水利工程中應(yīng)用土工合成材料的措施探究

摘要：近年來，土工合成材料在水利工程中得到了廣泛的應(yīng)用，土工合成材料作為一種新的施工材料，其在水利工程中的應(yīng)用能夠發(fā)揮加筋、防護(hù)、隔離等作用。本文基于此，對我國常見的土工合成材料作了介紹，并分析了水利工程中如何應(yīng)用土工合成材料。

關(guān)鍵詞：水利工程;土工合成材料;應(yīng)用探究

一、引言

土工合成材料是近年來興起的一種新型材料，廣泛應(yīng)用于巖土工程當(dāng)中，該材料將合成纖維、塑料、合成橡膠等聚合物進(jìn)行有效融合，進(jìn)而形成具有特殊性質(zhì)的施工基礎(chǔ)材料。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步，新的建筑材料層出不窮。有人建議將土工合成材料看成是鋼材、水泥、木材后的第四大建筑材料，這種說法盡管存在一定的片面性，但是由于土工合成材料本身具有排水、防滲、土筋加固等作用，因此在當(dāng)前的建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，有效推動了建筑工程中巖土工程技術(shù)的進(jìn)步，為我國的建筑工程增添了新的動力。

和西方發(fā)達(dá)國家相比，我國對土工合成材料的使用開始較晚，但是由于我國在該領(lǐng)域投入的時間較多，因此我國土工合成材料在建筑工程中的應(yīng)用發(fā)展非常快，基本上各種類型的巖土工程以及大型的水利及堤防工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。舉例來說，1974年，江蘇省通過對土工織物進(jìn)行處理，使之成為軟體排，然后輔以混凝土塊加固，用來對長江兩岸進(jìn)行加固，避免決堤。上世紀(jì)80年代，非織造土工織物開始在灰堤以及銅礦開采大壩上得到了廣泛的應(yīng)用，而在北方重鎮(zhèn)天津市，塑料排水帶在天津新港應(yīng)用非常廣泛，有效實現(xiàn)了軟地基的加固和穩(wěn)定。近年來，我國已經(jīng)基本上實現(xiàn)了對土工格柵的批量生產(chǎn)，土工格柵的應(yīng)用對于推動我國加筋土技術(shù)的進(jìn)步也具有重要的意義。而聚苯乙烯板塊作為近年來興起的建筑工程材料，將其用于我國北方寒冷地區(qū)，對于實現(xiàn)建筑工程防凍也具有重要的意義。有相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，迄今為止，我國應(yīng)用土工合成材料開展的建筑工程超過了10000項。

二、土工合成材料的類別

上世紀(jì)30年代，隨著化學(xué)研究的不斷深入，高分子化學(xué)工業(yè)作為一種新型的工程開始受到了人們的廣泛關(guān)注。很多工人把天然氣、煤炭、石油以及石灰石作為原料，借助化學(xué)反應(yīng)的方法合成了高分子聚合物，然后將其作為土工合成材料的基礎(chǔ)。這些高分子聚合物為后來的化工生產(chǎn)打下的基礎(chǔ)，在當(dāng)時，土工合成的原材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、高密度聚乙烯以及聚氯乙烯等。對于水利工程來說，在開展施工建設(shè)時能夠應(yīng)用的土工合成材料包括土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料以及土工特種材料等四大類型。

2.1土工織物

土工織物，就是指將合成纖維通過不同的方法進(jìn)行合成，然后將其制成具有透水能力的土工合成材料。根據(jù)土工織物制造方法的不同，可以將其分為織造型土工織物和非織造型土工織物兩大類型。織造型土工織物又可以根據(jù)其特性，將其細(xì)分成平織、編織以及針織三種類型，織造型土工織物一般是由單絲或者多絲織造而成的，在對其進(jìn)行生產(chǎn)制造的過程中，可以利用薄膜制造的扁絲來將其制造成具有特殊形態(tài)的布狀卷材。而對于非織造型的土工織物來說，可以借助短纖維或者噴絲長纖維來將其進(jìn)行隨組合，形成絮墊，然后根據(jù)機(jī)械纏合或者熱粘等方法來將其制造成布狀卷材，也就是我們常說的無紡布。

