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《土工合成材料加筋土结构应用技术指南》出版发行
【字体: 】  【发布日期:2016-11-11 09:00】  【来源:】  【作者:】  【点击次数:
    为了进一步推广应用土工合成材料加筋土技术,满足广大设计、施工、科研人员和生产厂家的需求,中国土工合成材料工程协会加筋专业委员会组织多名专家共同编写的《土工合成材料加筋土结构应用技术指南》于2016年9月由人民交通出版社出版发行。该指南的出版将为推动土工合成材料加筋土技术的工程应用,提升我国加筋土结构的技术水平发挥重要作用。
    土工加筋技术历史悠久,可追溯到距今5000多年前。自20世纪60年代法国工程师Henri Vidal提出现代加筋土理论以后该技术得到了快速发展,已广泛应用于土木工程建设中的各行业领域,取得了显著的社会、经济和环保效益。自1998年之后,我国各行业相继出版了土工合成材料应用的相关技术标准、规范和手册,对主要加筋土结构的设计应用等进行了规定和指导,为我国土工合成材料加筋土结构的应用起到了积极的推动作用。但上述文献涉及的加筋土结构材料要求、设计过程及施工技术偏于简化,为了进一步推广应用土工合成材料加筋土技术,满足广大设计、施工、科研人员和生产厂家的需求,中国土工合成材料工程协会加筋专业委员会组织了有关高等学校、研究院、设计院和国内五家具有设计能力的土工合成材料加筋材料生产企业等有关专家共同编写《土工合成材料加筋土结构应用技术指南》,作为国内相关技术标准、规范和指南的补充,2016年9月由人民交通出版社出版发行。
    本指南由中国土工合成材料工程协会加筋专业委员会的主要骨干委员编写而成,经全体编写者一年多的不懈努力,召开了数次编制会议,形成初稿并经编委会互审后,提交专家进行初审,根据专家初审意见讨论修改形成第二稿,由主编再对第二稿进行复审,再经编委会讨论并进行适当调整和补充后定稿。本指南收集了国内各行业的相关技术标准以及国际流行的主要相关规范与指南,对各种主要加筋土结构的设计、施工、应用等进行了较为详细的介绍,并对工程设计及数值模拟中相关参数的选择给出了参考值,总体上内容丰富,可满足工程设计、施工、材料生产以及相关研究人员参考和应用。
2014年5月在成都召开指南编制工作启动会
2015年7月在湖北宜昌召开指南编制工作会议
2016年2月在湖南长沙召开第四次指南编制工作会议
    本指南具有以下特点:一是具备实用性。内容上注重联系实际,以工程应用与推广为宗旨,同时也为相关的科学研究提供实用的技术参考;二是具备全面性。内容上以主要的加筋土结构为对象,涉及加筋材料类型及其特性、各种结构详细的设计方法、施工技术及质量控制;三是具备先进性。内容上不仅反映国内外最新的标准、规范和指南,还介绍了该领域最新的相关研究成果,充分体现国内外该领域当前达到的水平。
    本指南共分10部分,首先从加筋材料产品、加筋材料性能和加筋土结构等三方面定义了相关术语;在绪论中简要概述了土工合成材料的发展及其种类、加筋土结构及其发展以及本指南编制的目的与内容;第一章从加筋材料的类型、工程特性、筋土界面摩擦特性、主要加筋材料产品指标以及加筋土结构设计主要参数建议值等方面分析了加筋土结构材料及其特性;第二、三、四章分别对加筋土边坡、加筋土挡墙、加筋垫层路堤等主要加筋土结构的设计计算、施工技术及质量控制方法进行了详细叙述,并对国内外规范或指南的相关规定进行了分析和评价;第五章介绍了加筋土结构工作性能的现场监测技术、传感器选择与布置原则。同时,在书后附有数值计算在加筋土结构设计中的应用、加筋土挡墙其他设计方法简介和加筋土结构典型工程案例等三个附录,为读者进一步了解加筋土结构的数值计算、国外加筋土结构的设计方法、及加筋土结构的工程应用提供了借鉴参考。
    需要指出的是,由于目前我国岩土工程的设计理论体系主要以容许应力法为主,虽然有些行业标准采用了极限状态法的思想或在不同程度上应用了分项修正系数,但由于各相关参数仍存在模糊不清的地方,还需做大量的工作,因此本指南提供的设计方法以容许应力法为框架。由于极限状态法是岩土工程设计的发展方向之一,在本指南附录二中简单列举了英国、北美等国家或机构相关极限状态设计方法,可供读者参考。土工合成材料加筋土结构作为一种新的应用技术,目前技术理论上有些还不够成熟,设计理论落后于工程实践,对于一些设计准则上存在不同的观点,计算方法带有一定的经验性,希望读者在使用时结合工程情况及行业要求因地制宜地选用或参考。
    在本指南的筹划、启动、大纲制定、内容编写及审阅过程中得到了我国土工合成材料加筋领域的老专家王正宏教授、包承纲教授、李广信教授、蔡英教授、师新明教授、束一鸣教授等给予的指导和帮助,在此表示感谢。
 
