水運工程土工布的性能和應(yīng)用及檢測分析

崔 瑩

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000）

水運工程土工布的性能和應(yīng)用及檢測分析

崔 瑩

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066000）

隨著水運行業(yè)的不斷發(fā)展、完善，具有優(yōu)良性能的土工布應(yīng)運而生，是水運行業(yè)的一次歷史性的革命。本文通過對水運工程行業(yè)性能的分析，并結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀探索土工布在水運行業(yè)中的應(yīng)用，同時對于土工布的檢測做了一定的總結(jié)及提供一些建議，以期能夠?qū)λ\工程行業(yè)的發(fā)展提供建設(shè)性的建議，使它在未來能夠有一個更好的發(fā)展。

水運工程；土工布；性能；應(yīng)用；檢測

土工布又稱土工織物，是一種非常重要的新型建筑材料，它是由合成纖維通過針刺或編織或機織等不同的加工方法而成的一種相對防水的材料，主要應(yīng)用于水庫、水壩、堤壩等水利工程中，亦可用于圍海造地等水運工程。它具有優(yōu)秀的過濾、排水、隔離、加筋、防滲、防護作用，具有重量輕、抗拉強度高、滲透性好、耐高溫、抗冷凍、耐老化、耐腐蝕的特性。尤其是在港口建設(shè)工程的地基處理、圍海造地工程的大量應(yīng)用已取得的顯著成效，引起了廣大技術(shù)人員以及相關(guān)部門的高度重視。它有著耐老化性能以及優(yōu)良的滲透性能，也可適應(yīng)溫差較大的環(huán)境，應(yīng)用范圍也非常廣，施工程序簡單，提高了水運工程的整體質(zhì)量。

隨著水運工程的高速發(fā)展，土工織物種類也是日新月異，不斷改善著港口建設(shè)水運工程的質(zhì)量，在整個工程中發(fā)揮著極其重要的作用。水運工程是關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)性問題，如何能夠合理的利用土工布的相關(guān)性能，使得其得到最大程度的應(yīng)用是個值得探討的問題。

一、水運工程土工布的性能介紹

作為目前非常受歡迎的新型水運工程材料的一種，土工布自然有著眾多優(yōu)越的性能，例如很好的力學(xué)性能，在干濕狀態(tài)下都能保持充分的強力和伸長；耐腐蝕，在不同的酸堿度的泥土及水中能長久地耐腐蝕；透水性好，在纖維間有空隙，故有良好的滲水性能；抗微生物性好，對微生物、蟲蛀均不受損害；施工方便，由于材質(zhì)輕、柔，故運送、鋪設(shè)、施工方便。

下面筆者將詳細的解析。

（一）力學(xué)性能

土工布應(yīng)該具有一定的強度。是主要性能指標之一，亦是滿足不同結(jié)構(gòu)及使用部位上的硬性指標。主要有抗拉強度、撕裂強度、 頂破強度等。例如作擋土墻回填中的加筋，或用于錨固擋土墻的面板。修筑包裹式擋土墻或橋臺，加固柔性路面，修補道路上的裂縫，防止路面反射裂縫，在土工布剛開始受到外力作用時，混凝土和纖維同時受力，共同承擔外力作用，但是如果外力不斷持續(xù)或增加，纖維便成了受力的主力，亂向分布的纖維會極大地阻礙裂縫的延伸。而且，土工布一般表面粗糙，界面不規(guī)則，使得它與基體接觸面積增大，從而摩擦力也相應(yīng)增強，增加了機械粘結(jié)力。

（二）滲透性能

土工布具有一定的滲透性能，在不同的使用部位根據(jù)設(shè)計指標滿足相應(yīng)設(shè)計要求，通常土工布具有良好的透氣性和透水性，使水流通過，從而有效的截留砂土流失。土工布具有良好的導(dǎo)水性能，它可以土體內(nèi)部形成排水通道，將土體結(jié)構(gòu)內(nèi)多余液體和氣體外排。由于土工布具有良好的透氣性和透水性，所以無論是在陸地上的建筑還是應(yīng)用于水運工程，土工布都能夠很好的發(fā)揮相應(yīng)的作用。例如用于人工填土、堆石或材料場與地基的隔離層，不同凍土層之間的隔離。反濾和加固，常有小石子、黃沙等障礙物隨著水流經(jīng)過建筑區(qū)域，這是土工布就可以適時的發(fā)揮作用了。小石子和黃沙等顆粒物是不可能通過土工布的，一般情況下都是被截留下來，這就有效地保持了土石工程的穩(wěn)定。而且，水運工程所用到的不同類型的建筑材料也可以利用土工布來進行隔離，使得各種材料能夠有效地分類。

（三）物理性能

物理性能主要是織物本身的性能，包括質(zhì)量、厚度、幅寬等物理指標。例如在圍海造地中用于袋裝砂的土工布、用于反濾層的土工布除了滿足一定力學(xué)、滲透性能外，也必須要達到設(shè)計的物理性能指標。

二、土工布的應(yīng)用分析

（1）應(yīng)用于水運工程

海運在水運工程的占比較大，眾所周知，海水的侵蝕力很強，如果用一般的鋼材或混凝土，則很容易被侵蝕，經(jīng)常維修就會增加費用。由于抗腐蝕性能強，所以土工布應(yīng)用于海洋工程是個不錯的選擇。例如 唐山港曹妃甸港區(qū)煤碼頭三期工程堆場土建與安裝工程淤泥區(qū)處理、唐山曹妃甸鋼鐵物流有限公司通用碼頭一期工程疏浚工程地基處理工程、濱州港防波堤（二期）工程防波堤護岸、葡萄島旅游綜合項目（一期）紫葡萄島水運工程護面工程等等都大量的使用了土工布來滿足施工設(shè)計的需要。

