1、土工合成材料在水利工程中的应用及其施工方法研究摘 要：土工合成材料作为一种新型的水利工程材料,它有着强度高、质量轻、施工简便、耐磨性好、运输便捷等优点,自土工合成材料出现以来,其在水利工程中得到了广泛的应用。本文主要对土工合成材料在水利工程中的应用及其施工方法进行了研究。 关键词：土工合成材料；水利工程；应用 中图分类号：TV 文献标识码：A 引言 就目前的土工合成材料应用现状来看，较为常见的土工合成材料大概可以分成土工织物、土工膜、土工复合材料以及土工特种材料等几种不同的分类。这些土工合成材料应用在水利工程中，可以起到良好的防渗、过滤、排水、隔离以及加固作用，并且这种材料的质量较小，强度大、
2、便于施工和运输，最重要的是价格较低，是一种非常实用的经济型材料，因而在当前的水利工程的防渗施工中具有极为广泛的应用，同时在岩土工程中也有着很大的应用空间。 一、土工合成材料的分类 土工合成材料的主要原料有聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯等高分子聚合物，主要分为土工织物、土工膜、土工符合材料以及土工特种材料。在近几年的水利工程中土工织物、土工膜以及土工复合材料的使用相对较多。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，在大坝工程中通常使用针刺无纺土工织物作为配水反滤设施，主要是它具有空隙率高、渗透性大以及排水性好的优点。土工膜具有很好的防渗性能，并且价格便宜。但是由于其 CBR 的顶破强度较弱，因
3、此不适用于防渗要求较高的工程部位。由于土工复合材料将两种或两种以上的土工合成材料组合成了一种产品，不但品种繁多、功能各异，并且还具有防渗和排水两个作用，因此，在大坝工程中土工复合材料应用相对较多。 二、土工合成材料的先进施工工艺 水利工程如水库大坝都属于一类建筑物,一旦失事人民生命财产将受巨大损失,对工程质量较高。在水利工程施工中必须考虑水流的各种影响，因而增加了施工难度和复杂性，土工合成材料的应用使施工变得简单许多，但对施工技术的要求更加严格，以此达到运用要求。这里只对现阶段采用比较多的一些施工技术，作如下介绍。 随着土工合成材料的推广应用，更加先进的施工技术也不断涌现，使新材料的施工更快捷
4、、质量更好。例如在土工膜的接缝方面，已发展到利用专用机械焊接，在比较重要的工程上为了保证质量，要求采用双道焊接缝。 土工合成材料中的土工膜铺设前先进行下垫层无砂混凝土的施工，然后将卷成捆的土工膜沿坝坡由下而上纵向铺放，铺设应平顺，松紧适度，予留大约 1.5%的余幅，以免受拉破坏。土工膜展开平整后即可进行拼接。拼接一般采用热熔焊法，该方法焊缝的抗拉强度较高，质量较好。焊接采用自走式热熔双缝焊机，根据膜材种类、厚度和室外气温选择合适的焊接温度及行走速度，先在现场采用小块土工膜进行试拼接，待焊接质量稳定后再进行实际焊接操作。热熔焊法焊缝形式为直缝双道，每道宽度 1cm，间隔 1cm，焊缝处土工膜搭接
5、宽度约 10cm。 土工膜焊接完成后，必须进行接缝检测。一般先进行目测，观察有无漏接，接缝是否有烫损、褶皱，是否拼接均匀等，目测合格后采用真空法或充气法进行最终质量检测及评定。其次，还需进行土工膜的抽样测试。约 1000m2 取一试样，作拉伸强度试验，要求焊缝强度不低于母材的 80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。土工膜表面的无纺布可采用手提缝纫机缝合，以保护土工膜。对于质量不合格的焊缝可采用塑料焊枪或电烙铁重新补焊。 三、土工合成材料在水里工程中的应用 1、坡面铺膜防渗铺设技术 在坡面铺膜防渗施工中，一般会采用复合土工膜为材料进行铺设，而在这种材料的铺设中，最重要也是最关键的施
6、工环节是焊接工艺施工。具体的做法一般是先将坡面进行刷浆平整处理，再将复合土工膜平铺在平整的坡面上，然后在土工膜上进行混凝土浇筑，这样就可以实现较好的防渗性和稳定性。但是有些坡面在使用几年后会出现渗漏问题，在经过分析后，认为是在施工中没有做好焊接施工，出现了脱焊现象，尤其是在丁字缝处，更是容易出现脱焊，从而引起渗漏现象。为此，在复合土工膜的铺设中，一定要采用专业的焊接人员进行焊接工艺施工，以确保防渗质量。 2、堤身削坡与堤脚开挖 堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑
