土工合成材料在工程中起到排水反虑、防渗、加筋、隔离、防护和减载等作用，这些作用以不同形式的产品来实现的。同一种材料布置在同一位置可能起到多种作用，例如路堤和软基之间的土工布起到隔离、排水和加筋作用；另外，同一部位的相同要求，例如渠道防渗，既可以采用土工膜又可以使用膨润土防水毯，应用时按主要目的设计，按主要功能选材。应用的目的有两个：一是是工程项目更加安全可靠，二是节省工程成本，使其更加经济。

　　土工布

　　1）不同材料间的隔离。路基和地基之间；铁路路基及道碴之间；填埋场和碎石基层之间；土工膜和砂质排水层之间；地基和路堤土之间；地基和基础桩之间；人行道、停车场和运动场地下面；级配较差的滤层和排水层之间；土坝的不同区域之间；用在新旧沥青层之间。

　　2）加筋和防护材料。用在路堤、铁路、填埋场和运动场地的软基上；用于制作土工包；用于路堤、土坝和边坡的加筋；作为在岩溶地区的基础加筋；提高浅基础的承载力；在基桩承台上加筋；防止基层土将土工膜刺破；防止填埋场内的杂质或石料层将土工膜刺破；由于高的摩擦阻力，可导致复合土工膜上更好的坡面稳定。

　　3）反滤。在路面和机场道路的碎石基层下或铁道道碴下;在碎石排水层周围;在地下穿孔排水管周围;在产生沥滤液的填埋场下面;制作拦土篱和防雪栏;用在挡土墙的回填土和墙面板空隙间或在回填土和石笼墙面间;保护土工网，防止土粒侵人;保护土工复合材料，防止土粒侵入。

　　4）排水。作为土坝的垂直和水平排水系统;软基预压堤底的水平排水;作为地下水平排水的截水沟;用在挡土墙后的排水;用在铁路道碴或运动场地下面的排水;用于土工膜下的排水和排气;在霜冻敏感区作为地下毛细水上升的阻隔层;旱地盐碱液流动的毛细管阻隔层;作为铰接混凝士块护坡的基层。

　　土工膜作为防渗材料应用非常广泛，下面主要来说一下土工膜在水利、环境、岩土工程和交通方面的应用：

　　用作渠道、围堰、堤坝、水库、废液池、太阳池、和事故油的防渗衬垫；垃圾填埋场底部衬垫和顶部封盖层；地下垂直防渗墙；自溃堤的上游面防渗；隧道内的防水衬层；作为水库的浮动覆盖层防止污染和蒸发；防止建筑物下面的水分上升的屏障；防止在敏感土地区的水入渗；制作土工长管袋作挡水围堰；在沥青铺面下做防水层。

　　抗剪强度因为膨润土水化后，抗剪强度急剧下降，它们的面层和底层间容易产生相对滑动。特别是当膨润土防水毯铺在斜坡上时，抗剪强度极低，容易形成潜在滑动面。

　　1)膨润土防水毯在于态时抗剪强度最高，在湿态自由膨胀条件下最低，湿态正应力限制下的抗剪强度介于中间。

　　2)水化液的类型对膨润土防水毯的内部剪切强度有影响，但是比起其他因素的影响较小。用蒸馏水水化后的膨润土防水毯的内部抗剪强度最低。

　　3)在任何情况下，针刺明显地提高了膨润土防水毯的抗剪强度。并且膨润土防水毯达到极限抗剪强度时针刺膨润土防水毯比未加筋的膨润土防水毯产生的位移要大。

　　4)膨润土水化，以及膨润土挤入无纺织物孔隙或挤出有纺织物间隙都会使膨润土防水毯的表面和土或与其他士工合成材料的界面抗剪强度下降。因此，界面强度应根据现场条件测量。

　　(5)刺破强度，膨润土防水毯相对较薄，使用膨润土防水毯时往往要考虑膨润土防水毯的抗刺破强度并按试验规程测试。尽管膨润土防水毯较易被刺破，但是由于膨润土防水毯中膨润土的作用，其自我愈合能力极强。

　　膨润土防水毯能在拉伸、局部下陷、干湿和冻融循环条件下，保持极低的透水性。同时，它还具有安装简易、成本低、节约空间和防渗性能强及自意性等优点。与压实性粘土相比有一些特殊的优势。

