土工合成材料在內河航道整治工程中的應用

張毅

摘? 要：土工合成材料是一種新型土工建筑材料，其具有抗拉強度高、重量小、抗變形能力強、經久耐用、施工簡單等諸多優點，被應用于各類工程建設當中。土工合成材料的應用，不僅保證了工程質量和施工進度，還節約了工程造價。近年來，土工合成材料被廣泛應用于內河航道整治的工程建設中。文章針對土工合成材料的類型和作用，結合其在內河航道整治工程的應用開展分析。

關鍵詞：土工合成材料;內河航道整治;疏浚;護岸;服務區錨地

Abstract： Geosynthetics is a new type of geosynthetics， which has many advantages， such as high tensile strength， low weight， strong resistance to deformation， durability， simple construction and so on. The application of geosynthetics not only ensures the project quality and construction progress， but also saves the project cost. In recent years， geosynthetics have been widely used in the construction of inland waterway regulation. In this paper， combined with its application in inland waterway regulation engineering， the type and function of geosynthetics are analyzed.

1 概述

土工合成材料是根據石化工程和紡織工程演變而來的交叉學科產品，它以天然或人工合成聚合物（塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各層土體之間，發揮加固或保護土體等作用。最早應用于美國，是通過在棉布上灑上瀝青，然后與土工膜材料合制而成的一種復合材料，將其首次應用在土建工程中。隨后，出現了將塑料薄膜作為一種防滲材料應用到土石壩和河渠等建設工程中。20世紀60年代，開始采用有紡土工織物作為防滲材料，但是，由于有紡土工織物的強度具有較強的方向性，同時造價成本過高，沒有得到廣泛應用。到了60年代末，非織造型無紡織物（無紡布）在歐洲出現并大大促進了土工合成材料的應用和發展，它一出世便得到世界各國的歡迎，發展速度令人驚訝。由于新型材料的不斷發展和改進，同時也為了滿足工程建設的需要，相繼又出現了土工格柵和土工模袋等材料，他們的出現促進了土工合成材料進一步發展。目前，土工合成材料以其特有的施工和性能等方面的優勢，在我國已經得到了日益廣泛的應用。

2 土工合成材料的類型

目前，我國行業標準-《水運工程土工合成材料應用技術規范》（JBJ239-2005）將土工合成材料分為四大類：土工織物、土工膜、土工復合材料和特種土工合成材料四種類型。土工織物的制造過程是首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結構的土工織物。土工織物按制造方法可分為有紡（織造）土工織物和無紡（非織造）土工織物。土工膜一般可分為瀝青和聚合物（合成高聚物）兩大類。含瀝青的土工膜目前主要為復合型的（含編織型或無紡型的土工織物），瀝青作為浸潤粘結劑。聚合物土工膜又根據不同的主材料分為塑性土工膜、彈性土工膜和組合型土工膜。土工復合材料是由兩種或兩種以上土工合成材料復合而成的土工材料。特種土工合成材料是經過特殊工藝制成的具有特殊用途的土工合成材料，包括土工模袋、土工格柵、土工帶和土工網等材料。

3 土工合成材料的作用

不同的土工合成材料，其作用各不相同，即使在同一建設工程當中，土工合成材料也能夠發揮多種作用，綜合起來，土工合成材料的主要作用體現在反濾、加筋、排水、防護、隔離、防滲等方面。

4 土工合成材料在內河航道整治工程中的應用

4.1 土工合成材料在內河航道整治疏浚工程中的應用

隨著船舶大型化和經濟的快速發展，內河一些低等級航道已經無法滿足沿線經濟和大型船舶通航的需求，需要通過航道升級來增加航道尺度，包括航道水深、寬度和彎曲半徑。由于航道升級疏浚土方量較大，內河河面較窄且出于環保和行洪要求，不適宜采取水下拋泥，其所挖掘出來的疏浚土需吹填至岸上，當疏浚航道附近沒有可以利用的取土坑或者水塘時，需要建造陸上拋泥區用于容納疏浚土。陸上拋泥區主要由圍堰、排水口、格梗等組成。由于疏浚土含水率較高、強度低、固結慢、粘性大，因此在拋泥區圍堰施工中應用防滲土工膜鋪設于圍堰內坡且在坡頂坡底各延伸一段距離，將疏浚泥漿和堰身隔離，對堰身起到防護的作用。疏浚泥漿在圍堰內需沉淀一段時間，待泥漿中的土顆粒沉淀后，泥漿中的水再通過排水口排出，應用土工膜可以防止疏浚泥漿中的水滲透圍堰導致圍堰土體失穩潰塌，且通過內側全范圍鋪設搭接土工膜加強了圍堰的整體性和施工期的安全環保，同時還可以防止水土流失。有的工程項目已經開始在拋泥區圍堰中應用可降解的土工膜，這樣待拋泥區固結、復墾完成后，鋪設的土工膜會自己分解，避免了對土體的污染，有利于后期拋泥區轉變為耕地利用，生態環保的同時還能增加地方農用地面積。

有的工程項目探索在拋泥區應用真空固結法來加速拋泥區內疏浚土的固結，真空固結法需應用土工合成材料鋪設于疏浚土表面以保證其真空度。通過這種方法可以縮短工期，減少拋泥區臨時征地的租用時間，節約工程成本，可以盡快消除拋泥區現場的安全隱患，還可以提前實施復墾移交供當地使用。

