一种复合土工织物及排水加固结构的制作方法

本实用新型涉及土工建筑技术领域，具体是涉及一种复合土工织物及排水加固结构。

背景技术：

复合土工布又称复合土工织物，它是土工合成材料中的一员，在加筋土结构的施工中，常常用到复合土工布。加筋土结构包括填埋场上覆盖的加筋土封层、软土上的加筋路堤、加筋陡坡、化工储罐的加筋地基垫层、含盐量高的加筋路基等等。

现有的复合土工布，如公告号为cn204136518u的专利公开了一种复合土工布，包括第一短纤土工布层和第二短纤土工布层，在第一短纤土工布层和第二短纤土工布层之间通过针刺方式固定有机织土工布层，其中，第一短纤土工布层和第二短纤土工布层为无纺土工布，机织土工布层为有纺土工布。虽然有纺土工布具有较高的抗拉强度、高cbr顶破强度、低断裂延伸率的优点，但是将有纺土工布设置在两层无纺土工布之间，有纺土工布与无纺土工布通过纤维连接。复合土工布在使用过程中，有纺土工布与地面直接接触，纤维容易断裂容易使有纺土工布和无纺土工布剥离。而且，现有的复合土工布只有当土壤饱和、存在水力梯度沿平面驱动水时，复合土工布才能实现排水，当土壤中的水分饱和时，土壤强度已降至最低水平，存在安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的是提供一种具有良好的土壤吸水排水能力和较长使用寿命的复合土工织物。

本实用新型的第二目的是提供一种既能加固软饱和土又能排水以改善软饱和土力学性能的排水加固结构。

本实用新型的第三目的是提供一种能以排水性能较差的天然材料作为回填材料的排水加固结构。

本实用新型的第四目的是提供一种用于强降雨和入渗地区加固土陡坡和土墙的排水加固结构。

本实用新型的第五目的是提供一种能收集泄漏液体的排水加固结构。

本实用新型的第六目的是提供一种打破地下水毛细上升、防止盐分在路基层积聚的排水加固结构。

为了实现上述的第一目的，本实用新型提供的一种复合土工织物，包括从上至下依次设置的上层织物层、中层织物层和下层织物层，上层织物层为吸排水土工布，吸排水土工布包括第一经纱和第一纬纱，第一经纱和/或第一纬纱内含有芯吸纤维，第一经纱和第一纬纱之间形成多个第一穿孔；中层织物层为土工滤网，土工滤网设有多个第二穿孔；下层织物层为加筋土工布，加筋土工布上设有多个第三穿孔，第二穿孔的孔径分别大于第一穿孔的孔径和第三穿孔的孔径，第一穿孔、第二穿孔和第三穿孔相互导通。

由上述方案可见，通过在复合土工织物的上层设置芯吸纤维，使得复合土工织物具有较高横向渗透率，在不饱和土壤及饱和土壤条件下，复合土工织物能吸取土壤里的水分并将水分沿横向排放，使得土壤含水量明显减少，以增加土壤的抗剪强度，有利于加固土壤，提高土结构的稳定性；通过在复合土工织物的中层设置土工滤网，使得复合土工织物内部具有良好的面内水流能力和较高的孔隙率，有利于提高水分的排放速度；通过设置第二穿孔的孔径分别大于第一穿孔的孔径和第三穿孔的孔径，第一穿孔和第三穿孔用于过滤上下两侧的土壤颗粒，防止土壤颗粒进入复合土工布的内部，影响复合土工布的排水能力；通过在复合土工布的下层设置加筋土工布，用于与地面直接接触，由于加筋土工布具有较高的抗拉强度、高cbr顶破强力、低断裂延伸率的优点，复合土工布在长期使用过程中，不会轻易破裂、损坏，有利于提高复合土工布的使用寿命。

进一步的方案是，中层织物层采用低压缩性聚合物材料制成的实心圆芯纱编织而成。

由上述方案可见，采用实心圆芯纱编织土工滤网，使得土工滤网具有较低压缩性和较高孔隙率，在高覆盖层应力情况下，大孔经土工布的压缩变形很小，有利于保证复合土工布的排水能力。

