淺談水利工程中土工合成材料的應用及質量控制

邱恩德

摘 要：隨著科學技術的飛速發展，各種新型材料不斷的涌現出來，土工合成料作為目前最為常見的基礎材料，是當前水利工程建設的主要基礎性材料。本文通過水利工程項目中土工合成材料的應用以及施工，主要探討了其應用以及施工方法。

關鍵詞：水利工程 施工 土工合成材料

1、前言

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，是以合成纖維、塑料、合成橡膠等聚合物以及玻璃纖維為原料制成的各種類型產品，置于土體表層或各層土體之間，起到保護或加強土體的作用。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料等類型。具有防滲、過濾、排水、防護、隔離、加筋和加固等多種功能，同時具有重量輕、易搬運、強度高、抗腐蝕、運輸方便和價格低廉等優點。近年來被廣泛應用于各類巖土工程，特別是在水利防滲工程中得到廣泛應用。

2、土工合成材料意義與特點

作為土工工程材料當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品，在施工的時候固定在巖石或土體表面或者里面來達到加強土體結構強度目的，并讓土體結構有足夠的保障且更加穩定。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品。土工合成材料在巖石與土工工程中的應用很廣泛。通常來說，制造合成產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，再通過后續的加工將其處理成合成材料，繼而制作成合成產品。土工合成材料在巖石工程、土工工程當中的應用，帶來了很多方便之處。與類似的建筑施工材料進行對比，土工合成材料擁有施工效果好、施工成本低、自重輕等優點，此外，它還具有很好的抗腐蝕性，能夠提高工程或產品的使用壽命。

3、水利工程中土工合成材料的應用和施工方法

3. 1 水利工程中水工合成材料的應用。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合土工膜來達到效果。一般情況下，水利工程都會有大量引水蓄水的工程建設，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，正好可以運用到水利工程當中。在這里，防滲性能的好壞需要通過物理力學指標來決定，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合水工膜，它們都具有預防滲水與氣體侵蝕的作用。大多數的時候，利用土工合成材料進行的防滲都是在土石壩上游的壩面來進行的，這就需要先放干凈水庫里面的水，之后在壩的上游進行貼土工膜的處理，并且利用鋼槽對其進行加固。現在，這種過去的方式逐漸在被水工網格粘貼土工膜進行處理，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用這種方式來進行防滲處理。②防護。通常在水利工程的建設當中，堤坡或者岸坡被破壞的情況時有發生，這對于水利建設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，也有人為導致的因素，無論如何，必須要加強對于堤坡和岸坡的保護才行。此外，采用的防護措施應該是具有持久性的，最好是無需長期進行維護更新的，從而減少成本的投入也提升對堤坡或者岸坡的保護效果。水工合成材料恰恰具有這樣的優勢，能夠適合這方面的要求。采取在需要被保護的土面上進行土工織物覆蓋，并且利用重物壓住以防移動的可能。土工織物具有很好的反濾性能，對于預防水流沖刷對于堤坡、岸坡的破壞很有效用。同時，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，起到防護以及隔離的作用之外，還能夠幫助水利建筑物進行排水。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的通道，由此將水流導出水利建筑內。這種排水辦法也需要在土壩內部垂直或者是防滲水工膜后面或者土壩內部水平排水以及土壩混凝土護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下土工合成材料施工時最為普通的施工方式，但它在施工時的技術與質量的控制卻起著重要作用。目前的水利工程施工項目是以土石壩壩體結構模式為主，在進行施工的過程中，土工膜的施工十分關鍵。一般來說，要進行壩體的水工膜鋪設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，垂直壩軸方向鋪設的焊縫長度要比順壩軸方向鋪設更長，綜合來說，順壩軸方向鋪設的方案要更好一點。對于比較高的壩坡，水工膜鋪設大部分利用壩上部分垂直壩軸線進行鋪設，如此才能夠讓應力最小，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的方案，既減少焊縫長度也能夠讓基槽邁進不透水層。當鋪膜完畢了之后，無論是回填堤腳還是上部護坡都應該動作迅速，免得出現開挖斷面局面土質太差而出現滑坡現象。在鋪膜的時候，更應該注意動作適度，盡量不要出現應力集中的情況，更要避免人為損傷，而這之外的土工膜和地基結合面應該保證平整無褶皺。②堤腳的開挖和堤身削坡。在水利工程建設當中，如果要進行堤腳開挖或者是堤身削坡就必須涉及到機械的使用。同時，這也需要根據堤壩本身的情況來分析處理，不能夠偏離了施工前的項目規劃設計才行。如果進行了削坡，在那之后應該要把坡面進行清理，保證坡面的平整度沒有受到破壞。對堤身以及堤頂進行開挖必須要分開進行，防止滑槽堤腳基礎必須根據原先規劃好的斷面來進行施工。當工程進行到抵達不透水層之后，還需要繼續向下開挖一個深一米、寬一米的溝槽，并再次進行斷面清理。基坑排水與邊坡穩定的工作也要及時處理好，當這些都做好了以后，相關的工作人員再檢查堤坡的規格并做好記錄，最后報監理工程師來進行驗收。③土壩防滲。垂直鋪膜與坡面鋪膜都是為了達到防滲的目的，在這兩個方向進行鋪膜的施工與鋪設的工藝也有所不同。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為沒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對薄膜造成破壞。因此，在施工的過程中，應該盡量避免類似的情況發生，嚴格按照施工規范與項目的規劃設計來進行施工。

4、結語

近年來，土工合成材料在國內水利工程中的范圍不斷擴大，尤其是它在中小型水庫中發揮著明顯的技術經濟效果。但是我們還須摸索自己的實踐經驗，推動土工合成材料技術的發展，為我們的水利工程服務。

參考文獻：

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