路基工程教材——第7章 土工合成材料在铁路路基工程中的应用.docVIP

土工合成材料在铁路路基工程中的应用

概述

一、土工合成材料的种类

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。土工特种材料包括土工格栅、土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土垫（GCL）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工复合材料是由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、符合土工织物、复合防排水材料（排水带、排水管等）等。

(一)土工织物

土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。按制造方法分为有纺（织造）土工织物和无纺（非织造）土工织物。

(二)土工膜

图7-1单向土工格栅示意图土工膜的不透水性很好，弹性和适应变形的能力很强，能承受不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力(处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出)。土工膜具有突出的防渗和防水性能。

图7-1单向土工格栅示意图

(三)土工特种材料

1．土工格栅

土工格栅（图7-1）常用作加筋土结构的筋材或土工复合材料的筋材等。土工格栅分为塑料类和玻璃纤维类两种类型。

(1)塑料类

此类土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材，按其制造时拉伸方向不同分为单向拉伸和双向拉伸两种。

(2)玻璃纤维类

此类土工格栅是以高强度玻璃纤维为材质，有的配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。

2．土工膜袋

土工膜袋是一种双层聚合化纤织物制成的连续(或单独)袋状材料，它可以代替模板用高压泵把混凝土或砂浆灌入膜袋中，最后形成板状或其它形状结构，常用于护坡或其它地基处理工程

3．土工网

土工网是合成材料条带、粗股条编织或合成树脂压制的具有较大孔眼、刚度较大的平面结构或三维结构的网状土工合成材料。用于软基加固垫层、坡面防护、植草以及用作制造组合土工材料的基材。

图7-2土工格室示意图4．土工网垫和土工格室

图7-2土工格室示意图

土工垫和土工格室都是用合成材料特制的三维结构。前者多为长丝结合而成的三维透水聚合物网垫，后者（图7-2）由土工织物、土工格栅或土工膜、条带聚合物构成的蜂窝状或网格状三维结构，常用作防冲蚀和保土工程，刚度大的、侧限能力高的土工格室多用于地基加筋垫层路基基床或道床中。

5．聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）

聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）是近年来发展起来的超轻型土工合成材料。

(四)土工复合材料

土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料，以其两种或两种以上的材料互相组合起来，成为土工复合材料。如复合土工膜，将土工膜和土工织物按要求制成土工膜—土工织物组合物，称复合土工膜。土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。

二、土工合成材料在铁路路基工程中的应用概况

铁路系统应用土工合成材料最开始于1966年，由广州铁路局与地方厂家合作，开发出氯丁橡胶土工膜，并于1969年8月在京广线郴州基床翻浆工点的整治中进行了应用试验，取得很好效果。1983年铁道第四勘察设计院在三茂铁路基塘软土路堤工点首次应用机织型土工布加固软土地基，也取得了成功。

铁路系统应用土工合成材料的工程项目，主要有以下五类工程。

(1)基床加固与处理；

(2)路基防护；

(3)路基排水；

(4)加筋土工程；

(5)软土地基加固。

基床加固与处理

既有线基床翻浆冒泥病害，在病害地段的基床表面铺设土工膜或复合土工膜可起隔离(隔水、隔浆、隔碴)与排水作用，在雨量较少地区、病害程度较轻微时，亦可使用300g／m2以上的无纺土工织物进行反滤和排水处理。

既有线基床下沉外挤病害,病害地段可在基床表层内铺设土工格室，扩散基床应力与提高基床的刚度，并视下卧基床软弱层的强度高低选用合适厚度的材料。土工格室内填充砂砾石或合格填料。当道碴陷槽较深、积水严重时，可采用插渗水管引排。

既有线基床冻害一般发生在季节性冻土地区，冻害的防治除了换土措施以外还可选用土工膜或复合土工膜进行隔、排水或选用厚度不小于5cm的聚苯乙烯泡沫塑料板进行保温处理，冻害较轻时可选用较厚的无纺土工织物进行防治。

一、土工合成材料的铺设

1．铺设位置

在既有线采用土工合成材料整治基床翻浆冒泥、冻害时，在清除基床表面软化薄层后，即可把土工合成材料铺设在基床表面（图7-3）。

2．铺设深度

土工合成材料