地工织物是指用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材。
简介
地工织物使用最普遍的领域有：地层的稳定，水土流失的防止以及土层的排水。地工织物相当于一个隔离层，在不同的土层之间形成稳定的边界，以保持每层的完整性、固有特性以及使用性能。在构筑堤坝时和给公路或铁路铺放道碴时使用地工布便属于这一类型。这些纺织材料相当于一道屏障，它阻止了
土壤颗粒的运动，但允许水的流动，以利于排水。水可以通过地工织物层从一个土层排到另一个土层；或排水过程可在一个平面或一层内进行，此时地工布起到排水的媒介作用（即过滤作用）。通过在大面积范围内保持均匀的应力，地工材料起到了对结构增强及减少土层流失的作用。
这些织物使用的纤维有：聚丙烯、烯烃、涤纶、尼龙以及丙烯腈纤维。在这一领域非织造布的应用超过了机织物。最重要或者说应用最广泛的纤维是
聚丙烯纤维。涤纶纤维的性能最好，但人们认为它造价较高而不能大量使用；丙烯腈尽管具有许多优异的性能，但也被认为价格较高而不宜作此用途。
纺织品还可用作建造水坝、运河、排水系统、水池或湖泊护围的支撑材料或加固材料。在建造道路方面，地工织物有着多种用途，它们可以覆盖在土层或岩石上面，以分离下层土与填充土；也可以直接铺放在路基上，然后覆盖沥青。前者可使应力均衡，也可隔离下层土与填充土；后者可减少路基及沥青面的断裂，降低为保证路面稳定所需的沥青用量，两者对排水都有改进作用。
发展历史
“地工织物”一词最早是由J.P.Giroud与J.Perfetti于1977年首先提出来的，他们把透水的地工合成材料称为“地工织物”。按其制造方法与物理特性可分为无纺地工织物与有纺地工织物。
地工织物的应用，在我国起步较晚，但发展很快。1976年在江苏省长江嘶马护岸工程中，首先使用软体沉排，防止河岸冲刷，类似的软体沉排相继应用在江苏省江都西闸和湖北省长江堤防工程。进入 80年代，地工织物的应用日益增多，除软体沉排外，还普遍应用于土、沙、石袋以及软弱地基加固工程。我省在围垦工程中使用地工织物进行地基加固处理，始于90年代，现已被广泛地应用，取得了良好的效果。我市海涂在围垦九四丘三期工程中，就大量应用泥浆泵在地工编织袋中疏泥筑堤就取得了成功，在上虞市海涂九六丘围垦中利用地工织物进行小断面封堵龙口也取得了良好效果。
作用
1、滤层作用
地工织物不仅有良好的透水、透气性能，且孔径又可根据士的粒径级配进行选择，当水流垂直织物平面方向流过时，可使大部分土颗粒不被水流带走，既起到了滤层作用，又可以避免造成管涌现象。特别应用于水利工程中堤、坝基础或边坡反滤层。
2、排水作用
地工织物具有良好的三维透水性，地工织物本身可形成排水通道，土体的水分汇集在织物内，可沿着织物平面缓慢地排出土体。
3、隔离作用
将地工织物放在两种不同特性的材料之间，使其外部荷载作用时，不相混杂或流失，保持材料的整体结构和功能。
4、加筋作用
地工织物埋在土体中承受的应力，增加土体的模量，限制土体侧向位移，增加土体和其它材料之间的摩阻力，提高土体及有关建筑物的稳定性。可应用于土坡、地基及挡土墙的加固。
5、防护作用
地工织物能有效地将集中应力扩散、传递并分解，防止土体受外力作用而破坏。
6、防渗作用
采用地工膜或复合
防水材料，可有效防止其它液体的渗漏，保护环境和建筑工程的安全稳定。
特性
1、地工织物的优越性
地工织物突出的优点是：重量轻，整体连续性好；施工方便，抗拉强度高，耐腐蚀和抗侵蚀性好，渗滤性好，质地柔软，能与土体很好地结合。其主要缺点是抗紫外线能力低。在紫外线（阳光）的直射下容易老化。
2、地工织物的性能指标
地工织物产品的主要性能指标有：
（1）产品形态：材料制造加工方法、宽度、每卷的直径及重量等；
（2）物理性质：主要有单位面积、质量、等效孔径、均匀性等；
（3）力学性质：主要包括抗拉强度、撕裂时的延伸率、撕裂强度、冲穿强度、顶破强度、蠕变性、与岩土的磨擦系数等；
（4）水利学性质：垂直向、水平向透水性；
（5）耐久性、抗老化能力。
