土工膜的“自我獨(dú)白”

　　近代土工織物(土工膜)的發(fā)展史與合成纖維的發(fā)展是分不開的，從20世紀(jì)50年代末期才開始用于巖土工程，從50年代末到60年代在美國、歐洲、日本逐漸推廣。70年代以來，土工織物廣泛用于公路、鐵路、水利和港工建筑物等各個(gè)領(lǐng)域，土工織物的大量生產(chǎn)和應(yīng)用，已被普遍認(rèn)為是一種可以提高工程質(zhì)量、加快施工速度、降低工程造價(jià)、延長維修周期的較為理想的工程材料。我國對土工織物的研究和應(yīng)用方面起步較晚，從80年代起才在鐵路、水利部門開始應(yīng)用，并取得了可喜的成績，已明顯顯示出這種材料的優(yōu)越性。工程設(shè)計(jì)中采用土工膜，加深了對土工織物的認(rèn)識，隨著我們對這種材料性能認(rèn)識上的提高和實(shí)際工程上的應(yīng)用，不斷總結(jié)交流，土工織物必將得到廣泛應(yīng)用和普遍重視。

　　一、 土工膜的特性

　　土工膜是一種化纖產(chǎn)品，其原材料有聚丙烯(丙綸)、聚脂(滌綸)、聚洗胺(綿綸)等。從產(chǎn)品種類上看，可分為紡織(有紡)織物和無紡織物兩大類，所謂紡織織物，是由聚合物獲取纖維，然后紡成線，在織機(jī)上編織成組織規(guī)則的布。而無紡織物，是不經(jīng)過紡織工序，直接用合成纖維以針刺粘合、熱粘合及化學(xué)粘合而成。由于土工膜原材料是丙綸或滌綸等化纖產(chǎn)品，所以它具有耐化成藥劑性強(qiáng)、熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，而無紡布比有紡布成本較低、工藝簡單、產(chǎn)量高其抗拉強(qiáng)度無顯著方向性，所以無紡布是世界上目前應(yīng)用最廣的土工膜。

　　二、土工膜的功能

　　土工膜作為建筑材料的功能是多方面的，以下幾種基本功能和應(yīng)用已被專家、設(shè)計(jì)院和廠商所公認(rèn)。

　　(1)分離作用：土工膜可有效的防止兩種不用粒徑的土料的混合，以免相互混雜或發(fā)生土粒流失情況，這種功能對于在較軟的土層上建筑公路或鐵路地基非常重要。實(shí)際表明：在某些情況下要是沒有土工膜，實(shí)際上就不可能在這樣的地基上修建，因?yàn)樘畛洳牧蠒?huì)直接沉陷到底層土中。因此，應(yīng)用土工膜是經(jīng)濟(jì)而又有效的解決方案。

　　(2)過濾作用：使用土工膜作濾層與砂礫層作用是相同的，土工膜能使水自由流過而幾乎不需壓力，但又能阻止土壤細(xì)粒的損失，以免導(dǎo)致某些工程的不穩(wěn)定和沖蝕，如在水工結(jié)構(gòu)中，河、湖岸堤受到波浪沖擊或波浪水位變化的作用，會(huì)因土壤沖蝕而降低穩(wěn)定性，在河堤與護(hù)砌之間鋪設(shè)土工膜過濾層，就能阻止土壤的沖蝕，防止河岸塌陷。

　　(3)排水作用：土工織物本身形成排水通道，把土中的水分匯集在織物之內(nèi)，沿著織物緩慢的排出土體，在含水量大的軟土地區(qū)修筑道路，可以用特制機(jī)械將土工織物插入土中，地下水沿土工織物流出地面，進(jìn)入透水砂層或土工織物排出路基。