下圖為某水運工程土工布鋪設(shè)現(xiàn)場

（2）應(yīng)用于工程建筑

隨著房地產(chǎn)事業(yè)越來越興旺，用土工布來建筑墻板和樓面也是一個很好的發(fā)展方向。近年來，我國專家致力于研究用土工布制造防水的樓面，把1.5%重量的土工布和15%重量的水泥膨脹劑相結(jié)合的效果比較好。經(jīng)試驗得知，實踐效果與預(yù)期效果吻合。雖然這樣的投資要比傳統(tǒng)的投資多，但是又由于它維修少、使用壽命長，所以總體來看，經(jīng)濟效益還是好一些。

（3）應(yīng)用于路面、橋面、機場跑道

由上文可知，土工布擁有抗拉能力強的優(yōu)越特性，如果把它用于新建或者是修補路面、橋面、機場跑道，就會延長其使用壽命，從而節(jié)約各項費用，減少工程量。我國已經(jīng)在安徽、山西等地試驗了土工布路面，經(jīng)過后期的跟蹤調(diào)查事實證明效果良好。

在“十五”及至“十一五”計劃期間，我國規(guī)劃在水利、電力、交通、環(huán)境保護、江河治理等各項工程上的投資巨大，包括水利建設(shè)、南水北調(diào)工程、電力投資、環(huán)境工程建設(shè)，港口建設(shè)、機場、江河湖海治理、治沙等等工程，投資計達上萬億元。中國在今后幾年或更長時間，將會有更多的基礎(chǔ)設(shè)施工程要建設(shè)，對土工布的需求也將會越來越多，中國將成為土工合成材料的最大營銷市場。

三、水運工程土工布的檢測研究

表1 土工合成材料檢測項目主要檢測項目及儀器設(shè)備

（一）檢測土工布的物理性能檢測簡介

單位面積質(zhì)量和厚度等都在土工布的物理性能檢測標準范圍之內(nèi)，物理性能檢測的內(nèi)容相對較少。在檢測單位面積質(zhì)量時，根據(jù)標準GB/T13762-2009《土工合成材料 土工布及土工布有關(guān)產(chǎn)品單位面積質(zhì)量的測定方法》規(guī)定，稱重10 cm ×10 cm的土工布樣品，然后以其平均值來對照相關(guān)的標準。在檢測厚度時，根據(jù)GB/T13761.1-2009《土工合成材料 規(guī)定壓力下厚度的測定 第1部分：單層產(chǎn)品厚度的測定方法》以水平的鋪放土工布樣本于基準版之上，接著用與土工布平行的圓形壓腳向樣品施加壓力，根據(jù)要求可選用的壓力大小為2 kPa、20 kPa、200 kPa，基準板之間的距離就是土工布的厚度值，取平均值為試驗結(jié)果。

（二）檢測土工布的力學(xué)性能檢測簡介

檢測土工布的力學(xué)性能指標主要包括抗拉強度和伸長率、梯形撕破強度、頂破強度等指標，按照現(xiàn)行的國家標準制定標準試樣，利用土工布綜合強力強力試驗機測試來檢驗土工布的抗拉強度、撕裂強度、頂破強度。另外還可以利用特定的尖頭器具來測量土工布的動態(tài)穿孔指標，利用有規(guī)定性能的磨料與土工布進行摩擦，從而進一步的檢測土工布的接觸面的摩擦特性。

（三）土工布的滲透性能檢測簡介

滲透性能包括滲透系數(shù)和等效孔徑兩項指標。滲透系數(shù)測定是利用測定上下游水位差、土工布厚度和滲流速度來測定，然后與相關(guān)單位規(guī)定的滲透系數(shù)相比較，達到規(guī)定的范圍即可。對于控制材料質(zhì)量的目的，只需測定50mm水頭差的流速值。有效孔徑是能有效通過土工布的近似最大顆粒直徑，例如O90表示土工布中90%的孔徑低于該值。

結(jié)語：

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是改造大自然、利用大自然、變害為利、造福于人民的偉大事業(yè)，在基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善的背景下，隨著時代的發(fā)展及時的選用合適的工程材料也是非常有必要的。在經(jīng)濟高速發(fā)展的背景下，我國的水運工程建設(shè)也不斷達到新的高度，同時也帶動了土工布這種新型建筑材料的飛速發(fā)展，給交通運輸帶來了極大地便利，是水利工程行業(yè)的一次歷史性的革命。土工布可以經(jīng)常性或者是周期性地受水并能夠保證水工建筑物在水力侵蝕的情況下長期使用，有著較強的防侵蝕性。土工布的材料構(gòu)成可以增強總體的抗裂性能，減少裂縫的出現(xiàn),提高了建筑物的抗拉、抗彎及抗剪能力，抗沖擊和耐久性能也有很大的改善。但是，任何事物都不會是絕對的完美，這就必須嚴格控制土工布的質(zhì)量，才能在水運工程施工建設(shè)中充分利用土工布特有的優(yōu)越性能。

[1]水運工程質(zhì)量檢驗標準JTS 257-2008 人民交通出版社

[2]土工布在舊砼路面改造中的應(yīng)用[J]. 沿海企業(yè)與科技. 2005(12)

[3]土工合成材料標準匯編 中國標準出版社

TU75

B

1007-6344（2015）06-0230-02

崔瑩，女，本科工程師工程建材試驗檢測