　　（1）柔性很好 在张拉应变达20%的情况下，膨润土防水毯的渗透率增加很小，几乎保持不变，而处在相同应变下的压实性粘土和土工膜，其水利渗透系数会急剧增加。

　　（2）)占用的空间小 如作等容量的渠道衬垫时，用膨润土防水毯比用压实性粘土土方开挖量小。这是因为用与膨润土防水毯的水力渗透系数等效的膨润土防水毯要厚得多。同样，膨润土防水毯用作垃圾填埋场衬垫，可增加有效容量。

　　(3)自我愈合能力强 土工织物被刺破后，织物内的膨润土又能回拢自我愈合，而且，上下层土工织物在针刺或缝合纤维的作用下也约東了膨润土的迁移，进一步提高了其自我愈合功能。

　　(4)抗干湿循环能力强 膨润土防水毯产品在受热后会出现干缩脱水的现象，但当给其重新注水后，由干缩脱水产生的裂缝就会马上闭合，其渗透系数又回到原先的

　　(5)抗冻融循环能力强』 有学者曾在一个大油罐内对三种CCL产品进行多次冻融循环的水力渗透试验，结果发现试验中的各种膨润土防水毯产品至少在经过三个冻融循环后，其渗透系数不会明显提高。

　　(6)施工方便 膨润土防水毯比压实性粘土与土工膜连接方便，安装简易，施工起来速度快，节约了工期和成本。

　　防渗作用是土工膜主要的功能。一般情况，土工膜应该是既不透水又不透气的，但由于制造工艺存在缺陷等原因，常用的土工膜不是绝对不能渗透的，而且土工膜与实际士体(或其他材料)相接触时，在长时期的水头作用下能否保持其防渗性也是值得关注的问题。由于接触面不平整，土体颗粒粗糙以及土体局部变形较大等方面的原因，在高水头作用下土工膜有可能被刺破、撕裂，从而失去或减弱其防渗性能，因而有必要进行相应的防渗试验。

　　土工膜的渗透性通常用渗透系数或透水率来表示。前者的优点是便于和土体的渗透系数相比较，但土工膜的渗透系数一般都是很小的，其厚度也很小，其渗透性用透水率更能够充分地反映出来。因为对水库或渠道来说漏一点水影响不大，但对环境工程中污染源的隔离层来说，对渗漏量的要求要严格得多。

　　土工膜的渗透系数是随土工膜所承受的正压力而变化，总的趋势是随压力的增加而减少。如果土工膜承受大的压力(水头或覆盖层荷载)或者其接触层的土粒较粗(较粉粒粗)时，土工膜很容易被刺破而丧失其防渗能力。在此情况下进行耐水压试验是必要的。耐水压试验是在土工膜与实际土体相接触的条件下逐步增加水的压力直到土工膜被刺破漏水为止。所以耐水压试验在特定条件下比土工膜的渗透试验更为重要。

　　当土工布与土体相接触并存在渗流的情况下，土工布的排水和反滤作用是同时存在不可分割的两种作用。水从土体中渗出并流入土工布时，土工布既要畅通地排去入渗的水量，又要保护土体不至产生有害的渗透变形。因此，排水和反滤又经常是矛盾的，例如就滤层的孔径来说，排水方面希望孔径大点为好，而反滤方面则可能希望它小一些更合适。

　　实际工程中常采用无纺土工布，因无纺土工布既能沿织物平面在其内部排水又能在垂直平面的方向反滤，它能更好地兼顾排水反滤两种作用，有时为了兼顾其他作用，也有采用有纺织物的。当要求大的排水能力时，可用土工复合排水材料，例如塑料排水带、排水网、软式排水管和土工织物包裹塑料丝囊等材料和结构。

　　土工网垫是一种三维结构控制水土流失的坡面防护土工合成材料，又称土工垫或三维植被网。

　　土工网垫的设计从产品应用的角度考虑主要有四点

　　一定的抗拉强度，以增强植被根部系统：

　　一定的厚度，以提高坡面固土、固草籽能力;

