【文章內(nèi)容簡介】 本要求。5．1．4 在《公路排水設(shè)計規(guī)范》（JTJ O18）、《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTJ O13）、《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTJ O14）、《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTJ O12）《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTJ O26）等中，已對相應排水結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容作了明確規(guī)定，本節(jié)不再重復。士工合成材料用于過濾和排水多為增強和改善過濾結(jié)構(gòu)和排水結(jié)構(gòu)的過濾排水能力，因此本章只對土工合成材料的過濾和排水能力提出相關(guān)的計算方法和要求。5．2 過 濾 設(shè) 計5．2. 1 過濾設(shè)計以過濾準則為設(shè)計原則。過濾準則包括擋土準則、透水準則和淤堵準則三個方面，即要求土工合成材料既能擋土，又不致在長期使用條件下由于土中細粒流入產(chǎn)生過量淤堵而影響其透水性。5．2．2 荷載、滲流、被保護土質(zhì)情況等均會對土工合成材料的過濾性能產(chǎn)生影響，因此，根據(jù)實際工程情況，進行相應的滲透試驗或模型試驗，建立合適的過濾準則來選擇土工合成材料，對重要的工程或結(jié)構(gòu)是十分必要的。 重要的工程、結(jié)構(gòu)很難一概而論，因此，在此只原則性提出，沒有指明哪一級工程，哪一種結(jié)構(gòu)。 過濾準則的研究至今已有20多年的歷史，其間國內(nèi)外不斷提出許多新的和改進的過濾準則，發(fā)展趨勢由簡到繁，考慮的因素越來越多?？偟目磥?，靜荷單向水流下的過濾準則較為成熟，動荷或雙向水流下的過濾準則還處于研究階段。在此提出的三方面要求［式（5．2．2－1）～（5．2．2－3）］主要針對靜荷單向水流，即水總是從被保護土體流入土工合成材料的情況。 對靜荷單向水流下的過濾與擋土準則，具有代表性的在國內(nèi)工程中應用較多的是美國陸軍工程師團準則（也稱 Calhoun準則）、Giround準則和德國土力學及基礎(chǔ)工程學會準則（也稱Heerten準則）。三個準則一種比一種考慮的因素更多，更為周到合理。Giround準則考慮了被保護土顆粒級配情況和緊密情況；Heerteen準則則將被保護土分為有問題土和穩(wěn)定土兩大類，并考慮原土粒級配情況； Calhoun準則只將土簡單地分為粗粒土和粘粒土，用織物孔徑和土顆粒徑的大小對比來建立擋土準則。這三個準則中，Calhoun準則簡單，物理概念明確，在我國工程中得到廣泛使用。由于其一方面假定被保護土都是均質(zhì)的（不均勻系數(shù)Cu＜2），沒有考慮被保護土層可能形成天然濾層，在設(shè)計上偏于安全和保守，國內(nèi)許多工程的實踐經(jīng)驗認為在擋土方面是可靠的；另一方面，其土類的劃分標準與我國現(xiàn)行土工試驗規(guī)程劃分標準較一致，織物的等效孔徑試驗方法和取值與我國多數(shù)部門或工程實踐采用的方法、取值相近和相同?；诤唵?、便于應用、安全可靠、便于與現(xiàn)行方法標準銜接見方面考慮，選取Calhoun準則作為擋土準則。 在透水準則方面，目前常見的有兩種表述方式。其一是以等效孔徑和特征粒徑表示的準則，要求織物的孔徑大于某一數(shù)值，如O95＞d 15；其二是以滲透系數(shù)表示的準則，要求織物的滲透系數(shù)kg大于土滲透系數(shù)Rs的某一數(shù)值，如 kg＞Aks。美國聯(lián)邦公路局取 A=1～10，法國土工織物與土工膜委員會取A=（10 3 ～105）Tg（Tg 為織物厚度）。郭慶國（1992）研究了三種土工織物滲透系數(shù)隨壓力的變化，得出壓力由 O～1600kPa，滲透系數(shù)平均減少14. 8倍。綜合分析各研究情況，參考《土工合成材料工程應用手冊》的建議，認為對新的土工織物取 kg＞ 10ks比較合適。 在淤堵準則方面，美國陸軍工程師團曾利用不同種類的無粘性土和土工織物進行了梯度比試驗，得出GR≤3的梯度比準則。雖然國內(nèi)外一些研究者對具體的取值及試驗結(jié)果的實用性等提出異議，但目前它仍然是國際上判斷織物淤堵的一項通用指標，可在一般工程設(shè)計中應用。對于比較重要的工程，仍以采用長期的滲透試驗來確定更可靠。 對動荷及雙向水流下的過濾準則，盡管也提出了一些研究成果，但由于其受力條件及水流情況的復雜性，始終未得出比較通用的過濾準則。