水利工程中土工合成材料的應(yīng)用和施工方法研究

■李 鵬 ■江蘇省邳州市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 邳州 221300

1 前言

隨著水利工程建設(shè)的不斷發(fā)展，與水利工程相關(guān)的技術(shù)工藝也都在不斷提高，新型材料施工技術(shù)也不斷應(yīng)用到了水利工程的建設(shè)當(dāng)中。在水工建筑項(xiàng)目施工的過程里，土工合成材料因?yàn)榫哂惺┕ばЧ?、成本低、抗腐蝕性、防滲性等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用和提升，與此同時(shí)，土工合成材料的應(yīng)用也讓水利工程建設(shè)的工程質(zhì)量變得越來越有保障。

2 土工合成材料

2.1 意義與特點(diǎn)

作為土工工程材料當(dāng)中的一種常見材料的土工合成材料，其是利用人工制造合成的聚合物作為原始材料，繼而通過加工制造成各式合成產(chǎn)品，在施工的時(shí)候固定在巖石或土體表面或者里面來達(dá)到加強(qiáng)土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度目的，并讓土體結(jié)構(gòu)有足夠的保障且更加穩(wěn)定。土工合成材料中的土工主要指的是巖石工程與土工工程，而合成材料即是通過合成材料加工制造出來的合成產(chǎn)品。土工合成材料在巖石與土工工程中的應(yīng)用很廣泛。

通常來說，制造合成產(chǎn)品的原材料主要是高分子聚合物，且大部分是從煤、石油、天然氣等提煉出來，再通過后續(xù)的加工將其處理成合成材料，繼而制作成合成產(chǎn)品。土工合成材料在巖石工程、土工工程當(dāng)中的應(yīng)用，帶來了很多方便之處。與類似的建筑施工材料進(jìn)行對比，土工合成材料擁有施工效果好、施工成本低、自重輕等優(yōu)點(diǎn)，此外，它還具有很好的抗腐蝕性，能夠提高工程或產(chǎn)品的使用壽命。

2.2 適用范圍

因?yàn)橥凉ず铣刹牧系墓δ芴匦?，其在水工建筑物施工中的?yīng)用尤為廣泛，這也是緣于水利工程的基礎(chǔ)、防滲墻結(jié)構(gòu)等，使得它能夠得到很好的施工效果并且能夠讓施工的成本與造價(jià)在一定程度上降低。水利工程基礎(chǔ)建設(shè)的投資逐年加大，工程建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量也同樣不斷在增加，在這樣的情況下，如何保障施工的質(zhì)量、發(fā)揮工程的防洪排澇功能，增加使用壽命等都是現(xiàn)階段面對的重要的問題。土工合成材料的運(yùn)用，無疑能夠在一定程度上發(fā)揮出作用，促進(jìn)水利工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

3 水利工程中土工合成材料的應(yīng)用和施工方法

3.1 水利工程中水工合成材料的應(yīng)用

(1)防滲。防滲亦即是防止流體滲透流失，在水利工程中的防滲可以利用復(fù)合土工膜來達(dá)到效果。一般情況下，水利工程都會(huì)有大量引水蓄水的工程建設(shè)，一般防滲處理最為重要，而土工合成材料具有很好的防滲性能，正好可以運(yùn)用到水利工程當(dāng)中。在這里，防滲性能的好壞需要通過物理力學(xué)指標(biāo)來決定，而對于土工合成材料來說又大部分是弱透水材料，也就是土工膜以及復(fù)合水工膜，它們都具有預(yù)防滲水與氣體侵蝕的作用。大多數(shù)的時(shí)候，利用土工合成材料進(jìn)行的防滲都是在土石壩上游的壩面來進(jìn)行的，這就需要先放干凈水庫里面的水，之后在壩的上游進(jìn)行貼土工膜的處理，并且利用鋼槽對其進(jìn)行加固?，F(xiàn)在，這種過去的方式逐漸在被水工網(wǎng)格粘貼土工膜進(jìn)行處理，讓土工合成材料的防滲效果變得更好了。除此之外，利用漿砌石壩或者是碾壓混凝土壩的上游壩面也可以應(yīng)用這種方式來進(jìn)行防滲處理。

(2)防護(hù)。通常在水利工程的建設(shè)當(dāng)中，堤坡或者岸坡被破壞的情況時(shí)有發(fā)生，這對于水利建設(shè)工程來說等于是埋下了安全隱患。堤坡或者岸坡被破壞的情況有來自于大自然的不可抗拒因素，也有人為導(dǎo)致的因素，無論如何，必須要加強(qiáng)對于堤坡和岸坡的保護(hù)才行。此外，采用的防護(hù)措施應(yīng)該是具有持久性的，最好是無需長期進(jìn)行維護(hù)更新的，從而減少成本的投入也提升對堤坡或者岸坡的保護(hù)效果。水工合成材料恰恰具有這樣的優(yōu)勢，能夠適合這方面的要求。采取在需要被保護(hù)的土面上進(jìn)行土工織物覆蓋，并且利用重物壓住以防移動(dòng)的可能。土工織物具有很好的反濾性能，對于預(yù)防水流沖刷對于堤坡、岸坡的破壞很有效用。同時(shí)，采用土工織物的辦法比較簡單可行，成本相對比較低，且無需維護(hù)維修，是一種十分可取的辦法。