4.2 土工合成材料在內河航道整治護岸工程中的應用

內河航道岸坡在沿線凸岸段，水流對其有沖蝕作用，在凹岸段，由于迎流頂沖、深泓貼岸的原因，岸坡崩塌，在順直的岸線段，岸坡的穩定性與距離河流主流線遠近有關，主流線貼近岸坡崩塌強烈，遠之則弱，且岸坡穩定性受船行波及人為因素影響。為防止水流對河岸的沖刷及水土的流失，維護航道岸坡穩定，需要采取有效的措施加固防護河岸。

一般傳統處理方法是使用拋石、干漿砌塊石或是現澆混凝土完成護岸的加固，拋石護岸是散體結構，穩定性一般、維護量較大，干、漿砌塊石護岸易沉陷坍塌且要求附近石料供應充足，對施工質量要求較高，現澆混凝土護岸對地基要求高，易沉陷坍塌且不易修復，同時采用上述施工方法生態性較差。在航道整治護岸工程中使用土工合成材料將能夠起到良好的加固效果，且具有防止土顆粒流失但仍保持水流動暢通的反濾和排水功能。實際施工中各種類型的護岸也都應用了土工合成材料。如生態型聯鎖塊護岸、鉸鏈排護岸、鋼絲網石籠護岸、模袋混凝土護岸等。

生態型聯鎖塊護岸，主要布置在水流頂沖段、河槽貼岸段常水位以上岸坡、堤坡的護砌。聯鎖塊為格型塊體結構，四周設齒槽便于拼裝，中間留孔以填土植草。聯鎖塊下設排水墊和砂墊層，設置壓頂、護腳和格梗。施工時上下游起訖點處應與原岸坡平順銜接。其中排水墊采用三維聚丙烯排水墊，是通過特殊擠壓形成“W”形縱向全斷面排水通道的三維聚丙烯網墊與兩層聚丙烯長絲熱粘無紡土工布通過熱粘合作用形成的三維土工復合排水材料。在一些航道整治、船閘引航道、港口的生態型聯鎖塊護岸工程中應用土工合成材料做反濾防護材料，竣工一段時期后可以看出植被發育良好，說明其具有良好的可植根性。鉸鏈排護岸主要布置在灘地高程相對較低的航道切灘、削坡段河岸。采用鋼絞線將預制混凝土塊進行穿束成片形成片排，排體長度寬度根據岸坡護砌范圍調整，預制混凝土塊體為實心塊體，兩側設齒槽互相嵌固，鉸鏈排底部設400g/m2土工布，用鋼絲等綁扎固定在排體底部。鋼絲網石籠護岸主要布置于橋區段水下護岸，鋼絲網石籠下鋪設土工布，鋼絲需進行防腐處理，填充料采用卵石或塊石。一般采用400g/m2無紡布，土工布縱橫向抗拉強度不得小于12.5kN/m。土工合成材料墊層鋪設時搭接寬度不得小于設計值，其拼幅接縫接頭的抗拉強度、允許偏差和檢驗數量應滿足設計要求，不得發生折疊和破損。土工合成材料鋪設應按先坡腳、后坡面的順序、且垂直于坡腳軸線由上平臺溝槽向下攤鋪至下枯水臺溝槽內，不得橫向攤鋪。鋪設時應考慮適宜的縮水率，要求松緊適宜、平順無褶皺，確保土工合成材料與基層緊密貼合。為防止土工合成材料鋪設的移動或搭接錯位，除坡頂需錨固外，每幅的中間部位可用U型釘適當定位。在鋪設時需要注意保護好土工合成材料墊層，避免出現刺破、切口等影響土工合成材料的防護效果。

4.3 土工合成材料在航道整治服務區錨地工程中的應用

在航道整治工程項目中，建有配套的服務區錨地，可以為船舶提供停泊、垃圾回收、供電、加油、加水等功能。一些服務區錨地需要建設擋土墻，墻后回填土料，當回填土的粘性較差時，擋土墻將承受到較大的主動土壓力，尤其是當水位與擋土墻的高度相齊平時擋土墻所承受的壓力是最大的。為減少擋土墻所承受的壓力，保障服務區錨地施工的安全進行，需要采取措施控制擋土墻所承受的壓力。一般來說可以采用降低水位或是對擋土墻加筋兩種方式，其中降低水位是減少擋土墻所承受的外力，而對土體加筋則是增強土體自身的強度。土工格柵是一種良好的土體加筋材料，其所具有的良好的抗拉特性使得其應用于服務區錨地中的擋土墻土體加筋作業時能夠取得良好的加固效果，擋土墻所承受的總壓力得到了明顯的降低，使得擋土墻能夠更好的發揮其應有的效果。用于加筋擋土墻的土工格柵可以采用聚丙烯雙拉塑料格柵，其縱橫向拉伸強度應符合設計要求。土工格柵分層布設的間距、數量和長度應滿足設計要求，拉筋帶應理順、拉直，拉筋帶與面板塊體、拉筋帶間應牢固連接，在土體回填和壓實過程中應避免土工格柵的破壞。

5 結束語

土工合成材料在內河航道整治工程領域中有著良好的應用，但實踐證明其應用應從設計、施工以及驗收等各個階段加強溝通與協作，設計階段設計單位應多踏勘現場，結合實際選擇合適的土工合成材料和施工工藝，施工前設計單位應做好設計交底，著重交底所運用的土工合成材料的技術性能指標和施工工藝及注意事項，施工中監理、施工單位應嚴格按照設計要求和工序施工，加強試驗檢測和驗收，保證其各項指標滿足工程的需求，提高工程質量，延長工程使用壽命，達到為工程項目增值的目標。

參考文獻：

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