公路土工合成材料应用技术规范条文说明.docx
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公路土工合成材料应用技术规范条文说明
中华人民共和国行业标准
公路土工合成材料应用技术规范
JTJ／T019—98
条文说明
编制说明
1总则
2术语和符号
2．1术语
2．2主要符号
3路堤加筋
3．1一般规定
3．2材料选择与设计参数
3．3结构形式
3．4设计计算
3．5施工要点
4台背路基填土加筋
4．1一般规定
4.2土工合成材料的布设
4．3施工要点
5过滤与排水
5．1一般规定
5．2过滤设计
5．3排水设计
5.4施工要点
6路基防护
6．1一般规定
6．2坡面防护
6．3冲刷防护
7路面裂缝防治
7.1一般规定
7．2材料要求
7.3设计与施工要点
8施工质量管理及检查验收
8．1一般规定
8．2材料验收…
8.3试验段铺筑
8.5质量管理
参考文献
编制说明
本规范是根据交通部公路管理司交公路发〔1994〕1265号文件的精神要求编写的，旨在规范和推广土工合成材料在公路工程中的应用。
在得到编制本规范的通知后，即着手编写组的组织工作。
在广泛调查各单位研究应用土工合成材料的基础上，组成了以交通部重庆公路科学研究所为主编单位，长沙交通学院、河南省交通厅、江苏省交通科学研究所为参编单位的编写组。
编写组成立后，经历了编写初稿、召开征求意见会、函征专家意见、送审稿审查、报部审批等阶段的工作，于1998年底完成了本规范。
规范共8章25节，其内容基本上概括了土工合成材料在公路工程中应用的主要项目。
其中，第一章“总则”、第二章“术语和符号”、第三章“路堤加筋”、第五章“过滤与排水”由交通部重庆公路科学研究所编写；第四章“台背路基填土加筋”由长沙交通学院编写；第六章“路基防护”、第七章“路面裂缝防治”由河南省交通厅编写；第八章“施工质量管理与检查验收”由江苏省交通科学研究所编写。
整本规范的统稿与审稿由交通部重庆公路科学研究所承担。
在编写的初期，长沙交通学院对第三章“路堤加筋”提供了平面滑动稳定验算的一些资料。
规范对土工合成材料应用于工程的设计。
施工、质量检查与验收等都作了较为具体的规定。
土工合成材料包含的范围广泛，其工程应用是一项不断发展完善的新技术。
一方面新型材料不断推出，另一方面应用的领域不断扩展，应用的形式在不断更新，应用的实践和理论也存在较大差异。
有的项目实践较多，如“路堤加筋”，且建立了一套相对成熟的设计计算方法；有的项目虽在实践中广泛应用，也有相应的计算理论，但应用时很少进行设计计算，如“过滤与排水”；有的经实际应用反映出有较好的效果，但基本理论研究还不够成熟，目前还难以建立一套完整的设计计算方法，如“台背路基填土加筋”、“路面裂缝防治”、“路基防护”等。
针对这样的情况，在编制本规范时，我们对设计计算方法不够完善的尽量加以完善，对基础理论研究不够的侧重于介绍怎样应用，使能通过本规范促进不断的实践，加以进一步完善。
土工合成材料在工程中的应用往往只是一个工程的一项分项内容，因此，在使用本规范时应与相关规范配合使用。
对现行规范已编入的内容，如“加筋土挡墙”、“塑料排水板处理软基”、“排水流量的计算”等，为使内容不再重复，本规范未进一步涉及，应用时可参照相关规范执行。
本规范编制过程中，得到了许多单位和个人的大力支持和帮助，提供了许多宝贵的资料和意见，在此，编写组表示衷心的感谢。
在使用本规范过程中，对规范的意见和建议请函寄交通部重庆公路科学研究所（地址：
重庆市南岸五公里，邮编：
400067），以便在修订时参考。
1总则
1．0．1目前土工合成材料在公路工程上应用尚无相应的设计与施工部颁标准。
为促进这种材料的应用，使设计与施工有章可循，确保工程建设质量，满足生产实践的迫切需要，特制定本规范。
1．0．2本规范系交通部行业标准，主要针对交通系统的公路工程建设，其它类似工程结构应用土工合成材料可参照使用。