(3)排水。土工合成材料不但具有抗腐蝕性、能夠防滲，起到防護(hù)以及隔離的作用之外，還能夠幫助水利建筑物進(jìn)行排水。通常來說，處理的辦法就是用土工合成材料在水利建筑的土體中建立起一條專門的供土體中水流流動(dòng)的通道，由此將水流導(dǎo)出水利建筑內(nèi)。這種排水辦法也需要在土壩內(nèi)部垂直或者是防滲水工膜后面或者土壩內(nèi)部水平排水以及土壩混凝土護(hù)面下部的排水才更具有可行性。

3.2 水利工程中水工合成材料的施工方法

(1)坡面鋪膜。坡面鋪膜可以說是當(dāng)下土工合成材料施工時(shí)最為普通的施工方式，但它在施工時(shí)的技術(shù)與質(zhì)量的控制卻起著重要作用。目前的水利工程施工項(xiàng)目是以土石壩壩體結(jié)構(gòu)模式為主，在進(jìn)行施工的過程中，土工膜的施工十分關(guān)鍵。

一般來說，要進(jìn)行壩體的水工膜鋪設(shè)采用順壩軸方向是沒有問題的，但是垂直壩軸方向的效果要更加的好一些。只是，垂直壩軸方向鋪設(shè)的焊縫長度要比順壩軸方向鋪設(shè)更長，綜合來說，順壩軸方向鋪設(shè)的方案要更好一點(diǎn)。對于比較高的壩坡，水工膜鋪設(shè)大部分利用壩上部分垂直壩軸線進(jìn)行鋪設(shè)，如此及能夠讓應(yīng)力最小，還能夠減少焊縫的長度;而壩底則可以利用順壩軸方向鋪設(shè)的方案，既減少焊縫長度也能夠讓基槽邁進(jìn)不透水層。當(dāng)鋪膜完畢了之后，無論是回填堤腳還是上部護(hù)坡都應(yīng)該動(dòng)作迅速，免得出現(xiàn)開挖斷面局面土質(zhì)太差而出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。在鋪膜的時(shí)候，更應(yīng)該注意動(dòng)作適度，盡量不要出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況，更要避免人為損傷，而這之外的土工膜和地基結(jié)合面應(yīng)該保證平整無褶皺。

(2)堤腳的開挖和堤身削坡。在水利工程建設(shè)當(dāng)中，如果要進(jìn)行堤腳開挖或者是堤身削坡就必須涉及到機(jī)械的使用。同時(shí)，這也需要根據(jù)堤壩本身的情況來分析處理，不能夠偏離了施工前的項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)才行。如果進(jìn)行了削坡，在那之后應(yīng)該要把坡面進(jìn)行清理，保證坡面的平整度沒有受到破壞。對堤身以及堤頂進(jìn)行開挖必須要分開進(jìn)行，止滑槽堤腳基礎(chǔ)必須根據(jù)原先規(guī)劃好的斷面來進(jìn)行施工。當(dāng)工程進(jìn)行到抵達(dá)不透水層之后，還需要繼續(xù)向下開挖一個(gè)深一米、寬一米的溝槽，并再次進(jìn)行斷面清理。基坑排水與邊坡穩(wěn)定的工作也要及時(shí)處理好，當(dāng)這些都做好了以后，相關(guān)的工作人員再檢查堤坡的規(guī)格并做好記錄，最后報(bào)監(jiān)理工程師來進(jìn)行驗(yàn)收。

(3)土壩防滲。垂直鋪膜與坡面鋪膜都是為了達(dá)到防滲的目的，在這兩個(gè)方向進(jìn)行鋪膜的施工與鋪設(shè)的工藝也有所不同。如果存在尖棱物，水工合成材料很容易受到破壞，而水壓力或者土壓力過大也可能因?yàn)闆]有約束支撐而受到破壞，包括下層氣體與液體的頂托作用都可能造成破壞，甚至是溫度、浪擊與水位線都可能會(huì)對薄膜造成破壞。因此，在施工的過程中，應(yīng)該盡量避免類似的情況發(fā)生，嚴(yán)格按照施工規(guī)范與項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)來進(jìn)行施工。

4 結(jié)束語

水工合成材料能夠在水利工程當(dāng)中得到越來越多的應(yīng)用，最主要是因?yàn)樗旧硭哂械闹T多優(yōu)點(diǎn)，比如施工的難度相對比較小、施工的效果好等。但是，對于不斷發(fā)展的水利工程建設(shè)而言,水工合成材料也必須不斷彌補(bǔ)不足之處才行。為此，水工合成材料可以依托于被應(yīng)用所積累的成功經(jīng)驗(yàn)，不斷對施工技術(shù)進(jìn)行提升與改進(jìn)，使其能夠得到越來越好的應(yīng)用。

［1］潘紅梅.土工合成材料在水利工程中的應(yīng)用初探［J］.民營科技，2010(02).

［2］胡強(qiáng)，張國順.淺談水利工程中土工合成材料的應(yīng)用及施工［J］.黑龍江科技信息，2010(30).

［3］齊泰輝，張巍.淺談水利工程中土工合成材料的應(yīng)用及施工［J］.黑龍江科技信息，2012(21).

［4］蒙信明.土工合成材料在水利工程中的應(yīng)用［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2010(6).

［5］周啟萍，程海洋.土工合成材料在水利工程中的應(yīng)用和施工方法［J］.黑龍江科技信息，2012(34).

［6］楊旭.淺述土工合成材料在水利工程方面的應(yīng)用及施工工藝［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2011.