土工布在水利工程中的應(yīng)用與實(shí)例

苗青純，楊宏建

(1.哈爾濱市江堤處，哈爾濱150018;2.黑龍江大禹工程咨詢有限責(zé)任公司，哈爾濱150080)

20世紀(jì)80年代初，我國(guó)即開(kāi)始土工織物等土工合成材料的應(yīng)用和研究。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用這種材料完建的工程迄今已有近萬(wàn)項(xiàng)。材料與技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)愈來(lái)愈為工程界所認(rèn)可，尤其是近幾年來(lái)在防洪搶險(xiǎn)中的大量應(yīng)用及成效，引起了廣大巖土工程人員的高度重視。土工合成材料在現(xiàn)代的水利施工中更是被廣泛應(yīng)用，而在工程上經(jīng)常接觸的是土工布，它通常分為紡織土工布、丙綸針刺無(wú)紡布、復(fù)合土工膜以及聚乙烯復(fù)合土工膜等。使用較多的是用化學(xué)方法機(jī)械制造的土工合成材料，我們籠統(tǒng)的稱之為無(wú)紡布。它們的產(chǎn)量高，造價(jià)也合理，具有優(yōu)越物理性能和穩(wěn)定化學(xué)性能，因此越來(lái)越多地被應(yīng)用到水利工程當(dāng)中。

土工布通常不是單獨(dú)使用，在堤坡護(hù)砌、河底護(hù)砌中都是覆蓋在塊石或混凝土預(yù)制板下面，從而構(gòu)成穩(wěn)定的防護(hù)體。在垂直防滲工程中，它也是最終埋在土中不見(jiàn)天日，但它所起的作用卻是不容忽視的，通常具有反濾、排水、隔離、防滲、防護(hù)等功能。

1 丙綸針刺無(wú)紡布

它是比較常用的土工布，具有一定的透水性，堅(jiān)韌的物理特性和化學(xué)特性，根據(jù)每平方米重量的不同分為300 g/m2、400 g/m2等型號(hào)。在哈爾濱市內(nèi)馬家溝河二期改造工程中，溝岸下半坡護(hù)砌和河底護(hù)砌就應(yīng)用了400 g/m2的這種土工布。根據(jù)在無(wú)紡布上負(fù)載的材料不同，干砌石護(hù)坡采用土工布鋪設(shè)在夯實(shí)土坡表面，上方鋪20 cm砂墊層和15 cm碎石墊層的設(shè)計(jì)方案，從而保護(hù)土工布表面不被干砌石棱角扎破，而河底護(hù)砌土工布上是混凝土預(yù)制板，所以采用土工布底下鋪砂墊層，上面直接鋪設(shè)混凝土板的設(shè)計(jì)方案。充分考慮到丙綸針刺無(wú)紡布較弱的抗切割的物理特性。這種土工布雖然有一定的秀水性，但除了土壤極微小的顆粒能滲透外，稍大一些的顆粒都能被有效地阻隔住，有效地阻了水流對(duì)岸坡土基以及河床的沖刷。該工程竣工至今已有一年半的時(shí)間，干砌石護(hù)坡依然整體平順，河底混凝土板平整度也保持的很好，而且在工程后期維修清淤工作中，因?yàn)樗行闼院贸痔攸c(diǎn)，在上游橡膠壩截流后，溝底的水能夠很快滲透到土壤中，為清理工作創(chuàng)造了好的條件。

2 復(fù)合土工膜

它是一種厚度薄，具有一定硬度的不秀水土工合成材料，在馬家溝河橡膠溢流堰的建設(shè)中被廣泛采用。兩側(cè)擋土墻上的護(hù)坡及混凝土側(cè)墻上方的平臺(tái)鋪砌，在預(yù)制板下鋪的都是復(fù)合土工膜。它的使用有效地防止雨水滲入擋土墻后的土壤里和混凝土側(cè)墻后面回填的砂里，防止了因?yàn)檫@些部位土壤及砂里水份含量過(guò)高而引起冬季凍脹而產(chǎn)生的對(duì)墻體的破壞。但它的搭接更適合縫合。

3 土工合成材料鋪設(shè)

1)土工合成材料的拼接方式及搭接長(zhǎng)度應(yīng)滿足施工圖紙的要求，并符合SL/T225－1998第5.6.2條至第5.6.5條的有關(guān)規(guī)定。

2)在施工過(guò)程中，若氣溫低于0℃，必須對(duì)黏結(jié)劑和黏結(jié)面進(jìn)行加熱處理。黏結(jié)強(qiáng)度必須符合施工圖紙的要求。

3)采用現(xiàn)場(chǎng)黏結(jié)方式拼接土工合成材料應(yīng)保證有足夠的搭接長(zhǎng)度，作到黏結(jié)劑涂抹均勻，無(wú)漏黏;采用熱熔焊接方式進(jìn)行材料拼接時(shí)，應(yīng)保證有足夠的焊接寬度。應(yīng)盡量選用寬幅的土工合成材料，若所選的幅寬較窄，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)工作棚內(nèi)拼接成寬幅，以減少現(xiàn)場(chǎng)接縫和黏(搭)結(jié)工作量。