　　(4)加固作用：土工織物夾在骨料—土工織物—土基系統(tǒng)中，可以分散車輛荷載到較大面積上，減少荷載對土基的壓力，在荷載作用下，松軟土基產(chǎn)生變形，由于土工織物具有一定韌性和延伸度，所以土工織物隨之變形嵌固于土基之中，使整個(gè)系統(tǒng)形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善土基的承載力。

　　三、無紡布的應(yīng)用實(shí)例

　　隧道(如圖1)：

　　在隧道的噴漿混凝土與預(yù)制拱架之間，由于巖石的移動(dòng)或由于噴漿混凝土的粗糙表面會(huì)損壞之間的隔離膜，從而導(dǎo)致水泄露。為了避免這種危險(xiǎn)，將土工膜插入其間，它可承受高的機(jī)械壓力，保護(hù)隔離層并作為充填層，從而不僅保護(hù)了隔離層，而且還起到了表面排水的作用，使從巖石滲出的水分，從無紡布中疏導(dǎo)到集水管或下水管。

　　垃圾填埋場(如圖2)：

　　在垃圾填埋場中，無紡布的作用有四個(gè)：

　　保護(hù)。例如對土工膜和土工網(wǎng)的保護(hù)，每一層土工膜均會(huì)有無紡布對其進(jìn)行保護(hù)。

　　疏導(dǎo)。垃圾填埋場中瀝液和氣體收集后，無紡布(針刺)作為介質(zhì)進(jìn)行疏導(dǎo)。

　　隔離。隔離泥土與粒石。

　　過濾。在隔離的同時(shí)起到過濾作用。

　　某垃圾填埋場實(shí)例(如圖3)：

　　(在粒石層中有帶孔的塑料管作為瀝液收集用)

　　固態(tài)垃圾填埋場的典型設(shè)計(jì)(如圖4)：

　　道路(公路、鐵路、機(jī)場，如圖5)：

　　如果道路在地基的粒石與土層之間未鋪無紡布，在路面車輛的交變載荷作用下，路面上的水會(huì)帶著泥沙泵向上面的粒石層，而粒石層石料則會(huì)下陷，形成路面下空洞，從而破壞路面。在寒冷地區(qū)，在由冬轉(zhuǎn)夏時(shí)，凍土的化解，亦會(huì)出現(xiàn)這樣的空洞，即俗稱的翻漿。而在粒石層與土層之間加入無紡布，將土層與粒石層之間隔離，允許水向上，但阻止泥土流過，則可避免這種情況。同時(shí)這層無紡布還起到將水疏導(dǎo)到排水系統(tǒng)的作用。從而使公路壽命延長3-5倍。這里無紡布同時(shí)起著隔離、過濾、疏導(dǎo)和增強(qiáng)的作用。

　　排水(如圖6)：

　　公路、鐵路或其他地下水的排水，經(jīng)常采用帶孔的管道埋在地下，而這些管道很容易被水帶來的泥沙所堵塞，而采用在管道外包一層無紡布(針刺)的方法將可避免這種情況。

　　堤壩(如圖7)：

　　堤壩中的水和毛細(xì)(管)作用會(huì)對堤壩造成損害，而鋪設(shè)無紡?fù)凉つぃ瑫?huì)收集和轉(zhuǎn)移這股潛在的，會(huì)對堤壩造成損傷的“禍水”。消散無紡布下面的流體靜壓，同時(shí)亦可抵擋涌浪和暗流的沖擊，從而極大的提高堤壩的壽命。這種辦法除用于河道、水庫外，亦可用于海岸的防護(hù)。

　　以上僅是無紡?fù)凉つぴ谕凉すこ讨袘?yīng)用的幾個(gè)典型方面。實(shí)際上無紡?fù)凉つぴ谕凉ゎI(lǐng)域中的應(yīng)用還有很多，例如作土工護(hù)墻、淤泥圍欄、對有裂縫路面驚醒修補(bǔ)等方面，而且隨著認(rèn)識和技術(shù)的提高，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。

 

 

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