进一步的方案是，上层织物层、中层织物层和下层织物层通过机械连接结构连接，机械连接结构至少包括以下的一种：缝合连接、聚合物铆钉铆接。

由上述方案可见，通过设置机械连接结构将上层织物层、中层织物层和下层织物层牢靠地连接在一起，有利于各层之间相互紧固、防止剥离、分层。

进一步的方案是，上层织物层、中层织物层和下层织物层的长度相等；上层织物层宽度方向的两侧上分别设有第一折弯部，第一折弯部与中层织物层的侧壁连接；下层织物层宽度方向的两侧分别设有第二折弯部，第二折弯部与中层织物层的侧壁连接。

由上述方案可见，通过设置第一折弯部和第二折弯部分别与中层织物层的侧壁连接，有利于进一步提高各层之间的连接强度，防止层与层之间相互剥离，也有利于防止复合土工织物在存放、运输或施工过程中各层从复合土工布的侧边向中心剥离，有利于保证复合土工布的使用寿命。

为了实现上述的第二目的，本实用新型提供的排水加固结构，包括地面平台层、围栏部和填料层，围栏部设置在地面平台层上，围栏部和地面平台层之间形成容纳腔，填料层设置在容纳腔内，排水加固结构还包括第一排水加固层和第二排水加固层，第一排水加固层和第二排水加固层均采用如上述所述的复合土工织物制成，第一排水加固层设置在容纳腔的底部并位于围栏部和填料层的下方，第一排水加固层的端部凸出容纳腔之外，第二排水加固层设置在容纳腔的侧壁上，第二排水加固层的两端穿过围栏部凸出容纳腔之外。

由上述方案可见，通过在容纳腔底部设置第一排水加固层且第一排水加固层的两端凸出容纳腔之外，有利于从填料层的底面吸走水分并排放至容纳腔之外，有利于降低填料层的含水率，当填料层的含水率降低时，填料层逐渐固结，以提高填料层的剪切强度和材料刚度；通过在容纳腔侧壁设置第二排水层且第二排水层的两端凸出容纳腔之外，有利于从填料层的侧壁吸走水分并排放至容纳腔之外，有利于提高排水效率，缩短填料层的固结时间。

为了实现上述的第三目的，本实用新型提供的排水加固结构，包括软土地基层、施工平台层、排水通道和路堤填料层，施工平台层位于软土地基层的上方，路堤填料层位于施工平台层上，排水通道穿过施工平台层插入软土地基层内，排水加固结构还包括第三排水加固层，第三排水加固层采用如上所述的复合土工织物制成，第三排水加固层位于软土地基层和施工平台层之间，第三排水加固层的端部凸出施工平台层之外。

由上述方案可见，施工平台层路堤填料层的水分一方面可通过排水通道排至地面，另一方面可通过第三排水加固层向路堤两侧排放，即使路堤填料层为排水性能较差的天然材料时，也能通过第三排水加固层主动吸走水分来降低路堤填料层的含水率，来达到路堤加固作用。传统的路堤填料层均为粗砂或砾石，采用本实用新型的排水加固结构，路堤填料层并一定是粗砂或砾石，还可以是排水性能较差的中砂或疏浚弃土等材料，有利于为路堤填料层的排水材料提供更多选择空间。

为了实现上述的第四目的，本实用新型提供的排水加固结构，包括原状土、回填土、多个加筋织物层和多个土袋，原状土上设有第一平面和第一倾斜面，回填土设置在第一平面上并与第一倾斜面邻接，多个土袋沿回填土的高度方向排列设置在背向第一倾斜面的一侧上，多个加筋织物层沿回填土的高度方向排列设置在回填土内并与土袋连接，排水加固结构还包括第四排水加固层、两个第五排水加固层和多个第六排水加固层，第四排水加固层、第五排水加固层和第六排水加固层均采用如上述所述的复合土工织物制成，第四排水加固层设置在第一倾斜面上，两个第五排水加固层设置在回填土的底部和顶部，第六排水加固层位于两个第五排水加固层之间，第六排水加固层与加筋织物层间隔排列设置，位于下部的一个第五排水加固层与第四排水加固层连接并导通，第五排水加固层和第六排水加固层的端部分别经过土袋凸出在回填土之外。