　　一定的柔韧性，以使其在不平坡面能与坡面良好接触性，

　　一定的耐老化性，以使其在岩面、沙漠或植被未建立起来时，不会在短期内被老化侵蚀。

　　从应用的场合和经济的角度考虑，土工网垫可设计成不同强度、厚度、单位面积质量的规格，以使其在经济合理的情况下，用于挖方边坡、填方边坡、缓坡、陡坡、岩石边坡、风化岩边坡、土质边坡、沙坡等的防护。单丝热粘结型土工垫是通过改变单丝粗细、排叠厚度来设计不同规格的;土工网垫主要是通过改变菱形网、双向拉伸网的不同复合层数来设计不同规格的。

　　土工垫的抗老化性设计主要是通过添加一定比例的炭黑母料来实现的，因此土工网垫基本上都是黑色的，对于有其他颜色要求的，一定要加入一定量的光稳定剂来实现其抗老化性。

　　渗滤液调节池的作用是储存渗滤液。渗滤液是一种高浓度高污染液体，不能污染土壤和地下水，否则会对环境造成严重的破坏。因此，防止渗滤液对环境造成污染是作为重要的部分。防渗系统是防止渗滤液污染的重要设施。

　　HDPE土工膜是人工合成材料中最常用的防渗材料。HDPE具有优异的温度适应性、可焊接性、耐候性和良好的抗老化、耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性能及抗穿性能。因此，特别适合在地下工程、采矿工程、垃圾填埋场、污水或废渣处理场作为防渗漏材料。我过20世纪90年代初开始采用HDPE土工膜做为垃圾填埋场防渗的主要材料。HDPE土工膜除了用作垃圾填埋场库底和侧壁的防渗系统的主要材料之外，还广泛用来做封场覆盖系统的主要防渗层和渗滤液调节池的防渗衬垫。

　　HEPE土工膜的主要特征如下：化学性能稳定，垃圾渗滤液不会对其构成威胁；低渗透性，确保地下水和雨水渗透液不会渗透衬垫，甲烷气体不会溢出排放系统；抗紫外线性能稳定，HDPE土工膜中的炭黑加强了抗紫外线能力。

　　HDPE土工膜的性能特点如下:

　　1、HDPE土工膜是一种柔性防水材料，具有很高的防渗系数（1×10-17 cm／s）。

　　2、HDPE土工膜具有良好的耐热性和耐寒性，其使用环境温度为高温110℃；低温-70℃ 。

　　3、HDPE土工膜具有很好的化学稳定性能，能抗强酸、碱、油的腐蚀是好的防腐材料。

　　4、HDPE土工膜具有很高的抗张力强度，使它具有很高的抗拉强度能满足高标准工程项目需要 。

　　5、HDPE土工膜具有很强的耐候性，有很强的抗老化性能，能长时间裸露使用而保持原来的性能 。

　　6、HDPE土工膜采用三个单独的进料器，每层不同的配料都能够具有独特的性能，提高了HDPE土工膜的工程S性能。

　　7、HDPE土工膜的整体性能，HDPE土工膜有很强的抗拉强度与断裂伸长率，使HDPE土工膜能够在各种不同的恶劣地质与气候条件下使用。

　　8、HDPE土工膜采用优质原生塑料与碳黑粒子不含任何防腐剂。

　　防渗作用是土工膜的主要功能，土工膜不仅用于水利工程还用于一般水池或渠道的防渗，有时还用化学成分较为复杂的溶液或工业废弃物的存储工程中。土工膜应用于不同的防渗工程中，其所选用的厚度也是不同的，土工膜的厚度有两方面的要求来确定。一是控制渗漏量，加厚的土工膜可以减小水利梯度从而减少其渗透量；另一方面是控制在水压作用下不至于被底部土粒刺穿漏水。

　　根据第二个要求，土工膜的厚度取决于膜材所受水压的大小、下垫层粒径、以及膜材本身的弹性模量和允许拉应力大小。

　　在现代水库或蓄水池底部包括防渗铺盖的防渗膜厚度的选择，应考虑防渗膜边坡与下界面承受不平衡的摩擦力，从而导致土工膜内产生拉应力。考虑到蓄水池水压压强，如果水深在2m左右，可以使用0.75mm或者0.75mm以上的土工膜防渗；如果蓄水池水深在4m左右，可以使用1.0mm或者1.0mm以上的土工膜防渗；如果蓄水池水深在8m左右，则应使用1.2mm或者1.2mm以上的土工膜防渗。具体的蓄水池防渗土工膜厚度应以实际情况确定。