1．0．3土工合成材料所包含的种类很多，每一种合成材料的特点都不同，各有其适用条件和适用场合。
因此，应用土工合成材料时，必须根据应用目的和具体的工程结构进行材料选择。
选择的原则规定于各章节中。
土工合成材料对某些强酸性物和强碱性物反应较敏感。
国外有关试验表明：
聚丙烯材料浸泡在PH=12．3的氯化钙溶液中，强度降低约9．5％；浸泡在PH=3．O的硫酸溶液中，强度降低约12．2％；聚脂纤维带浸泡在pH=12．3的氯化钙＋0．03％FeSO4溶液中强度降低达25％，浸泡在pH＝10的CaCO3；溶液中强度降低约10％。
因此应对与土工合成材料直接接触的土料加以限制。
根据国外试验成果并参照《公路加筋土工程设计规范》条文说明第3．2.3条作出了此规定。
1．0．4，1．0．5土工合成材料的设计应符合安全、适用、经济的基本原则。
由于它有别于一般的土石方工程，因此，为达到预期的设计效果，应做好施工前的准备，精心施工。
1．0．6在一些工程中，土工合成材料往往发挥多种功能，如在软基上路堤底部设置土工织物，其兼有过滤、排水、加筋、隔离等多种功能，此时应视设置土工织物的目的和其发挥功能的大小确定相应的设计计算内容。
1．0．7为配合本规范的应用，规范土工合成材料参数测试方法，在编制本规范的同时，编制了《公路土工合成材料试验规程》（JTJ／T06O）。
在使用时，规范和规程应相互参照。
1．0．8土工合成材料应用于公路工程中，只是应用材料的变更以及由此而带来的某些结构型式变化。
对于公路工程中的一个完整结构，其设计、施工及有关测试方法尚应符合相关规范的规定。
2.1．2～2.1．17各术语的定义在目前没统一，因此，各条文的术语是根据一些文献以及编写组的理解而作出解释的。
土工网和土工格栅的最大区别在于强度上，为获得较高的强度，目前的工艺是要进行定向拉伸，因此，在定义土工格栅时强调了定向拉伸和强度。
玻纤网有的也称玻璃纤维土工格栅，具有较高的强度，但生产时不需定向拉伸，为与土工格栅所明确的定向拉伸相区别，在此称为玻纤网。
另对某些常用术语，如防护、排水以及一些有关土性等方面的术语由于已俗成，故未列入。
一些土工合成材料物理、力学。
水力学性质术语在《公路土工合成材料试验规程》（JTJ／T060）中列出，在此不再重复。
2.2主要符号
符号只列出了各章节共用的和出现频率较高的符号，对公式推导中以及已俗成的符号未列出。
有关土工合成材料性能的符号尽可能与《公路土工合成材料试验规程》（JTJ／T060）统一。
3路堤加筋
3.1一般规定
3．1．1土工合成材料应用于路堤加筋，其主要作用在于提高路堤的稳定性。
尽管有工程证实，土工合成材料对路堤的沉降特别是不均匀沉降有一定的减少或调节作用，但这一作用的效果有待进一步认识。
3．1．2土工合成材料加筋路堤对地基的承载力有一定的要求。
一方面是为了保证路堤的稳定，另一方面地基承载力影响着加筋路堤的高度，再一方面是为了控制路堤的沉降。
加筋后，路堤具有一定的刚度，其地基的承载力可一般扩大基础估算。
地基的处理方法很多，在实际工程中只能根据具体情况确定处理方案，故作了条文的规定。
3．1．3填方的压实是保证加筋发挥作用的关键，只有具有良好压实的填方，才能保证土工合成材料与土之间具有足够的摩擦力。
当填料是粘性土时，压实更为重要。
3．2材料选择与设计参数
3．2.1土工合成材料种类繁多，土工织物在国内的应用已比较普遍，国内有多家厂家生产，近年来土工格栅和士工网国内也能生产。
通过对国内有关产品试验成果的分析，可得出在纵多的土工合成材料中，以非织造（无纺）土工织物和土工网强度最低，在同等应变下土工格栅强度最高。
由于对单纯加筋目的，主要要求的是土工合成材料的强度，且目前各类土工合成材料价格相差无几，因
是根据加筋效应和坡面防护的要求，参照国外经验而提出的，尤其对陡坡路堤。