由上述方案可见，通过在第一倾斜面上设置第四排水加固层，用于排走靠近第一倾斜面的回填土的水分，防止坡地渗水，提高回填土的强度，使得回填土紧密牢靠地与第一倾斜面连接；通过设置两个第五排水加固层，位于下部的第五排水加固层能切断地下水位毛细上升并及时排走水分，降低底部回填土的含水率，保持底部回填土的强度；位于上部的第五排水加固层可排走地面浅层的水分，减少表面润湿情况，减小地面雨水的渗入量；通过设置多个第六排水加固层，可逐层排走渗入回填土深处的水分，降低回填土的含水率，提高回填土的强度。本实用新型通过对回填土各个部位设置排水加固层，使得回填土内各部位的水分均得到及时排放，起加固作用，有利于提高回填土的整体强度，防止降雨时发生坍塌意外事故。

为了实现上述的第五目的，本实用新型提供的排水加固结构，包括地面支持层、基础垫层和储罐，储罐通过基础垫层设置在地面支持层上，地面支持层上设有集水沟，集水沟位于基础垫层的外侧；排水加固结构还包括两个第七排水加固层，第七排水加固层采用如上述所述的复合土工织物制成，两个第七排水加固层上下排列地设置在基础垫层内并位于储罐的下方，第七排水加固层的端部穿出基础垫层与集水沟连通。

由上述方案可见，通过在储罐的下方设置第七排水加固层，若储罐发生泄漏，泄漏出来的液体在两个第七排水加固层的双重作用下，沿横向排放至集水沟中，方便进行泄漏检测和安全排除，防止液体渗入地面；第七排水加固层还能为基础垫层提供额外的机械强度，使其在地面上形成更大的荷载分布区，减少地面的差异沉降。

为了实现上述的第六目的，本实用新型提供的排水加固结构，包括从上至下依次设置的路面结构层、路基层和含盐地基层，排水加固结构还包括第八排水加固层，第八排水加固层采用如上述所述的复合土工织物制成，第八排水加固层位于路基层和含盐地基层之间，第八排水加固层的端部凸出路基层之外。

由上述方案可见，通过在路基层和含盐地基层之间设置第八排水加固层，一方面能有效隔断地下水毛细上升，防止地下水中的盐分进入并积聚在路基层内，防止侵蚀埋在路基层中的混凝土管、钢管等埋置件，有利于保证路基层的强度和寿命；另一方面能第八排水加固层还可为路基层提供额外的机械强度，防止路基层差异沉降。

附图说明

图1是本实用新型复合土工织物实施例的结构图。

图2是本实用新型排水加固结构实施例一的结构图。

图3是本实用新型排水加固加固实施例二的结构图。

图4是本实用新型排水加固加固实施例三的结构图。

图5是本实用新型排水加固加固实施例四的结构图。

图6是本实用新型排水加固加固实施例五的结构图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

复合土工织物实施例

参见图1，本实施例的复合土工织物包括从上至下依次设置的上层织物层11、中层织物层12和下层织物层13。其中，上层织物层11为吸排水土工布，上层织物层11包括第一经纱和第一纬纱，第一经纱和/或第一纬纱包括基本纱线和芯吸纤维，芯吸纤维沿基本纱线的延伸方向分布在基本纱线上。芯吸纤维是指具有芯吸作用的纤维，在第一经纱和/或第一纬纱中添加芯吸纤维能使复合土工织物具有吸水排水功能，这里的吸水排水功能主要指水分沿基本纱线的延伸方向从基本纱线的第一端向第二端排水。芯吸纤维至少选自以下的一种：聚酯、聚乙烯醇、玻璃、聚乙烯、聚酰胺。第一经纱和第一纬纱采用斜纹编织结构编织而成，第一经纱和第一纬纱之间形成有众多第一穿孔，第一穿孔的两端分别贯穿上层织物层11的上下两侧。上层织物层11自身具有透水性，因此水分一部分通过第一穿孔穿过上层织物层11，另一部分在芯吸纤维的作用下沿平行于上层织物层11的方向排出。

