土工格室公路工程应用技术指南

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1、土工格室公路工程应用技术指南二OO六年十月前言土工格室是一种具有立体网状结构的新型土工合成材料。采用该种材料的组成的柔性结构体系具有整体强度高、刚度大、抗腐蚀、耐老化等优良的特性。与其它土工材料构成的结构层相比回弹模量和变形模量可提高一倍以上，地基承载能力大于180kPa，与现有的加固方法相比，工程总造价可降低10～15%。并可以实现公路沿线的生态恢复功能，达到绿化、美化环境的目的。2001年至2004年课题组通过对土工格室柔性结构层系统的力学性状试验、室内模型试验、数值仿真与优化及实体工程的现场测试分析等，对其力学与工程应用性状进行了大量的研究工作，取得了许多有价

2、值的研究结论。2005年12月该课题被验收鉴定为国际先进水平，2007年被中国公路学会评为交通公路科技进步叁等奖。为了深化研究并推广应用该成果，为相应规范（或规程）修订和增补提供必要的基础数据和科学依据。我们编写出了这本《土工格室公路工程应用技术指南》手册，旨在方便设计单位、施工单位、监理单位、建设单位、质检单位等工程各参建单位参考运用，我们相信随着项目的进一步推广，将会取得更加显著的经济、社会效益。本《指南》虽然经过广泛征求意见和多次修改，但由于各地填料、土工格室材料有很大差异，很难全面适应各地的具体条件，再加上编写者的技术水平有限，不当之处在所难免，希望使用单位

3、和读者提出宝贵意见，给予批评指正。目录1土工格室简介11.1概述11.2原材料及基本特性11.3材料性能测试方法51.4材料性能小结82设计122.1土工格室处治路基差异沉降122.2土工格室在支挡结构中的应用142.3土工格室在地基处理中的应用363施工393.1土工格室处治路基差异沉降393.2土工格室在支挡结构中的应用403.3土工格室在地基处理中的应用434质量验收444.1土工格室处治路基差异沉降444.2土工格室在支挡结构中的应用444.3土工格室在地基处理中的应用45参考文献471土工格室简介1.1概述土工格室是一种具有独特立体网状结构的新型土工合成材

4、料，工程上常用的主要有二类。一类是由土工格栅装配构成的土工格室，另一类是由改性聚烯烃为原材料经挤出成型分切，再由超声波焊接而成的土工格室。目前，我国使用的土工合室基本上是改性聚烯烃片材经超声波焊接而成的产品。由于该类土工格室的生产流程长、成型工序多、应用环境复杂多变。因此，构成该产品的原材料及制成品应满足以下要求：①材料本身除具有较好的力学性能外，还需具有较好耐低温、高温、耐酸碱腐蚀、耐霉变和抗老化性能；②为适应土工格室的制备工艺要求，还需具有较好的可焊接性；③整个网络体系强度需一致；④具有较好的组件连接功能，以保证土工格室整体强度的一致性。由于我国目前实行的聚烯烃

5、土工格室技术标准较低，在原材料选取、生产工艺流程上还没有统一标准，特别是在工程应用上还未制定出相应的技术规范，各研究和设计单位针对同一产品所检测出来的结果存在差异。造成差异的原因主要是试验方法不尽相同所致，极大地制约着土工格室在土木工程领域的推广使用。为此，对土工格室材料性能的试验检测方法进行研究，确定其取值范围是十分必要的。1.2原材料及基本特性由于土工合成材料受使用环境和使用费用的限制，土工合成材料一般选用通用树脂材料作原料，如聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚苯乙烯等。在工程上使用的土工格室产品一般选用的材料是高密度聚乙烯和乙烯丙烯共聚的聚丙烯材料。1．聚乙烯8聚乙烯(

6、PE)是世界产量最大的聚合物。它的高韧性、可塑性，优异的耐化学品性、低水汽透过性、非常低的吸水性及其易加工性，使各种不同密度级别的聚乙烯对制取多种制品提供了极有吸引力的选择。聚乙烯几乎是一个万能的聚合物，由于其共聚潜力几乎能制出无数种类的聚合物，即宽密度范围，分子量可以从非常低到非常高(6×106的超高分子量聚乙烯)，且分子量分布可变的聚合物。可用来制作容器、瓶子、薄膜、管子和其他制品。图1-1聚乙烯的基本构象图聚乙烯完全由碳和氢原子构成，聚乙烯是结构最简单的碳链高分子，其能量最低的构象是全反式，分子链呈平面锯齿形，如图1-1：实测的晶胞中分子链方向上的重复周期尺寸

7、（等同周期）c值为0.2534nm，这同C—C键的键长（0.154nm）和键角（109.5°）计算得到的隔开一个CH2基团的两个碳原子之间0.252nm一致。不同种类的聚乙烯具有不同的热和力学性能。聚乙烯通常是白色的半透明聚合物，一般的聚乙烯的密度范围是从0.91～0.97g／cm3，聚乙烯的密度受主链的形态所支配，支链越少越可堆积成紧密规整的结晶结构。常使用的聚乙烯产品有：极低密度聚乙烯(VLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(1J,DPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。图1-2列出了它们在分子链构象上形象性的