其中物理性质和力学性质是地工织物的主要性能指标。
作用机理
地工织物在围垦工程地基加固处理中的作用归纳起来主要有这么三方面：一是隔离地基土体与坝身填筑料，减少堤身沉降量；二是加 强地基整体性，提高地基承载能力；三是提高堤身整体稳定性。
1、起隔离作用，减少堤身沉降量。
根据近年来建设的围垦工程情况分析，其堤坝绝对高度大多数在6M以上，地基最大应力达到100kpa以上，大大超过软土地基表层土体的承载力，表层地基处于塑性状态。在没有地工织物隔离时，表层土体将通过石料空隙向上“冒浆”，使堤身下沉。加之石坝为一透水体，随着潮涨潮落，部分上冒的软弱土体将被水流冲刷流失，从而进一步加剧了地基土的“冒浆”与堤身下沉。铺设地工织物后，地工织物将挡住堤身石料的空隙通道，防止了塑性地基土体的“冒浆”现象，从而减少堤身的沉降量。
2、加强地基的整体性，提高地基承载能力
地工织物在增加地基整体性，提高地基承载能力主要体现在如下二个方面：
（1）增强地基土的侧限作用
沿海滩涂地基表面均匀为饱和状态软弱淤泥，该层土体力学指标很低，筑堤后，将形成地基软弱夹层，受上部堤身重量，软土在侧向土压力作用下将产生侧向挤压的趋势，当P>حa+حb+Pb时根据
极限平衡法土体将产生挤出破坏。由于铺设了地工织物，حa值将增大，在一定程度上限制了石方基础的侧移，加大了对地基表层土的侧限作用，从而提高了地基的承载能力。
（2）将荷载扩散至更大范围，降低地基最大附加应力。
根据海堤基础界面沉降曲线，堤身部分Ⅰ区的
地基附加应力最大，沉降量最大。铺设地工织物后，由于地工织物的张拉作用，将对该区产生垂直分力T1sina1、T2sina2,地基附加应力将发生变化。
铺设地工织物后将产生地基附加应力重分布，均化地基应力，将上部堤身荷载扩大至更大范围，降低了地基最大附加应力，有效提高了地基承载力，降低了堤身横向不均匀沉降。
堤身的整体抗滑稳定是海堤工程设计的控制性因素，直接关系到海堤断面尺寸大小与工程投资。铺设地工织物后，将有效提高抗滑力，提高堤身抗稳定安全系数。利用地工织物进行海堤软基加固处理是一种行之有效的方法，这主要是通过堤底地工织物与基础石料组成加筋层，保持基础完整连续，约束浅层地基土的侧向变形，改善软基浅部的位移和应力场，均化地基应力分布，从而提高承载能力和稳定性，调整不均匀沉降。
分类
1、机织地工布
机织地工布抗拉强度大、延伸率低、过滤性和渗透性差，各向差异大，斜角受力时尺寸稳定性差，孔隙易变形。适用于加固、增强、防冲蚀等高强度用途。
2、非织造地工布
非织造地工布价格便宜、性能优越、生产效率高。主要有以下几种分类：
a.纺粘法地工布：工艺简单、成本低、产量高、产品强力高、伸长率好，具有良好的顶破、撕裂强度。适用于加固、分离、
过滤、排水等。目前世界上约有75%的非织造地工布是采用纺粘法生产的。
b.短纤维针刺地工布：抗变形能力强、结构蓬松、吸水和透气性能好，特别适合于反滤和排水工程。
c.熔粘合地工布：抗拉强度大，横向排水性能差，主要用于加固增强用途。
3、地工膜
防渗性极高，一般由地工织物表面涂以乙烯或橡胶等涂层而制得。适用于围墙、水闸等，还可用来建造简易水坝、水下栅栏。
4、复合地工布
复合地工布由不同功能的地工布和其它材料复合而成，可开发性能更加完美、用途更为广泛的地工材料。
破坏形式
软基上的加筋堤（铺设地工织物）与无加筋堤不同之处是它的破坏机理和破坏条件不同。一般无加筋堤在较厚的软土层时，一般为圆弧滑动或冲切或下沉隆起破坏；表面为软弱土夹层时，则为侧向挤出破坏。在软基上的加筋堤，由于有加筋垫层，其破坏形式明显与加筋 有关，大致有如下4种破坏形式：
1、滑动断裂破坏：其特点是，地工织物被拉断，堤身和地基一起滑动，筋材基本上不改变滑弧位置。破坏的原因是地基软弱，强度不足，所铺设的地工织物强度太小，刚度低等加筋作用小引起的。
2、不均匀沉降变形断裂
由于海堤断面上部荷载大小差距较大，加剧了堤身横向的不均匀沉降。堤身中心沉降较大，形成弧形基底沉降剖面，地工织物受拉延伸，当延伸率超过其最大延伸率时被拉断。
3、滑动拉出破坏