3．3．5一般路堤施工时，边坡附近1．5m范围内土体压实较困难。
为使土工合成材料能有效发挥作用，作了条文的规定。
3.3．6地基为软基时，土工合成材料设于路堤底部更有利于加筋效果的发挥。
3．4设计计算
3．4．1加筋路堤的设计有多方面的内容，条文仅列出主要内容。
3．4．2加筋路堤均须进行设计计算。
稳定计算和锚固长度计算是设计计算的两个主要内容；沉降计算虽然也是路堤设计的一项重要内容，但目前尚难在沉降计算中考虑加筋的作用，因此如需进行沉降计算，可采用分层总和法而不计加筋作用。
3．4．3稳定安全系数的取值是一个较复杂的技术经济问题，就目前而言还没有一个公认的合理方法确定安全系数。
一般认为安全系数不仅应和采用的稳定计算模式相联系，而且还应和采用的计算参数配套。
我国《公路路基设计规范》规定的最小安全系数为1.25；我国铁路路基设计规范规定的安全系数为1.05～1．15；我国港工规范的安全系数值，根据强度指标的不同取1.1～1.5；国外推荐的安全系数值，则根据安全等级的不同取为1.05～1.5。
综合国内外有关资料，可得出对边坡安全系数的取值有如下特点：
1）建议的安全系数值多在1．05～1．50范围；
2）造成生命财产损失、风险高的边坡的安全系数取值大于风险低的边坡；
3）要求长期保持稳定的边坡较要求短期保持稳定的边坡的安全系数取值大；
4）安全系数的取值应考虑所采用的计算方法及试验资料的可靠性。
显然，安全系数取得过高工程将不经济，综合国内外有关建议结果并参照我国公路设计有关规范，拟定了条文之值。
3．4．4，3．4．5加筋路堤的稳定计算方法大多在条分法的基础上派生，由于条分法有多种计算模式，使得加筋路堤的稳定计算也就有多种模式，为与公路有关规范相配合和相适应选择了这种模式。
3．4.6由条文中图3．4.6－1和3．4.6－2经力平衡条件可导出条文中的公式。
3．4．7土工合成材料必须有一定的锚固长度方能发挥加筋的作用，条文公式由力平衡条件导出。
条文同时规定了土工合成材料的最小锚固长度。
3．4．9对加筋路堤须进行边坡防护。
如防护采用传统的方法，则《公路路基设计规范》（JTJ013）已有相应的设计方法和要求；如采用土工合成材料防护，则本规范有专门的章节，故作了条文的规定。
边坡种草是当今的发展趋势，因此在有条件时尽量采用植草皮的方法。
对条文中图3．3．1－1所示的结构形式，采用植草皮的方法更为经济有效。
3．4．10鉴于土工合成材料加筋路堤在国内应用不多，为指导设计人员的设计实施，条文给出了加筋路堤设计的一般步骤。
加筋路堤的设计靠手工是难以完成的，需应用计算机程序来完成。
3．5施工要点
3．5．1土工合成材料加筋路堤的施工，主要在于保证合成材料能充分发挥作用，因此条文将它作为基本原则予以强调。
3．5.2目前国产土工合成材料纵、横两个方向的强度并不一致，一般纵向强度较高。
而作为路堤，其边坡坍滑多表现为侧向移动，此时将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向更有利发挥其强度高的优势。
3．5.3土工合成材料的联接有绑扎、缝合、粘合等方法，一般对土工格栅及土工网采用绑扎方法，而对土工织物多采用缝合法和粘合法。
根据一些工程经验，当采用绑扎法时，一般每隔10cm～15cm应有一绑扎节点，且为使搭接处的强度满足要求，搭接长度一般不小于10cm，在受力方向搭接至少应有两个绑扎节点。
当采用缝合法进行联接时，一般采用工业用缝纫机，缝接长度在20cm左右。
粘合法很难保证联接质量，因此在工程中最好少采用。
由于各种联接方法的联接质量受施工影响较大，因此条文未作具体规定，仅给出了联接质量要求。
3．5．4土工合成材料在铺设时，如有褶皱将不利于效果的发挥。
在工程中为保证土工合成材料的铺设质量，常采用插钉等固定方法，当然也可采用其它固定方法。
