工合成材料的固土作用,对边坡进行绿化和加固的一种护坡新技术。该技术是通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的,经过生态护坡技术处理,可在坡面形成茂密的植被覆盖,在表土层除土工网垫固土功能外,还形成盘根错节的根系,有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力,限制边坡浅表层滑动和隆起的发生。其主要施工工艺流程如图5-37所示。

图5-36 “两布一膜”土工非织造材料施工图(www.xing528.com)

图5-37 三维土工网垫植草护坡工艺流程图

综上所述,三维土工网垫植草灌护坡施工是利用根系发达的植物与三维土工网垫相互结合形成可生长的护坡,固土效果明显,能够经得住雨水冲击,且工艺简单,操作方便、施工速度快,较传统护坡防护工程投资更少。同时,绿色植被能吸收机动车尾气,并可以美化景观,保护环境,符合国家提倡的环保政策,响应国家“青山绿水就是金山银山”的口号。

5.5.4.3 新型土工合成材料

土工合成材料多是通过工程中标后生产使用,行业集中度高。相对于其巨大的市场容量来说,有关土工合成材料方面的研究报道较少。在纤维材料方面,为了提高聚丙烯纺粘非织造材料的强力,有报道说,将聚丙烯初生纤维丝利用气流加机械牵伸的方式,可以得到单丝线密度为11dtex、单丝强力超过3.5cN/dtex的连续长丝纤维网。再经针刺非织造工艺加固,制成高强粗旦聚丙烯长丝针刺土工非织造材料。该材料结合了聚丙烯材料优秀的耐酸碱性和长丝土工材料的高强度等优点,能够长期在与水泥接触的碱性环境下保持结构性能的稳定,不水解,可以有效保证飞机跑道、水利、铁路、高速公路等工程的质量安全和工程使用寿命。

据公开报道,意大利Tenax公司开发了一种商品名为Gravel Lock的复合土工合成材料,它是由一种尖头的HDPE土工格栅和PP非织造材料(单位面积质量为200g/m2)热焊接而成,不仅易于铺设,而且所需的碎石填充量与传统土工格栅相比减少了2/3,因此可以缩短工期,降低工程成本。Gravel Lock复合土工合成材料结构如图5-38所示。

图5-38 Gravel Lock复合土工合成材料

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