　　垃圾填埋场专用土工膜是多种土工膜种类中的一种，其主要原料是有高密度聚乙烯构成，现在我们常用的垃圾填埋场土工膜主要是环保型土工膜和美标土工膜，两种标准的土工膜，因为要求指标不同，添加的原料也各不相同，其力学指标也有很大差异。

　　固体废弃物垃圾填埋一般是利用山坳、开挖过的矿山等进行填埋防渗。填埋场的防渗层上都是要填埋成千上万吨的垃圾，所以一般采用1.5mm以上厚度的HDPE防渗膜，幅宽也应大于6米，减少焊缝。因为时间证明，填埋场的渗漏70%出现在焊缝处，坡面可采用糙面土工膜，增加摩擦系数，是可用容积发到最大化。

　　长期以来，由于垃圾的腐蚀和位移造成的不均匀沉降的问题一直困扰着垃圾填埋场的封场。用于封场的土工膜必须能适应这种不均匀沉降，而不至于使填埋场毁坏。目前应用较广泛的是高密度聚乙烯HDPE土工膜。其优点是：防渗性能好，土工膜本身是不透水的，它的渗水主要是因为板材成形工艺中造成的针孔、微隙，渗透系数不超过10-10 cm/s，大大低于黏土，施工时，仅需铺设1~3mm的土工膜就可满足防渗要求，节约了填埋空间；土工膜的抗拉伸性能与合成的材料有关，但都比黏土要好，对填埋场不均匀沉降的敏感性远小于黏土。

　　HDPE土工膜应用于生活垃圾填埋场、工业垃圾填埋场、危废弃物填埋、尾矿填埋、废渣场填埋、尾矿山防渗等固废、危废填埋项目。

　　双糙面土工膜是指两面都有粗糙纹路的土工膜，其国家指标只有城建标准一个，一般厚度在0.2-2.0mm之间。

　　糙面HDPE土工膜具有优异的温度适应性，可焊接性，耐候性和良好的抗老化性、耐化学腐蚀性、耐环境应力开裂性能及抗戳穿性能。糙面土工膜是新型的防渗材料。单糙面、双糙面等HDPE土工膜增加摩擦系数，具有防滑功能，更加适用于陡坡及垂直防渗，提高工程稳定性。

　　膨润土防水毯是一种人工防渗材料，有两层土工织物之间夹膨润土层组成，膨润土防水毯的防渗主要是利用膨润土遇水膨胀的性质，膨胀后的膨润土的渗透性大大降低，在土工织物的约束下，膨润土防水毯 可达到良好的防渗效果，同时具有较好的施工性能和耐久性；而且膨润土层的顶部的土工织物还起着隔离、排水和反滤的作用 。

　　膨润土防水毯在垃圾填埋场中广泛应用于防渗衬垫，有三种方式：

　　1）直接铺在衬垫土工膜之下，其上的土工膜万一被刺破，膨润土防水毯用于防止渗滤液从漏洞外流；

　　2）直接铺在土工膜之上，用于保护土工膜，防渗作用其次；

　　3）铺在集流坑或坑内台处作为补充挡水体。

　　膨润土防水毯一般以第一种方式的用途较为广泛。

　　膨润土防水毯作为一种防渗材料可单独用于渠道防渗和地下储油罐的防渗层。

　　（1）膨润土防水毯在渠道防渗工程中的应用 膨润土防水毯作为渠道底部及边坡衬里用于防渗。

　　膨润土防水毯用于渠道防渗效率高、成本低、抗冻性能好，可以在我国北方和西北缺水地区推广应用，配合置于下方的砂垫排体或土工泡沫可减轻基土湿胀干缩和冻胀的影响。

　　（2）油罐事故油池垫层 膨润土防水毯用作单层衬垫的另一个应用是用作储油罐事故油池的衬垫，其目的是当管道爆裂或者是油箱泄漏时，膨润土防水毯能包住储油罐中的液体。

　　当膨润土防水毯的上覆层中间可能存在侵蚀液体时，要对膨润土防水毯预先水化。例如，当膨润土防水毯的上覆土是是石灰石时，石灰滤液中的钙离子和镁离子可能进入钠基膨润土而与之发生离子交换，从而增大膨润土防水毯中膨润土的渗透性。

