淺談水利工程中土工合成材料的應(yīng)用及施工

鄭寧

【摘要】土工合成材料是一種以高分子聚合物合成材料制成的全新的巖土工程材料，因其具有優(yōu)良的防滲性和抗腐蝕性，以及質(zhì)量輕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其成為了水利工程等重大工程建設(shè)過(guò)程中的基礎(chǔ)施工材料。土工合成材料在水利工程中主要起到保護(hù)以及加強(qiáng)土體的作用，它不僅提高了水利工程的抗?jié)B能力，保證了工程的穩(wěn)定性和可靠性，還使得施工成本得到有效的控制。本文主要就土工合成材料在水利工程中的應(yīng)用及其施工進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】水利工程；土工合成材料；應(yīng)用；施工

1、土工合成材料

土木合成材料分類(lèi)方法有很多種，按照功能和組成分類(lèi)，可分為土工織物和復(fù)合土工織物、土工薄膜和復(fù)合土工薄膜等。其中，土木織物和復(fù)合土工織物主要用于工程防滲，土木薄膜和復(fù)合土工薄膜用于工程防護(hù)。土工織物又可以按照成分分為有紡?fù)凉た椢锖蜔o(wú)紡?fù)凉た椢?，針刺無(wú)紡?fù)凉た椢锞哂袧B透性高，排水性能好，并且空隙填充率大的優(yōu)點(diǎn)，通常，在一些大壩工程中可用其作為配水反濾設(shè)施。

2、土工合成材料在水利工程中的運(yùn)用

2.1 防滲作用

防滲，也就是防止流體滲透流失，在水利工程中，使用復(fù)合土工膜就能達(dá)到防滲的效果。在大多數(shù)水利工程建設(shè)過(guò)程中，都會(huì)有大量引水蓄水的工程建設(shè)，因而對(duì)工程的防滲處理尤其重要。土工合成材料有著很優(yōu)異的抗?jié)B性能，可以達(dá)到水利工程的防滲要求。用于工程防滲設(shè)施的土木合成材料主要是土工膜和復(fù)合土工膜，他們都包含具有弱透水性能的材料，因而具有很好的抗?jié)B效果和放氣體揮發(fā)性能。復(fù)合土工膜是傳統(tǒng)土工膜的復(fù)合產(chǎn)品， 現(xiàn)在市場(chǎng)上常見(jiàn)的復(fù)合土工膜有一布一膜、二布一膜、三布一膜等。土石壩上游壩面的防滲一般都是采用這些土工膜的，其具體做法是，在水庫(kù)中的水抽干后，將土工膜粘貼在混凝土壩的上游，同時(shí)，利用一些鋼槽夾住土工膜，保證土工膜的穩(wěn)固。現(xiàn)在，用來(lái)粘貼土工膜的一般采用土木網(wǎng)格，當(dāng)有水滲過(guò)土工膜，土木網(wǎng)格可以起到二次防滲的作用，這種雙重的防滲效果大大提高了土工膜的抗?jié)B性能。土木合成材料防滲不僅僅局限于于此，利用漿砌石壩或者是碾壓混凝土壩的上游壩面等工程都可以使用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)防滲效果。

2.2 防護(hù)作用

堤坡或者岸坡被破壞的情況在水利工程的建設(shè)當(dāng)中時(shí)有發(fā)生。水利建設(shè)工程的安全隱患，堤坡或者岸坡被破壞的情況，不只是有來(lái)自于大自然的不可抗拒因素，也有人為導(dǎo)致的因素。因而，加強(qiáng)對(duì)于堤坡和岸坡的保護(hù)對(duì)水利工程的運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。利用土木合成材料防護(hù)工程的做法，就是將土木織物覆蓋在需要被保護(hù)的土面上，為了防止移動(dòng)的可能，還可以再其上疊加重量大的物體。此外，一些堤坡的岸坡容易受到水流的沖擊而破損，土木織物的反濾性能則能很好地解決這種問(wèn)題?？傊?，土工織物防護(hù)工程的辦法具有簡(jiǎn)單可行，成本較低，持久性長(zhǎng)，無(wú)需維護(hù)維修等優(yōu)勢(shì)，是水利工程防護(hù)非常重要的方式。