4)采用土工膜或復(fù)合土工膜作防滲體時(shí)，應(yīng)規(guī)劃好跨越土工膜的施工行駛道路，當(dāng)車輛、設(shè)備等跨越土工膜時(shí)，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施。并應(yīng)防止機(jī)械搬運(yùn)損傷已鋪設(shè)完成的土工合成材料。

5)土工合成材料的鋪設(shè)應(yīng)符合施工圖紙的要求，鋪設(shè)方法應(yīng)根據(jù)壩高和材料的受力方向、施工過(guò)程中的渡汛要求以及盡量減少接縫的數(shù)量等因素確定。

6)為防止大風(fēng)吹損，在鋪設(shè)期間應(yīng)采用砂袋或軟性重物將土工合成材料壓住。當(dāng)天鋪設(shè)的土工合成材料應(yīng)在當(dāng)天拼接完成。

7)對(duì)施工過(guò)程中遭受損壞的土工合成材料，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理，在修理土工合成材料前，應(yīng)將破壞部位不符合要求的料物清除干凈，補(bǔ)充填入合格料物后進(jìn)行平整。對(duì)受損的土工合成材料，應(yīng)外鋪一層合格的土工合成材料，其各邊長(zhǎng)度應(yīng)大于破損部位1 m以上，并將兩者進(jìn)行拼接處理。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

在松花江東風(fēng)民主甩彎子段護(hù)坡工程中，應(yīng)用了聚乙烯復(fù)合土工膜，它是由兩層丙綸針刺無(wú)紡布中間夾一層聚乙烯塑料薄膜經(jīng)過(guò)壓制而成的。這種土工布即彌補(bǔ)了塑料易于被外力損壞的缺陷，又保持了針刺丙綸無(wú)紡布的柔韌性，也是一種不透水的土工合成材料。

東風(fēng)民主甩彎子段堤壩滲水現(xiàn)象嚴(yán)重，在1998年洪水期間，該段也出現(xiàn)險(xiǎn)情。對(duì)此，該工程以防滲為主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，采取堤壩迎水面堤腳下5 m深垂直鋪塑，并連接堤坡上鋪設(shè)的聚乙烯復(fù)合土工膜，形成一個(gè)整體的防滲結(jié)構(gòu)。我們使用伸臂式往復(fù)運(yùn)動(dòng)垂直鋪塑機(jī)，在坡腳下鋪設(shè)5 m深的聚乙烯復(fù)合土工膜，再利用專用的熱合機(jī)，將垂直鋪設(shè)的聚乙烯復(fù)合土工膜與堤坡上鋪設(shè)的土工膜焊成一體，形成的整體防滲結(jié)構(gòu)效果是很理想的。在施工過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，鋪塑機(jī)挖出的槽相對(duì)來(lái)說(shuō)是光滑的，所以可以用聚乙烯塑膜(稍厚一些)直接代替聚乙烯復(fù)合土工布進(jìn)行垂直鋪塑面，不必耽心塑膜在鋪設(shè)時(shí)被損壞，產(chǎn)生的截滲效果和長(zhǎng)期結(jié)果基本能達(dá)到一致，如果能夠代替，類似的鋪塑防滲就會(huì)大大降低成本，而且還能提高工作效益。

5 注意事項(xiàng)

在施工中，如果是采用混凝土板護(hù)砌，則混凝土板土工布和墊層的最佳依次順序是:混凝土板在上，土工布在中間，然后下面是墊層，因?yàn)檫@樣，土工布能將砂墊層和土基全部護(hù)住，防止水流沖刷，但這樣確實(shí)也給施工造成了麻煩，致使混凝土板不易找平，即使找平也相當(dāng)耗費(fèi)工力。而若是將砂墊層和土工布顛倒一下位置，雖然混凝土板很好找平，但長(zhǎng)期在雨水、河水等水力沖刷下墊層中的細(xì)砂或部分中砂會(huì)被水沖走，混凝土板的平整度也會(huì)被遭受破壞。為了解決這些問(wèn)題，我們通常采用粗砂或礫石來(lái)在混凝土板與土工布之間整平，這樣做能取得較好的效果。

在使用了土工布的護(hù)坡工程中，要注意“上封頂，下要入腳”，就是在鋪設(shè)完的土工布最上邊，塊石可做封頂平臺(tái)，混凝土板可以利用立式設(shè)板截住土工布的最上沿，而土工布的下沿應(yīng)壓在固腳里，這樣兩面封死，能夠更好地保護(hù)坡上的土基或墊層不被沖走，或是局部沖出縱溝。

土工合成材料只是主體工程中的一個(gè)組成部分，其設(shè)計(jì)、施工理應(yīng)符合其它有關(guān)規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定。土工合成材料在工程中發(fā)揮的作用大多是綜合性的，例如用作加筋時(shí)，也有隔離、排水的功能，在設(shè)計(jì)時(shí)可以以加筋為依據(jù)，兼顧其它。施工中每道工序是否符合設(shè)計(jì)要求，關(guān)系到整個(gè)工程的安全與質(zhì)量。例如土工膜接縫不密，會(huì)因其漏水而使防滲失效;壓重、防護(hù)欠佳，會(huì)使工程破壞。必須抓好每一施工環(huán)節(jié)。