　　当膨润土防水毯用作单层衬垫时，一般要做如下工作:

　　1)对渠道覆盖膨润土防水毯的材料可能具有不同糙率，应计算流速;膨润土防水毯L用作包容物时，对水和溶液，都要做吸附和穿透时间的分析。

　　2)边坡处，要计算所有可能存在的滑动面的内部和表面抗剪强度。

　　3)选用与膨润土防水毯相邻的上部和下部材料时，要考虑其可能对膨润土防水毯造成的刺

　　破、撕裂和膨润土的损失。

　　4)选用地基和回填材料时，要仔细考虑膨润土防水毯的安装可行性。

　　路面结构的裂缝大致分为两:由于温度和湿度变化产生的温度裂缝和重复荷载作用下的疲劳裂缝。通常的维修方法死在原来裂缝的沥青面上加铺沥青罩面层。但是用一段时间后，原有的裂缝会反射到新铺的沥青面层上，这一过程比预期的要快。为了防止裂缝较快的反射，只能采用较厚的沥青层。另一种方法是用土工合成材料防治路面反射裂缝，其目的是为里延长沥青罩面层的寿命。

　　尽管土工合成材料施工简便，但是如果铺设不当还是会影响使用效果。例如，土工合成材料在铺设过程中被刺破、融化和铺设时表面褶皱，都起不到隔离应发挥的作用。下面我们来说一下利用土工布防治道路反射裂缝的罩面施工步骤：

　　1）平整场地，应先修复原有路面的破坏，6mm以下的裂缝可以用液体裂缝填充物填充，大于6mm的裂缝用沥青混合料填充，并清扫表面，保持干燥。

　　2）喷洒沥青黏合剂刮出过多的粘合剂，气温过低或路面潮湿不要喷洒沥青粘合剂。

　　3）沥青粘合剂应根据温度不同在0.5-4小时内喷洒完成，土工布的铺设应在其后立即进行，用较硬的扫帚是土工布与原地面粘结。出现褶皱和折叠应剪开放平。搭接25-75mm，搭接处应刷上粘合剂。透过土工布的多余粘合剂可用撒一些砂子并扫除的方法吸走。

　　4）沥青混合料的摊铺应在土工布铺完后尽快进行。混合料温度约为150度，不超过165度。摊铺机移动应小心，避免挂起和损坏土工布。

　　膨润土防水毯可以用于垃圾填埋场的顶部作为填埋场封盖层的一部分，即复合封盖层。但用于底部和周围边坡作为防渗衬垫不同的是，作为复合封盖层要，考虑不均匀沉降。

　　设计中要考虑以下问题：

　　1）计算水在复合封盖层中的渗流速度。

　　2）考虑边坡膨润土防水毯在短期和长期荷载条件下的内部和表面抗滑东稳定性

　　3）在锚沟处对膨润土防水毯进行张拉应力分析。

　　4）评定膨润土防水毯在不均匀沉降下的水力渗透性。

　　5）考虑膨润土防水毯的上部和下部材料时，要防止膨润土防水毯被刺破、撕裂和膨润土的损失。

　　6）防止流失的膨润土污染接缝。

　　7）设计地基和回填土材料时要考虑膨润土防水毯安装的可行性。

　　在蓄水池上覆盖土工膜有下列作用：减少水分的蒸发（最多可减少84%），减少用于消毒的氯气用量（对于饮用水库），减少控制藻类生长的化学剂的用量（对于饮用水库），减少空气污染（对于盛装化学物质的水流），减少了排污和清洁的要求，减少人畜溺水的可能，减少水体污染的可能，保护水体防止有人蓄意破坏等。

　　显然，可以建造一个刚性的覆盖层，但造价太高。如果用土工膜作为水面的覆盖层相对成本低、结构简单，可以有悬挂式和浮动式两种。对于跨度小于5m的水池可以采用悬挂式，而对于跨度大于5m的水库，可以采用浮动式。

　　1、悬挂式 悬挂式常常用在边墙为木板、混凝土或钢板的小型蓄水池上。土工膜固定在侧壁上部的边缘，呈悬线形。上部固定是一个关键问题，因为当水位低于上覆膜的最低点时，固定外应力较大。同时，还要排除膜面积雨和积雪，加之风荷载的作用。