中层织物层12为土工滤网，中层织物层12包括第二经纱和第二纬纱，第二经纱和第二纬纱采用平纹编织结构编织而成，第二经纱和第二纬纱之间形成有众多第二穿孔，第二穿孔的两端分别贯穿中层织物层12的上下两侧，第二穿孔的等效孔径为2mm至3mm。第二经纱和第二纬纱均采用低压缩性聚合物材料制成的实心圆芯纱制成，该低压缩性聚合物优选为聚丙烯。实心圆芯纱的截面为圆形，采用实心圆芯纱制成的第二经纱和第二纬纱经编织后，能使中层织物层12具有较高的孔隙率，并能提高中层织物层12的面内水流能力，以减少水分沿垂直于复合土工织物方向的水流量。面内水流能力是指进入复合土工织物内部的水分，在上层织物层11的芯吸作用带动下沿平行于复合土工织物的方向，即沿径向和/或纬向流动。

下层织物层13为加筋土工布，加筋土工布为采用高模量纱线编织而成的高模量有纺土工布，高模量纱线可以为玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚酯长丝或其它高强聚合物纤维。加筋土工布的抗拉强度高，能防止土壤蠕变，能长久地保持反滤作用。加筋土工布与普通有纺布相比，普通有纺布虽然抗拉强度较高，但是其生产工艺使纱线交叉弯曲，纱线受力拉着后变形较大，会失去反滤作用。加筋土工布既增加了普通有纺布的抗拉强度，又很好地保持了无纺布的反滤作用，集反滤、固土、加强等功能于一身。下层织物层13上设有众多第三穿孔，第三穿孔的两端贯穿下层织物层13的上下两侧，第二穿孔的等效孔径分别大于第一穿孔和第三穿孔的等效孔径，第一穿孔、第二穿孔和第三穿孔相互导通，水分可穿过上层织物层11、中层织物层12和下层织物层13。

上层织物层11、中层织物层12和下层织物层13通过机械连接结构连接，机械连接结构至少包括以下的一种：缝合连接、聚合物铆钉15铆接。本实施例优选采用缝合连接和聚合物铆钉15铆接双重机械连接结构，具体的，在复合土工织物的两侧分别设有缝合线14，缝合线14将上层织物层11、中层织物层12和下层织物层13连接在一起。在复合土工织物的中部设置多个聚合物铆钉15，聚合物铆钉15穿过上层织物层11、中层织物层12连接在下层织物层13上。

上层织物层11、中层织物层12和下层织物层13的长度相等。上层织物层11宽度方向的两侧上分别设有第一折弯部16，第一折弯部16向中层织物层12方向延伸，第一折弯部16与中层织物层12的侧壁缝合连接。下层织物层13宽度方向的两侧分别设有第二折弯部17，第二折弯部17向中层织物层12方向延伸，第二折弯部17与中层织物层12的侧壁缝合连接。第一折弯部16和第二折弯部17可完全覆盖中层织物层12的侧壁，对应地，上层织物层11内的芯吸纤维设置在第一经纱上，使得水分能沿经向排走，避免发生第一折弯部16和第二折弯部17阻挡水分排走的现象。

排水加固结构实施例一

参见图2，本实施例的排水加固结构应用于在堆料区的有限空间内进行疏浚弃土材料加固及侧向排水。疏浚弃土材料如疏浚淤泥和粘土，材质非常软，不能承受结构载荷，疏浚弃土材料在使用前一般需进行加固。