7、槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖 1m，宽 1m 深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。 3、铺设复合土工膜的具体做法 一般在对坝体进行复合土工膜的铺设时，大都是按照顺坝轴的方向进行铺设，这样可以有效缩短焊缝的长度。但在高坝的施工中，通常采用上部垂直铺设，下部顺坝轴铺设的方法。 复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑
8、坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。连接时，将复合土工膜厚布面朝上，薄布面朝下铺好，再将第二幅与第一幅需焊接的也拉直摆平，搭叠 15cm 左右，缝合膜的下布，缝合宽度稍大于两膜焊接宽度，然后将两膜搭接 10cm 左右，平整后才开始焊接。当膜的焊接质量经检查和测试合格后由工地监理工程师同意，再缝上布，对留边不齐的需进行修剪，膜有褶皱要采取措施舒展，以免影响焊接质量，其中应特别注意坡脚基础高程不同和止滑槽相邻两幅复合土工膜之间连接处的施工质量。膜与膜的连接采取焊接方式。每次焊接前先用干毛巾擦干净保证膜面清洁，膜与膜接
9、头处铺设平整后方可焊接，对有问题的做出记号，一人在后面进行修补，每道焊缝完成后，随即进行质量检查，检查方法以外观检查为主，辅以水针注彩色水观察，如发现问题，做出记号立即进行补焊，焊接质量由施工班组初验合格后报经理部复检，再报监理工程师终检，合格后方可缝上层布。缝合土工膜时，布与布的缝合方式为肘接，采用手提封包机，使用高纤维涤纶丝线缝合，针间距按设计要求确定，织物与织物缝起来，缝接时注意松紧程度要与膜相一致，以使膜和织物共同受力，增强复合土工膜的抗拉强度，确保膜布联合受力。 4、加筋土挡墙的应用 极限平衡法和有限元法是目前加筋土挡墙设计的两种类型。由于不能够准确协调的建立紧材和填土两者之间的本构
10、关系，而加筋土挡墙采用的筋材有两种，因其抗拉模量不同并缺乏破坏准则，工程中几乎都采用极限平衡法。而有限元法仅作为一种辅助的对比方法。 采用圆弧法计算加筋垫层的抗深层滑动，根据实践我们看出提高的稳定平安系数较小，表明现有的稳定分析方法不能反映筋材起到的全部作用。相关研究认为，潜在的滑动面在加筋后可能会往深处发展，受到局部限制以及地基中应力分布的变化，地基土的侧向位移也会发生相应变化，但在计算中没有计入这些有利因素，因此分析方法有待改进。 5、反滤方面的应用 在水利工程中一定要注意水土流失的问题，如果土粒过量的流失就会造成管涌和流土破坏，当土中的水从细粒土流向粗粒土或从土内向外溢出的时候，如果没有
11、反滤层的保护，土粒就会随着水流的作用被带出土体以外。传统的反滤材料采用的是砂砾粒，由于砂砾的粒径不同一般要分 2-3 层进行铺设，因此施工工艺相对而言比较复杂。工程上经常采用土工织物代替传统的颗粒层，主要是由于两者的过滤功能是一样的。在地下水的渗流作用下，采用土工织物不但有效的防止了土颗粒过量流失而造成的破坏，同时还能达到顺利排泄水流的效果，有效的避免了由于孔隙水压升高而造成的土体失稳。 结束语 随着社会的发展以及技术水平的提高，各种新技术、新产品不断涌现。在水利工程建设过程中，土工合成材料的应用虽然起步较晚，没有足够的经验，存在着一些问题，但是近年来土工合成材料已经在水利工程中得到了成功的应用。今后我们要在工程实践中,不断摸索和探讨土工合成材料使用方式和手段,将土木合成材料的作用发挥到最大。 参考文献： 1潘红梅.土工合成材料在水利工程中的应用初探J.民营科技，2010，(02). 2齐泰辉,张巍.浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工J.黑龙江科技信息，2008，(21). 3胡强,张国顺.浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工J.黑龙江科技信息，2008，(30).
