土工膜的“自我独白”

　　近代土工织物(土工膜)的发展史与合成纤维的发展是分不开的，从20世纪50年代末期才开始用于岩土工程，从50年代末到60年代在美国、欧洲、日本逐渐推广。70年代以来，土工织物广泛用于公路、铁路、水利和港工建筑物等各个领域，土工织物的大量生产和应用，已被普遍认为是一种可以提高工程质量、加快施工速度、降低工程造价、延长维修周期的较为理想的工程材料。我国对土工织物的研究和应用方面起步较晚，从80年代起才在铁路、水利部门开始应用，并取得了可喜的成绩，已明显显示出这种材料的优越性。工程设计中采用土工膜，加深了对土工织物的认识，随着我们对这种材料性能认识上的提高和实际工程上的应用，不断总结交流，土工织物必将得到广泛应用和普遍重视。

　　一、 土工膜的特性

　　土工膜是一种化纤产品，其原材料有聚丙烯(丙纶)、聚脂(涤纶)、聚洗胺(绵纶)等。从产品种类上看，可分为纺织(有纺)织物和无纺织物两大类，所谓纺织织物，是由聚合物获取纤维，然后纺成线，在织机上编织成组织规则的布。而无纺织物，是不经过纺织工序，直接用合成纤维以针刺粘合、热粘合及化学粘合而成。由于土工膜原材料是丙纶或涤纶等化纤产品，所以它具有耐化成药剂性强、熔点高、强度大等优点，而无纺布比有纺布成本较低、工艺简单、产量高其抗拉强度无显著方向性，所以无纺布是世界上目前应用最广的土工膜。

　　二、土工膜的功能

　　土工膜作为建筑材料的功能是多方面的，以下几种基本功能和应用已被专家、设计院和厂商所公认。

　　(1)分离作用：土工膜可有效的防止两种不用粒径的土料的混合，以免相互混杂或发生土粒流失情况，这种功能对于在较软的土层上建筑公路或铁路地基非常重要。实际表明：在某些情况下要是没有土工膜，实际上就不可能在这样的地基上修建，因为填充材料会直接沉陷到底层土中。因此，应用土工膜是经济而又有效的解决方案。

　　(2)过滤作用：使用土工膜作滤层与砂砾层作用是相同的，土工膜能使水自由流过而几乎不需压力，但又能阻止土壤细粒的损失，以免导致某些工程的不稳定和冲蚀，如在水工结构中，河、湖岸堤受到波浪冲击或波浪水位变化的作用，会因土壤冲蚀而降低稳定性，在河堤与护砌之间铺设土工膜过滤层，就能阻止土壤的冲蚀，防止河岸塌陷。

　　(3)排水作用：土工织物本身形成排水通道，把土中的水分汇集在织物之内，沿着织物缓慢的排出土体，在含水量大的软土地区修筑道路，可以用特制机械将土工织物插入土中，地下水沿土工织物流出地面，进入透水砂层或土工织物排出路基。

　　(4)加固作用：土工织物夹在骨料—土工织物—土基系统中，可以分散车辆荷载到较大面积上，减少荷载对土基的压力，在荷载作用下，松软土基产生变形，由于土工织物具有一定韧性和延伸度，所以土工织物随之变形嵌固于土基之中，使整个系统形成连续结构，提高结构的稳定性，改善土基的承载力。

　　三、无纺布的应用实例

　　隧道(如图1)：

　　在隧道的喷浆混凝土与预制拱架之间，由于岩石的移动或由于喷浆混凝土的粗糙表面会损坏之间的隔离膜，从而导致水泄露。为了避免这种危险，将土工膜插入其间，它可承受高的机械压力，保护隔离层并作为充填层，从而不仅保护了隔离层，而且还起到了表面排水的作用，使从岩石渗出的水分，从无纺布中疏导到集水管或下水管。

　　垃圾填埋场(如图2)：

　　在垃圾填埋场中，无纺布的作用有四个：

　　保护。例如对土工膜和土工网的保护，每一层土工膜均会有无纺布对其进行保护。

　　疏导。垃圾填埋场中沥液和气体收集后，无纺布(针刺)作为介质进行疏导。

　　隔离。隔离泥土与粒石。

　　过滤。在隔离的同时起到过滤作用。

　　某垃圾填埋场实例(如图3)：

　　(在粒石层中有带孔的塑料管作为沥液收集用)

　　固态垃圾填埋场的典型设计(如图4)：

　　道路(公路、铁路、机场，如图5)：

　　如果道路在地基的粒石与土层之间未铺无纺布，在路面车辆的交变载荷作用下，路面上的水会带着泥沙泵向上面的粒石层，而粒石层石料则会下陷，形成路面下空洞，从而破坏路面。在寒冷地区，在由冬转夏时，冻土的化解，亦会出现这样的空洞，即俗称的翻浆。而在粒石层与土层之间加入无纺布，将土层与粒石层之间隔离，允许水向上，但阻止泥土流过，则可避免这种情况。同时这层无纺布还起到将水疏导到排水系统的作用。从而使公路寿命延长3-5倍。这里无纺布同时起着隔离、过滤、疏导和增强的作用。

　　排水(如图6)：

　　公路、铁路或其他地下水的排水，经常采用带孔的管道埋在地下，而这些管道很容易被水带来的泥沙所堵塞，而采用在管道外包一层无纺布(针刺)的方法将可避免这种情况。

　　堤坝(如图7)：

　　堤坝中的水和毛细(管)作用会对堤坝造成损害，而铺设无纺土工膜，会收集和转移这股潜在的，会对堤坝造成损伤的“祸水”。消散无纺布下面的流体静压，同时亦可抵挡涌浪和暗流的冲击，从而极大的提高堤坝的寿命。这种办法除用于河道、水库外，亦可用于海岸的防护。

　　以上仅是无纺土工膜在土工工程中应用的几个典型方面。实际上无纺土工膜在土工领域中的应用还有很多，例如作土工护墙、淤泥围栏、对有裂缝路面惊醒修补等方面，而且随着认识和技术的提高，其应用范围也在不断扩大。

 

 

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