本实施例的排水加固结构包括地面平台层21、多个围栏部22、多个填料层23、多个第一排水加固层24和多个第二排水加固层25，第一排水加固层24和第二排水加固层25采用如上述实施例的复合土工织物制成。第一排水加固层24沿水平方向设置在地面平台层21上，多个围栏部22上下堆叠地设置在第一排水加固层24上，最下部的围栏部22与第一排水加固层24之间形成一个容纳腔，疏浚弃土材料填充在该容纳腔内，形成一个填料层23。围栏部22可以为土袋，上下相邻的两个围栏部22之间沿水平方向设有第一排水加固层24，使得每一围栏部22内均形成一个容纳腔，疏浚弃土材料逐层填充至各个容纳腔内，各个第一排水加固层24的端部均凸出对应的容纳腔之外，方便逐层地对疏浚弃土材料同时进行加工和侧向排水。

第一排水加固层24位于上下相邻的两个第一排水加固层24之间。第二排水加固层25的中部沿围栏部22的表面设置并位于容纳腔的内侧壁上，第二排水加固层25的端部穿过围栏部22的上下两侧向容纳腔之外延伸。

在容纳腔的底壁、侧壁和顶壁上分别设有复合土工织物，通过主动吸走并侧向排走疏浚弃土材料内的水分，使得疏浚弃土材料的含水率降低，使疏浚弃土材料固化，以提高疏浚弃土材料的剪切强度和材料刚度，提高疏浚弃土材料的加固能力。

排水加固结构实施例二

参见图3，本实施例的排水加固结构应用于在软土地基上对路堤进行加固和侧向排水。路堤的底部排水及施工平台层一般采用粗砂或砾石制成，采用本实施例的排水加固结构还可采用排水性能较差的中砂或粘土等自然排水材料制作路堤。

排水加固结构包括软土地基层31、施工平台层32、路堤填料层33、第三排水加固层34和多个排水通道35，第三排水加固层34采用如上述复合土工织物制成。施工平台层32设置在软土地基层31上，第三排水加固层34水平设置在施工平台层32和软土地基层31之间，第三排水加固层34的端部凸出施工平台层32之外，第三排水加固层34能主动吸走路堤填料层33内的孔隙水并沿水平方向排出，有利于提高填料层的强度，实现路堤填料层33的加固。

一般地，路堤建设施工过程中，需创建一个稳定的施工平台层32，用于支持重型机械安装垂直布置的排水通道35，排水通道35穿过施工平台层32插入软土地基层31深处或直接插入至坚实的地下层。路堤的施工增加了软土地基层31的应力，导致软土地基层31的孔隙水压力增大，通过安装排水通道35将孔隙水排走，有利于实现软土地基层31的土壤强度快速增加和加速软土地基沉降。

排水加固结构实施例三

参见图4，本实施例的排水加固结构应用于陡坡和土墙的加固和侧向排水。

排水加固结构包括原状土41、回填土42、第四排水加固层43、两个第五排水加固层44、多个加筋织物层45、多个土袋46和多个第六排水加固层47，第四排水加固层43、第五排水加固层44和第六排水加固层47均采用上述的复合土工织物制成。

原状土41包括陡坡和地面层，陡坡倾斜设置在地面层上，陡坡面向底面层一侧设有第一倾斜面412，地面层上设有第一平面411，第一平面411与第一倾斜面412相交。回填土42设置在第一平面411上并与第一倾斜面412邻接，多个土袋46沿回填土42的高度方向排列设置在背向第一倾斜面412的一侧上。

两个第五排水加固层44设置在回填土42的底部和顶部上，第五排水加固层44的第一端经过土袋46凸出回填土42之外，第五排水加固层44的第二端向第一倾斜面412方向延伸。位于底部上的第五排水加固层44与第一平面411直接接触，用于直接切断地下水位毛细上升。位于顶部上的第五排水加固层44上覆盖有一层较薄的回填土42，用于及时侧向排走回填土42表面润湿的水分。

加筋织物层45和第六排水加固层47沿回填土42的高度方向间隔排列在两个第五排水加固层44之间。加筋织物层45和第六排水加固层47均位于回填土42背向第一倾斜面412的一侧上，加筋织物层45和第六排水加固层47的各自第一端均向上弯折形成安装腔体48，多个安装腔体48上下堆叠，土袋46设置在安装腔体48内。加筋织物层45的第二端和第六排水加固层47的第二端均向第一倾斜面412方向延伸，加筋织物层45的延伸长度大于第六排水加固层47的延伸长度，第五排水加固层44的延伸长度大于第六排水加固层47的延伸长度。第五排水加固层44的第二端和第六排水加固层47的第一端分别经过对应的土袋46凸出在回填土42之外。