3．5.5铺设土工合成材料的土层表面如有坚硬凸出物则易穿破土工合成材料，从而使单位宽度的土工合成材料强度降低，因此在铺设土工合成材料前，应先将场地整平好。
对土料粒径的限制，是为使土工合成材料不被坚硬凸出物穿破和使铺设层填土表面平整的保证措施。
3．5．6土工合成材料摊铺好后应立即用土料填盖。
目前大部分土工合成材料由合成化工原料制成，这种材料受阳光等紫外线照射易于老化，为此条文规定铺好后的土工合成材料两天内应覆盖；当然如无紫外线照射，则可适当延迟覆盖时间。
3．5．7土工合成材料加筋路堤，其土体填筑质量不应因加筋而有所放松，这是为发挥加筋作用、保证路堤稳定的必须要求，在此予以强调。
3.5．8规定此条的目的在于保证土工合成材料不致因机械施工而受到损伤。
3.5．9～3.5．10条文规定目的在于充分发挥土工合成材料的加筋效果，以使土工合成材料铺设尽量拉紧和不受损坏。
软土地基如直接用重型机具碾压，易破坏土体结构强度和使土工合成材料变形，为预防不良后果的出现，作了条文的规定。
3．5．11边坡防护应和路堤填筑同步进行，当施工难以达到时应采取必要的临时措施，如对土工合成材料涂刷沥青等，实际工程中也可采取其它更有效的技术措施。
该项成果经鉴定后，又在长沙至湘潭、深圳至汕头、楚雄至大理等3条高速公路的12座桥台上进行了推广应用。
工程实践证明，采用土工网加筋构造物台背的路基填土对减少构造物与路基之间的不均匀沉降确有明显的效果，故在本规范中编入了这一研究成果。
采用土工合成材料加筋构造物台背的回填土主要是利用土工合成材料与构造物之间的锚固力以及与回填土之间的嵌锁力和界面摩阻力，将结构物与回填土联为一体，以增强其整体性，减少两者之间的不均匀沉降。
但是，在回填土中，采用土工合成材料加筋并不能提高地基的承载力，也不能有效地阻止地基的沉降。
因此，只有当地基具有足够的承载力，在填土自重荷载与交通荷载的联合作用下，不致破坏而产生大的沉降时，土工合成材料加筋才会产生明显的效果。
4．1．2目前在工程试验中获得成功的试验桥台高度一般在4m～12m之间，故将土工合成材料加筋适宜的桥台高度定为5m～10m。
4．1．3到目前为止，采用土工合成材料加固过路构造物台背填土的试验桥台均采用的是CE131型Netlon土工网，故条文中所规定的加筋材料的特性参数是参照Netlon土工网提出的，其它强度更高的土工合成材料亦可用作加筋材料。
4．1．5土工合成材料与填料之间的界面摩阻力是保证加筋效果的关键因素，是选择加筋材料的主要依据，应该通过试验确定。
因此，在条文中只提出了相对要求，而未给出具体的数值范围。
4．2土工合成材料的布设
4.2．2土工合成材料铺网间距的计算公式（4．2．2）是通过对桥台加筋材料及土体三者之间相互作用的力学特性和变形特性进行系统的理论分析后提出的理论公式。
事实上，如果忽略土体及土工合成材料水平方向的位移而假
5过滤与排水
5．1一般规定
5．1．1土工合成材料本身具有一定的排水与过滤功能，有时为满足设计要求或为了增强、更充分地发挥其排水与过滤功能，往往与其它材料配合（如土工织物与砂石料配合）共同形成良好的排水体或过滤体。
本条列出土工合成材料作为过滤体和排水体的一些主要应用场合。
在公路工程中，应用的场合还很多，在此，仅以示列予以说明。
5．1．2土工合成材料的范围很广，本条对具有过滤和排水功能的土工合成材料种类作出原则选定，以便选择材料时参考。
5．1．3土工织物用于过滤和排水，在施工中以及使用期内不可避免会受到外力的作用，因此，要求其具有一定的强度。
表5.1．3摘自美国AASHTODesignation：
M288－96DRAFT1995，对照我国生产的土工织物性能指标，大部分厂家的产品当单位面积质量达到300g／m2～50Og／m2时，能满足表中要求，故在此引用了这一基本要求。