　　2、浮动式 膜的四周固定在池壁顶部，池内无水时，膜铺于池的底部，在膜上一定的位置固定有配对漂浮物和重力块，前者使膜浮于水面，后者形成一定形状的集水沟，收集雨水，在用泵排走。

　　膨润土防水毯是一种新型的土工合成材料。它能在拉伸、局部下陷、干湿和冻融循环条件下，保持极低的透水性。同时，它还具有安装简易、成本低、节约空间和防渗性能强及自愈性等优点。

　　1）柔韧性好 在张拉应变达20%的情况下，膨润土防水毯的渗透率增加很小，几乎保持不变。

　　2)占用的空间小 如作等容量的渠道衬垫时，用膨润土防水毯比用粘土土方开挖量小。这是因为用与膨润土防水毯的水力渗透系数等效的粘土要厚得多。同样，膨润土防水毯用作垃圾填埋场衬垫，可增加有效容量。

　　3)自我愈合能力极强 土工织物被刺破后，织物内的膨润土又能回拢自我愈合，而且，上下层土工织物在针刺或缝合纤维的作用下也约東了膨润土的迁移，进一步提高了其自我愈合功能。

　　(4)抗干湿循环能力强 膨润土防水毯产品在受热后会出现干缩脱水的现象，但当给其重新注水后，由干缩脱水产生的裂缝就会马上闭合，其渗透系数又回到原先的低值。

　　(5)抗冻融循环能力强 有学者曾在一个大油罐内对三种CCL产品进行多次冻融循环的水力渗透试验，结果发现试验中的各种膨润土防水毯产品至少在经过三个冻融循环后，其渗透系数不会明显提高。

　　(6)施工方便 膨润土防水毯与土工膜连接方便，安装简易，施工起来速度

　　快，节约了工期和成本。

　　正是这些优点使膨润土防水毯在防渗工程中具有广阔的应用前景。

　　吊挂式隧道专用防水板是一种新型隧道专用防水材料，实现无穿通钉施工悬吊式排挂一次性完成，可大大简化传统防水材料在隧道中的施工难度，提高铺设质量和铺设效率。缩短工期，大幅度降低工程综合造价，具有很强的市场竞争优势。

　　产品系列

　　分离式防水板：土工布与吊带土工膜板分层铺设

　　复合式防水板：土工布与土工膜整体复合，点式、条式复合、产品边缘留有拼接焊缝，并且土工布上备有吊带，可在现场整体铺设，一次性完成。

低价土工布

　　产品规格

　　涤纶针刺土工布：100-800g/m2

　　PE/EVA/ECB/ECD合成树脂卷材厚度：0.8、1.0、1.2、1.5、2.0mm

　　产品幅宽：0.5-6.2m

　　产品长度：按用户要求

　　使用范围

　　铁路隧道、公路隧道、涵洞、地铁、工矿及各类市政地下工程

　　用土工膜垂直截渗墙可进行堤坝地基的防渗，在透水层深度不超过20m，并且透水层土的粒径不是太大（例如小于15cm）的条件下，它能有效的截断渗流的路径。大致的施工过程为：用水冲法、抓斗法或锯槽法挖沟，安装土工膜，回填。这在浅沟中容易做到，但大多数情况为深沟，为了防止坍塌，必须用膨润土泥浆护壁。对深沟土工膜的安装可采用下面的方法：如果是单层膜，在膜下附重物如铁棒等使之下沉：也可在膜中夹一层平板，一起插入沟中，在把平板抽出，形成双层膜的防渗系统。不管单膜还是双层膜，厚度都不小于0.5mm。回填土一般在膜的上游侧进行，先少量粘土，在放砂土。

　　土工膜的施工非常关键，也是要求非常科学严谨的一种工种。

　　首先施工前，要做非常详尽的施工方案，和应急预案。

　　再有土工膜铺设前的基础面一定要符合要求。基础密实度大于93％。

　　铺设工的穿着，重型机械的交叉施工等环节一定遵照方案执行。

　　焊接完毕要做真空压力测试。

　　具备特种防渗专业施工资质，或者防水施工资质，拥有全套的施工器械，丰富的施工经验，周密的施工方案，严谨的真空检测，才能确保施工安全成功。