其特点是在滑动体内的地工织物锚固长度不足，即地工织物的上下表面磨擦力小于滑动时的拉拨力，使地工织物拨出而失去作用。
4、顶穿破坏
受接触面石块颗粒顶破，由于堤身荷载较大，地基表层上处于塑性状态，形成地基土对基础石块颗粒空隙部位的地工织物地基反力，地工织物受石料颗粒冲顶而造成顶穿破坏。
铺设施工
对于软土地基上的加筋海堤，施工方法及施工工序至关重要。填筑步骤不当，常会造成地工织物的机械破损，产生不均匀沉降，甚至导致海堤破坏。施工工序及需注意的问题主要有：
1、接触面清理
为防止基础面树干、树枝等杂物顶破，在地工织物铺设前，须对地基上的杂物进行全面清理。
2、地工织物铺设
（1）尽量用宽幅的地工织物，以减少拼接，并使其强度的方向垂直于海堤轴线方向。
（2）地工织物垂直于海堤轴线方向展开，不允许出现褶皱并尽量拉紧，以充分发挥地工织物的抗拉作用。
（3）采用压重或插钉固定，尽量避免堤坝填筑时移动地工织物。
（4）地工织物铺设前应检查有无破损，如破洞、撕裂等。如有发现应立即处理。
（5）铺设地工织物后，应尽快在其上填筑石料，以防止因受阳光直接照射老化而减低强度。
3、基础填筑
（1） 施工时应采用与地基条件相适应的运输、压实机械。以防因局部受压发生不均匀沉降或造成地工织物局部顶破破坏。
（2）从中间向两侧对称填筑石料，保持堤头成倒“U”字形向前推进。利用填筑石料，使地工织物保持受拉，以充分发挥其抗拉性能。
（3）卸料应卸在第一层已填筑好的石料上，不得直接卸在地工织物上；卸料高度应控制1.0米以内，以防造成局部承载力不足；卸料后应立即用轻型推土机推平填筑或人工散铺，以防局部下陷。
4、质量措施及注意事项
（1）制作地工格栅和地工布的材料，其各项指标必须符合设计要求，杜绝不合格材料的使用。抽检的频率为每供货批不少于一个或10000m2一个。
（2）地工格栅和地工布加工时严格质量。加工后的地工格栅和地工布堆放入库或用油布包裹，以防暴晒而老化。并在运输施工过程中避免阳光暴晒，保持完好。地工格栅和地工布在制作、运输、堆放和铺设过程中，应注意保护，不得出现破损和老化现象，否则及时采取补救措施。
（3）铺设前，检查铺设位置与地工格栅和地工布所沉放位置是否一致。地工格栅和地工布在断面横向内不得接长，纵向应采取绑扎进行连接，铺设时应进行平整，不得留有皱褶，保证堤身变形过程中充分发挥抗拉强度。
（4）相邻两块地工格栅和地工布搭接宽度为1米，后一块定位时，其地工格栅和地工布错开覆盖在前块地工格栅和地工布1米以上，确保水下地工格栅和地工布的搭接宽度不小于1米。因此施工中铺排船移动宜缓不宜急，派专人监控并调整铺排船的位置。并按照下表的要求进行质量控制。
（5）施工过程中派人探摸，了解搭接情况和铺设范围是否满足设计要求，发现达不到要求的地方，及时分析情况找出原因，并采取相应的措施。
（6）地工格栅和地工布铺设时，力求平整，不得有折叠现象，在横断面向应有所松弛，张力不可过紧，并确保定位精度和搭接长度。地工格栅和地工布展开铺设就位后，要求采用可靠的固定措施，防止地工格栅和地工布被水流、风浪作用而导致掀开移位，两侧余量要考虑沉降后2m，满足设计图纸要求。
应用前景
地工织物成本低、强度高，可在提高工程质量的同时，降低工程造价。地工织物的成本一般只占总投资的1~2%，而同等设计标准下减少砂石、水泥等材料的用量，可使总造价降低20~40%。由于地工合成材料所具有的功能和特性及其在工程实践中的卓越成效，引起了全国有关部门的充分重视，至20世纪90年代末期，地工合成材料开始在一些国家大型重点工程中得以应用。如三峡工程、秦山核电工程、长江口整治工程、治黄工程、治淮工程、京杭大运河、大型引黄平原水库工程和江河防汛抢险等，并获得了较大的技术经济效益和社会效益。
目前国内地工布发展的总趋势是：产品向系列型、合成型、复合型方向发展，应用向大、中型工程发展。相应的理论研究、测试技术、设计标准、施工工艺等方面都在不断提高和完善。中国是地工布应用与销售的最大市场，普遍受到国内外厂商的关注。在今后几年，地工布应用前景广阔。