5．1．4在《公路排水设计规范》（JTJO18）、《公路路基设计规范》（JTJO13）、《公路沥青路面设计规范》（JTJO14）、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJO12）《公路隧道设计规范》（JTJO26）等中，已对相应排水结构设计的有关内容作了明确规定，本节不再重复。
士工合成材料用于过滤和排水多为增强和改善过滤结构和排水结构的过滤排水能力，因此本章只对土工合成材料的过滤和排水能力提出相关的计算方法和要求。
5．2过滤设计
5．2.1过滤设计以过滤准则为设计原则。
过滤准则包括挡土准则、透水准则和淤堵准则三个方面，即要求土工合成材料既能挡土，又不致在长期使用条件下由于土中细粒流入产生过量淤堵而影响其透水性。
5．2．2荷载、渗流、被保护土质情况等均会对土工合成材料的过滤性能产生影响，因此，根据实际工程情况，进行相应的渗透试验或模型试验，建立合适的过滤准则来选择土工合成材料，对重要的工程或结构是十分必要的。
重要的工程、结构很难一概而论，因此，在此只原则性提出，没有指明哪一级工程，哪一种结构。
过滤准则的研究至今已有20多年的历史，其间国内外不断提出许多新的和改进的过滤准则，发展趋势由简到繁，考虑的因素越来越多。
总的看来，静荷单向水流下的过滤准则较为成熟，动荷或双向水流下的过滤准则还处于研究阶段。
在此提出的三方面要求［式（5．2．2－1）～（5．2．2－3）］主要针对静荷单向水流，即水总是从被保护土体流入土工合成材料的情况。
对静荷单向水流下的过滤与挡土准则，具有代表性的在国内工程中应用较多的是美国陆军工程师团准则（也称Calhoun准则）、Giround准则和德国土力学及基础工程学会准则（也称Heerten准则）。
三个准则一种比一种考虑的因素更多，更为周到合理。
Giround准则考虑了被保护土颗粒级配情况和紧密情况；Heerteen准则则将被保护土分为有问题土和稳定土两大类，并考虑原土粒级配情况；Calhoun准则只将土简单地分为粗粒土和粘粒土，用织物孔径和土颗粒径的大小对比来建立挡土准则。
这三个准则中，Calhoun准则简单，物理概念明确，在我国工程中得到广泛使用。
由于其一方面假定被保护土都是均质的（不均匀系数Cu＜2），没有考虑被保护土层可能形成天然滤层，在设计上偏于安全和保守，国内许多工程的实践经验认为在挡土方面是可靠的；另一方面，其土类的划分标准与我国现行土工试验规程划分标准较一致，织物的等效孔径试验方法和取值与我国多数部门或工程实践采用的方法、取值相近和相同。
基于简单、便于应用、安全可靠、便于与现行方法标准衔接见方面考虑，选取Calhoun准则作为挡土准则。
在透水准则方面，目前常见的有两种表述方式。
其一是以等效孔径和特征粒径表示的准则，要求织物的孔径大于某一数值，如O95＞d15；其二是以渗透系数表示的准则，要求织物的渗透系数kg大于土渗透系数Rs的某一数值，如kg＞Aks。
美国联邦公路局取A=1～10，法国土工织物与土工膜委员会取A=（103～105）Tg（Tg为织物厚度）。
郭庆国（1992）研究了三种土工织物渗透系数随压力的变化，得出压力由O～1600kPa，渗透系数平均减少14.8倍。
综合分析各研究情况，参考《土工合成材料工程应用手册》的建议，认为对新的土工织物取kg＞10ks比较合适。
在淤堵准则方面，美国陆军工程师团曾利用不同种类的无粘性土和土工织物进行了梯度比试验，得出GR≤3的梯度比准则。
虽然国内外一些研究者对具体的取值及试验结果的实用性等提出异议，但目前它仍然是国际上判断织物淤堵的一项通用指标，可在一般工程设计中应用。
对于比较重要的工程，仍以采用长期的渗透试验来确定更可靠。
对动荷及双向水流下的过滤准则，尽管也提出了一些研究成果，但由于其受力条件及水流情况的复杂性，始终未得出比较通用的过滤准则。
一般认为，由于这两种情况使土工织物所处环境更为恶劣，对织物滤层的要求应更为严格，而且以采用较厚的无纺织物并与砂层相结合的措施较为合适。