2.3 反濾作用

水利工程中不僅要注意防滲、防護(hù)和排水問(wèn)題，還需注意水土流失的問(wèn)題。水土流失往往會(huì)引起土粒流失量過(guò)大，造成管涌現(xiàn)象和流土破壞，嚴(yán)重者會(huì)危害到水利工程的安全。在缺少必要的反濾保護(hù)情況下，水從細(xì)粒土流向粗粒土，或從土內(nèi)流向土外時(shí)候，往往會(huì)將土粒帶出土體，這就是水土流失。與傳統(tǒng)的過(guò)濾材料相比，土工織物的優(yōu)點(diǎn)在于，其不僅能滿足工程的反濾要求，能有效防止土粒流失量過(guò)大，又能達(dá)到排水泄流的效果。孔隙內(nèi)的水若是沒(méi)有及時(shí)排除，隙內(nèi)的就會(huì)水壓升高，進(jìn)而引起土體失穩(wěn)的問(wèn)題。土木織物在反濾同時(shí)，又能避免這同土體失穩(wěn)問(wèn)題，因而實(shí)用用價(jià)值更大。

3、土工合成材料的施工技術(shù)

土工合成材料的適應(yīng)性強(qiáng)，牢固性和穩(wěn)定好，可以確保水利工程的施工質(zhì)量。而另一方面，這種材料作為結(jié)構(gòu)材料，在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)中都有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。因而，土木合成材料施工技術(shù)的研究也是水利工程建設(shè)過(guò)程中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

3.1 坡面鋪膜防滲

坡面鋪膜主要是為了提高水利工程壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、防滲性和牢固性。土工合成材料在工程中一般采用復(fù)合土工膜為材料對(duì)坡面進(jìn)行鋪設(shè)。在鋪設(shè)過(guò)程中，焊接工藝施工是最重要也是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。焊接的主要做法是，將坡面刷漿，進(jìn)行平整處理后，在平整的坡面上鋪上復(fù)合土工膜，之后，將混凝土澆筑在復(fù)合土工膜上。焊接技術(shù)不僅決定著焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量好壞，還會(huì)對(duì)整個(gè)工程的施工效果有很大的作用。此外，工程的抗?jié)B性能也會(huì)受到焊接施工專(zhuān)業(yè)性的影響。

3.2 堤身削坡與堤腳開(kāi)挖

堤身削坡和堤腳開(kāi)挖的工作方法主要是人工和機(jī)械施工的配合方式。堤身削坡的要求是，坡度要符合標(biāo)準(zhǔn)，削坡坡面清理干凈，要保證坡面的平整度。堤腳開(kāi)挖的要求是，堤腳基礎(chǔ)按設(shè)計(jì)斷面開(kāi)挖，在作業(yè)同時(shí)，基坑排水和基坑邊坡穩(wěn)定要時(shí)刻注意。堤坡規(guī)格需要進(jìn)行嚴(yán)格檢查，只有完成專(zhuān)業(yè)的驗(yàn)收工作后，才可進(jìn)行鋪膜工作，以保障工程的安全性。

3.3 施工鋪設(shè)復(fù)合土工膜

為了減少焊縫的長(zhǎng)度，在進(jìn)行壩體土工膜鋪設(shè)時(shí)，通常采用順壩坡鋪方案。具體地講，就是在一些高壩的施工中，土工膜鋪設(shè)通常采用壩上部分垂直壩軸線來(lái)鋪設(shè)，這種方案同時(shí)具有應(yīng)力減小和焊縫少的優(yōu)勢(shì)。為了減少焊縫，壩底順壩方向進(jìn)行鋪設(shè)施工。復(fù)合土工膜鋪設(shè)的原則是，鋪設(shè)從堤頂開(kāi)始，至坡底基槽，并深入到相對(duì)不透水層。若是開(kāi)挖斷面土質(zhì)差，很容易產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象，因此，一旦鋪設(shè)完成后，堤腳和上部護(hù)坡要盡快填好。此外，人為因素造成的工程損傷和某個(gè)部位應(yīng)力集中等問(wèn)題一定要極力避免，并且一定要平整好土工膜與地基的結(jié)合面，不能有凸出的褶皺。

4、結(jié)束語(yǔ)

土木合成材料作為一種全新的工程材料，在水利工程中具有防滲、防沖、排水土加筋加固的作用，是我國(guó)水利建設(shè)發(fā)展過(guò)程中廣泛使用的材料。另一方面， 隨著水利工程的不斷進(jìn)步和性能要求的提高，土木合成材料發(fā)展經(jīng)驗(yàn)還不足，一些不足之處還需要改善，工程中的一些施工技術(shù)仍需改進(jìn)。因此，對(duì)土木合成材料的開(kāi)發(fā)和施工技術(shù)的研究，對(duì)成功經(jīng)驗(yàn)的積累僵尸是水利工程發(fā)展的重要議題，也是我國(guó)工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的重要方向。

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