    清华大学李广信教授为本指南作序
    土工加筋具有极久远的历史。古老的中华文明主要是农耕文明,生活与生产首先遇到的问题就是防洪。最新的考古发现表明,距今5000多年前的良渚文化时期,先人们用茅草裹泥,芦苇绑扎形成类似今天的草袋装土的“草裹泥”块体,将其纵横砌筑,修坝筑墙。约4100年前著名的大禹治水期间,曾用“息壤以凐洪水”,据考,所谓的息壤就是竹笼一类的加筋土结构,用以筑坝、拦洪、堵口与护岸,“开九州,通九道、陂九泽、度九山”,终于战胜了洪水。
    至今尚在发挥巨大效益的都江堰工程,始建于2000多年前的秦代。其主要的治水工具与材料就是属于加筋土的石笼、杩槎、羊圈、条排等。汉武帝为了抵御匈奴,运送粮草,从长安出发,横穿灞河,建造大汉漕渠,为了护岸防冲,在河岸上纵横铺设麻绳网,然后铺设鲜的柳条;上面铺一层碎石及碎砖瓦;再铺一厚层青泥膏;从一头卷成埽捆。最后逐个推下河岸,打桩固定,形成连续的护坡结构。在防洪工程中,汉武帝“自临决河,令群臣自将军以下,皆负薪填决河,…下淇园之竹以为楗”。可以想见,2000多年前,皇帝亲临决口,高级干部们身背薪柴,杂以碎石,打下竹桩,堵塞决口的紧张场面。到了宋代,则在治河工程中出现了一个专门的加筋土工种—埽工,并有了关于设计施工技术的专门著作。
考古发现表明,中华民族呈“多元一体”的格局,各地的古老文明几乎同时采用过加筋土筑墙建房。良渚的先民们会用“草裹泥”建房。现存的古长城遗址处仍可见一层土石,一层柴草的残墙。拉哈辫草房是东北人的筑房技术:首先以谷草等编成草辫,在泥浆浸泡,分层缠绕在木立柱上,形成外墙;然后再用麻刀泥抹平;房顶苫草为湿地产的小叶蔁,冬暖夏凉,坚固耐久,百年而不毁。
    国外岩土界通常说,1963年法国的工程师亨利•维达(HenriVidal)观察到鸟类利用泥和草筑巢,受到启发而发明了加筋土,这是十分无知与可笑的。远古人类可能观察到一些动物利用加筋土筑巢建坝而模仿,但那是在5千多年前,而不是5十年前。
    这些古老的加筋土工艺是古人类利用天然材料而产生与应用的,它是以经验的形式流传与继承的。千差万别的天然材料也不可能形成系统的技术。
    到了20世纪60年代,由于化工与高分子材料的发展,各种高强度、高模量、抗腐蚀的土工合成材料出现了,各种新产品按照人的期望不断涌现。它们规格统一,批量生产,指标一致,具有天然纤维材料不可比拟的优势。各种力学、数学、工程学知识也被应用于加筋土工程的设计;设计计算软件商业化;各种技术指南、手册被应用;规范、标准被颁布,这一切使加筋土成为一个独立的工程门类与科技学科。科技的发展也推动了工程的应用,土工合成材料的广泛应用使其成为继砖石、木材、钢材、水泥之后的第五大工程建筑材料,在水利、港口、公路、铁路建筑与市政工程门类中得到广泛应用。
    由于历史的原因,我国的土工合成材料加筋土工程应用于技术要比国际上先进国家晚十余年。但近30年是我国土木工程空前兴旺的时期,在基础建设和开拓土地工程中,土工合成材料及其加筋工程,因其良好的经济和社会效益受到欢迎。但与其相应的是科学技术落后于生产实践,在岩土工程界很多工程技术人员对于这种工艺与计算还很不熟悉,与国际间的交流不够,指导的文献资料不足,这就制约了其在工程中的合理应用。
    20世纪90年代早期,我国土工合成材料工程协会的老一代专家们编制了《土工合成材料工程应用手册》,为推广土工合成材料的工程应用起到巨大的推动作用。随后该协会的“加筋专业委员会”连续组织了5届全国加筋土学术会议,为介绍先进的设计计算方法,交流创新的科学研究成果,总结成功与失败的工程经验与教训,推广工程应用、培养年轻的科技人员和提升科技水平起到很大的作用。
    岩土工程是一门实践性与经验型很强的工程门类与学科。理论与实践的需要密切结合,也需要理论与实践两方面的创新。加筋土工程更需要的是方便与实用的工具与文献,这本《指南》的编写正是适应这一需要。
    参加编写的专家教授在这一领域具有丰富的知识与经验,他们一方面了解国内外有关的新进技术与文献,也具有亲自参与工程设计、施工、监测分析的实践。其中一些生产材料与产品的大型企业具有较高技术水平的工程技术人员,他们参与了工程设计与施工指导,积累了大量跟踪记录的工程案例,是国内推广应用土工合成材料加筋的非常重要的骨干力量。
    这本《指南》是在我国现行规范标准基础上编写的,参考了国外新近的技术与文献,也总结了我们自己的工程经验和科研成果。详细介绍了基本原理,设计步骤,材料参数,施工技术和监测方法。其中也含有很多代表性很强的工程案例、设计算例与数值计算方法。相信它将为推广土工合成材料加筋土的工程应用,提升我国加筋土的技术水平发挥显著的作用。
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