第四排水加固层43设置在第一倾斜面412上，位于下部的第五排水加固层44的第一端与第四排水加固层43的下部连接并导通，使得第四排水加固层43排走的水分经过第五排水加固层44排出至回填土42层之外。位于上部的第五排水加固层44的第二端端部与第四排水加固层43的端部连接。

在降雨过程中，部分雨水渗入回填土42，渗入的雨水经过第五排水加固层44和多个第六排水加固层47，在第五排水加固层44和多个第六排水加固层47的侧向排水作用下，雨水向回填土42的侧壁排出，防止雨水积聚在回填土42内部，便于提高回填土42的强度。

在陡坡上，地下水位由高向低渗透，降雨会增加地下水渗流，使得回填土42底部的含水率增加，通过设置第四排水加固层43与第六排水加固层47导通，用于快速排出陡坡上的地下水，降低回填土42底部的含水率，提高回填土42的强度。

在地面层上，在土壤毛细作用下，地下水位会上升，设置第五排水加固层44能打断地下水位上升并及时排走地下水，防止地下水进入回填土42内，提高回填土42的强度。

排水加固结构实施例四

参见图5，本实施例的排水加固结构应用于储罐53基础垫层52的加固和侧向排水。储罐53为存储有碳氢化合物或石化产品的储罐53。

本实施例的排水加固结构包括地面支持层51、基础垫层52和储罐53，储罐53通过基础垫层52设置在地面支持层51上。基础垫层52内部可填充砂土或砾石，基础垫层52的表面设有坚硬的防水层，如混凝土层，以防止雨水进入基础垫层52内。储罐53的底部嵌入基础垫层52内，地面支持层51上设有集水沟54，集水沟54位于基础垫层52的外侧。在竖直方向上，集水沟54的所在高度低于基础垫层52。

排水加固结构还包括两个第七排水加固层55，第七排水加固层55采用上述复合土工织物制成，两个第七排水加固层55上下排列设置在基础垫层52内并位于储罐53的下方。两个第七排水加固层55之间间隔预设距离，第七排水加固层55的端部穿出基础垫层52并与集水沟54连通。若储罐53发生泄漏，在两个第七排水加固层55的双重作用下，泄漏的液体被排出至集水沟54内，方便进行泄漏检测和安全排除。

采用本实施例的排水加固结构，无需在基础垫层52内部设置泄漏检测系统，施工操作简单、方便，还能节约成本。

第七排水加固层55沿水平方向布置，在下一个第七排水加固层55位于地面支持层51的表面上，有利于实现均布荷载，减少地面差异沉降，能长期保持基础垫层52的结构完整性。

排水加固结构实施例五

参见图6，本实施例的排水加固结构应用于在盐分高的地面上修建公路或铁路时，对路基层62进行加固和侧排水。

本实施例的排水加固结构包括从上至下依次设置的路面结构层61、路基层62和含盐地基层63，路面结构层61包括路面层611和基层612，路面层611位于基层612之上。排水加固结构还包括第八排水加固层64，第八排水加固层64采用如上述复合土工织物制成，第八排水加固层64位于路基层62和含盐地基层63之间，第八排水加固层64的端部凸出路基层62之外。第八排水加固层64可主动吸走路基层62内的水分并侧向排出路基层62之外，以提高路基层62的强度，实现加固作用。

路基层62内一般设有混凝土管、钢管65等埋置物，含盐地基层63内的地下水中含有盐分。在毛细作用下，含有盐分的地下水会上升渗入路基层62内，侵蚀混凝土管和钢管65等埋置物，影响路基层62的结构稳定性。第八排水加固层64可作为土壤水分毛细破碎层，能打破地下水毛细上升并及时排走地下水，阻止含盐分的地下水在路基层62中积聚，起保护混凝土管和钢管65的作用，提高路基层62的强度。