对公路工程而言，双向水流情况较少（一般仅在沿河护坡工程及沿河挡土工程中遇到），动荷作用也不大，因此，没单独提出要求。
在沿河挡护工程中，土工织物滤层不会单一暴露在外，而往往是其上有块石或混凝土块覆盖层。
据王殿武（1992）的研究结果，在此条件下，可取O90＜（2．5～10）d90，这一要求比Calhoun准则要求还宽松些。
因此，对公路工程中的双向水流情况，静荷单向水流的过滤准则也可参考采用。
5．2．3单纯铺设一层土工织物，在动荷作用下，不能阻止地基中的细粒上升，因此，在土工织物上下铺设一层砂保护层和砂垫层。
我国铁道科学研究院杨灿文等根据我国南方各省的20多个试验段结果提出了“应用聚合材料防止路基基床翻浆冒泥的原则和技术条件”，对织物滤层设计提出如下准则：
防止管涌：
O95＜d85
保证渗透：
d95＞d15
反滤均匀：
O95＜2d50
除增加了反滤均匀要求外，其与本节所提出的过滤设计要求基本是一致的。
公路的动载往往比铁路小得多，因此，采用铁科院的经验应当说对公路是偏于安全的。
5.3排水设计
5.3．1在公路工程中，排水系统往往由多种排水形式和结构组成。
土工合成材料作为一种排水体或排水结构在排水系统中所起作用是局部的，因此，要求与排水系统中的其它排水结构充分配合，完成排水功能。
5．3．2土工织物包裹碎石作为排水暗沟或渗沟、包裹带孔管件作为排水暗沟时，主要起过滤作用，代替传统的砂砾过滤层。
因此，要求其满足过滤准则要求。
5．3．3由于土工织物包裹碎石作排水暗沟或渗沟主要起过滤作用，因此，暗沟或渗沟的尺寸、布设方式、间距、坡度等不能因设土工织物而改变，仍按相关规范的相应条款进行设计确定。
5．3．4影响道路翻浆的主要因素有土质、水分、温度、行车荷载及路面结构等，其中水分、土质、温度是内因，行车荷载和路面结构是外因。
翻浆的过程实质上是水在地基土中转移变化的过程。
土工织物用于处治道路冻融翻浆主要起隔离和排水作用，能有效地切断下部向上的毛细水的迁移。
王泽田、洪有纬（1989）的工程试验研究结果表明，最大含水量位置往往在路面下70cm～80cm处，符合路基冬季最大聚冰层位置，把土工织物设置于此位置，可取得较好效果。
5．3.5塑料排水板是处治软土地基的常用手段，其主要起排水、加速固结作用。
在《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJO17）中已对此作了相应规定，故在此不再重复。
5．3.6土工合成材料单独使用时的排水能力有时是有限的，需同其它排水材料配合共同形成排水体，如外包土工织物的暗沟、渗沟以及挡墙后的排水层等，此时，土工织物主要起过滤作用，应满足过滤准则的要求。
排水体的位置、布置方式、材料、结构形式等应参照相应规范进行设计，符合相应条款的要求。
排水体断面的尺寸可根据土工合成材料的排水能力和其它排水措施的排水能力共同确定。
5．3．7土工织物、塑料排水板等土工合成材料的排水能力与所受压力和淤堵情况有较大关系。
有试验指出（速宝玉1990），当压应力达50kPa时，无纺织物的渗透系数与无压时相比可减小一半左右；当压应力达30OkPa时，渗透系数为无压时的1／6。
Bucher（1982）针对两种无纺织物（聚脂针刺单位面积质量为27Og／m2，聚丙烯单位面积质量为200g／m2）所进行的试验结果为，压力由10kPa增加到800kPa，两种织物的导水率分别降低了约12倍和4倍。
各种土工合成材料在不同压力下导水性能差异较大，因此，要求试验确定导水率指标时应考虑实际受压情况，得出较为可信的指标值。
淤堵造成渗透系数降低直接影响土工合成材料的排水能力，陶同康（1989）根据室内外织物滤层的淤堵试验结果得出，淤堵前后织物的渗透系数之比A＝kg／ks一般小于5；原联邦德国方修土
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