一般認為，由于這兩種情況使土工織物所處環(huán)境更為惡劣，對織物濾層的要求應更為嚴格，而且以采用較厚的無紡織物并與砂層相結(jié)合的措施較為合適。 對公路工程而言，雙向水流情況較少（一般僅在沿河護坡工程及沿河擋土工程中遇到），動荷作用也不大，因此，沒單獨提出要求。在沿河擋護工程中，土工織物濾層不會單一暴露在外，而往往是其上有塊石或混凝土塊覆蓋層。據(jù)王殿武（1992）的研究結(jié)果，在此條件下，可取O90＜（2．5～10）d90，這一要求比 Calhoun準則要求還寬松些。因此，對公路工程中的雙向水流情況，靜荷單向水流的過濾準則也可參考采用。5．2．3 單純鋪設(shè)一層土工織物，在動荷作用下，不能阻止地基中的細粒上升，因此，在土工織物上下鋪設(shè)一層砂保護層和砂墊層。我國鐵道科學研究院楊燦文等根據(jù)我國南方各省的20多個試驗段結(jié)果提出了“應用聚合材料防止路基基床翻漿冒泥的原則和技術(shù)條件”，對織物濾層設(shè)計提出如下準則： 防止管涌：O95＜d85 保證滲透：d95＞d15 反濾均勻： O95＜2d50 除增加了反濾均勻要求外，其與本節(jié)所提出的過濾設(shè)計要求基本是一致的。公路的動載往往比鐵路小得多，因此，采用鐵科院的經(jīng)驗應當說對公路是偏于安全的。 5. 3 排 水 設(shè) 計5. 3．1 在公路工程中，排水系統(tǒng)往往由多種排水形式和結(jié)構(gòu)組成。土工合成材料作為一種排水體或排水結(jié)構(gòu)在排水系統(tǒng)中所起作用是局部的，因此，要求與排水系統(tǒng)中的其它排水結(jié)構(gòu)充分配合，完成排水功能。5．3．2 土工織物包裹碎石作為排水暗溝或滲溝、包裹帶孔管件作為排水暗溝時，主要起過濾作用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂礫過濾層。因此，要求其滿足過濾準則要求。5．3．3 由于土工織物包裹碎石作排水暗溝或滲溝主要起過濾作用，因此，暗溝或滲溝的尺寸、布設(shè)方式、間距、坡度等不能因設(shè)土工織物而改變，仍按相關(guān)規(guī)范的相應條款進行設(shè)計確定。5．3．4 影響道路翻漿的主要因素有土質(zhì)、水分、溫度、行車荷載及路面結(jié)構(gòu)等，其中水分、土質(zhì)、溫度是內(nèi)因，行車荷載和路面結(jié)構(gòu)是外因。翻漿的過程實質(zhì)上是水在地基土中轉(zhuǎn)移變化的過程。土工織物用于處治道路凍融翻漿主要起隔離和排水作用，能有效地切斷下部向上的毛細水的遷移。王澤田、洪有緯（ 1989）的工程試驗研究結(jié)果表明，最大含水量位置往往在路面下70cm～80cm處，符合路基冬季最大聚冰層位置，把土工織物設(shè)置于此位置，可取得較好效果。5．3. 5 塑料排水板是處治軟土地基的常用手段，其主要起排水、加速固結(jié)作用。在《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范 》（JTJO17）中已對此作了相應規(guī)定，故在此不再重復。5．3. 6 土工合成材料單獨使用時的排水能力有時是有限的，需同其它排水材料配合共同形成排水體，如外包土工織物的暗溝、滲溝以及擋墻后的排水層等，此時，土工織物主要起過濾作用，應滿足過濾準則的要求。排水體的位置、布置方式、材料、結(jié)構(gòu)形式等應參照相應規(guī)范進行設(shè)計，符合相應條款的要求。排水體斷面的尺寸可根據(jù)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確定。5．3．7 土工織物、塑料排水板等土工合成材料的排水能力與所受壓力和淤堵情況有較大關(guān)系。有試驗指出（速寶玉 1990），當壓應力達50kPa時，無紡織物的滲透系數(shù)與無壓時相比可減小一半左右；當壓應力達 30OkPa時，滲透系數(shù)為無壓時的1／6。 Bucher（1982）針對兩種無紡織物（聚脂針刺單位面積質(zhì)量為27Og／m 2，聚丙烯單位面積質(zhì)量為200g／m2）所進行的試驗結(jié)果為，壓力由10kPa增加到800kPa，兩種織物的導水率 分別降低了約12倍和4倍。各種土工合成材料在不同壓力下導水性能差異較大，因此，要求試驗確定導水率指標時應考慮實際受壓情況，得出較為可信的指標值。淤堵造成滲透系數(shù)降低直接影響土工合成材料的排水能力，陶同康（1989）根據(jù)室內(nèi)外織物濾層的淤堵試驗結(jié)果得出，淤堵前后織物的滲透系數(shù)之比 A＝kg／ks一般小于5；原聯(lián)邦德國方修土研究所資料為A＝1．3～88．9，其中A＜5占 31．25％，A＝5～10占31．25％，A＝