2.2土工膜

土工膜于上世紀(jì)70年代在英國、美國等西方發(fā)達(dá)國家首次出現(xiàn)，土工膜是由聚合物或者瀝青所形成的一種透水度較低的卷材。在進(jìn)行聚合物的取用時，需要在工廠內(nèi)進(jìn)行吹塑、壓延以及涂敷等方法，而在使用瀝青時，則可以在施工現(xiàn)場或者工廠內(nèi)采用浸漬法或者噴涂法來進(jìn)行。

2.3土工特種材料

對于土工合成材料來說，常見的土工特種材料包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網(wǎng)絡(luò)、土工石籠、三維網(wǎng)墊以及土工模袋等，這些特種材料的制作方法各不相同，舉例來說，在進(jìn)行土工格柵的制造時，需要借助聚合物片材由單孔或者雙孔進(jìn)行雙面拉伸，從而形成具有長方形狀的格柵，這種格柵的抗拉伸能力極強。而土工帶則是由聚合物進(jìn)行擠壓拉伸后融入筋材所形成條裝抗拉伸材料。土工網(wǎng)，顧名思義就是由聚合物進(jìn)行擠壓成網(wǎng)或者由較粗的模版條通過擠壓所形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的合成材料。土工模袋則是由雙層化纖織物借助一定的模版所形成的厚度不同、間距不同的袋裝結(jié)構(gòu)材料。

2.4土工復(fù)合材料

在當(dāng)前的土工合成材料當(dāng)中，土工復(fù)合材料包括復(fù)合土工膜以及復(fù)合防排水材料，這些材料都是由兩種及以上的材料組成形成的。舉例來說，土工復(fù)合膜是由土工膜以及土工織物通過加熱滾壓所形成的新型土工合成材料，它能夠增加材料的強度，從而承擔(dān)更加的壓力。

三、土工合成材料在水利工程中的作用和應(yīng)用

3.1加筋作用

加筋作用，顧名思義就是指在土體的部分位置埋設(shè)土工合成材料，然后將施工場地的土體壓實，讓施工場地的土和土工合成材料緊密接觸，形成一種新的復(fù)合物，即加筋土。當(dāng)復(fù)合土體表面施加壓力時，由于加筋材料和周圍土體之間的連接較為緊密，因此土體的抗壓能力和承載能力心顯著提升，有效增加了土體的穩(wěn)定性，這對于施工安全是非常有幫助的。

對于水利工程來說，在進(jìn)行施工建設(shè)時想要發(fā)揮土工合成材料的加筋作用，可以將其用于土石壩、防坡堤等工程當(dāng)中，切實加強穩(wěn)定性不足的地基;其次，還可以將其用于邊坡的土體當(dāng)中，加強邊坡開挖時的穩(wěn)定性;另外，土工合成材料還可以用于擋土墻回填土當(dāng)中，提升其穩(wěn)定性。

3.2防滲作用

防滲，顧名思義就是防止液體的流失以及氣體的揮發(fā)擴(kuò)散，對于水利工程來說，良好的防滲作用是其發(fā)揮功能的基礎(chǔ)。而通過土工合成材料中弱透水材料的使用，能夠有效防止水利建筑的液體滲漏以及氣體揮發(fā)，切實保障建筑安全。

3.3防護(hù)作用

防護(hù)，就是指為了減少自然現(xiàn)象對人為建筑的損傷而采取的一系列措施，對于水利工程施工來說，防護(hù)作用包括河岸、湖岸以及海岸防水流沖刷以及波浪沖擊等。過去我國在進(jìn)行上述場地的防護(hù)時，主要采用的材料包括石籠、柴排、拋石護(hù)坡等，上述方法盡管在短時間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)護(hù)坡作用，但是其使用壽命較短，想要長期發(fā)揮防護(hù)作用，不僅需要投入大量的資金，同時還需要人力的付出。而現(xiàn)階段土工合成材料的成熟以及其在水利工程中的應(yīng)用，為岸坡的防護(hù)提供了新的思路和方法。具體來說，可以選擇將土工織物注入到模袋當(dāng)中，然后置于河岸上，就能夠避免波浪對其的不斷沖擊。同時，還可以將其應(yīng)用于湖岸以及土壩干砌石下作為防墊層。

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作者簡介：侯飛龍（1988.10.5），男，漢，甘肅渭源，水利水電建筑中級，本科，研究方向為水利工程建筑。

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