土工合成材料在围垦工程中的应用效果

摘要：我国在土工合成材料的应用与研究方面起步较晚，但是20 世纪80 年代开始，我国从国外引进了许多生产设备和技术资料，促使土工合成材料的生产与应用开始进入一个全新的时期；特别是90 年代以来，土工合成材料作为一种新型的岩土工程材料，具有加筋、隔离、过滤、排水、防渗、防护等多种功能，在工程的各个领域中得到了大量的应用。对土工合成材料在围垦工程中的应用进行了阐述。

关键词：土工合成材料；围垦工程；应用

中图分类号：S277文献标识码： A

1. 土工合成材料

1.1 土工合成材料含义

目前，随着科技水平的不断提高，相关研究者将各种不同的化学材料进行综合，研制出了土工合成材料，并将其应用在岩土工程中。土工合成材料中的原材料主要包括塑料、纤维、橡胶等，将这些直接放置在土质结构中，可以对土质结构起到一定的保护作用。因其效果好，因此受到业界人士的广泛关注，在扩大其适用范围的同时还不断改革，研制出土工膜、土工织物以及土工复合材料等。这些材料因具有施工简便、耐腐蚀能力好、自重轻、性能好、成本低、强度高等优点而被广泛应用在水利工程的建设当中。

1.2 土工合成材料的使用范围

在当前的工程施工中，土工合成材料的使用范围相对较广。土工合成材料正是具有较好防渗性、耐腐蚀性的材料，且其非常适合在土木工程或岩体工程中使用，因而在水利工程中的多项工程中都可以应用，如渠道、坝体结构、防渗墙结构等等所有对结构防渗有较高要求的工程施工中。一般来讲，土工合成材料在水利工程的基层施工中应用最为广泛。这是因为采用这种施工材料，不但可以进一步提高工程的施工质量和整体性能，而且还具有很高的节能环保价值，对于促进水利事业的可持续发展也具有重要意义。同时还可以增大水资源利用效率，减少水资源浪费，做到真正的高效节能。

2. 工程实例

某围垦工程是某市最大的在建围垦项目，由北堤、顺堤、艚堤，施工便道，北闸、琵琶闸组成，围垦按五十年一遇标准建设。主堤长度13.1，最高处9.2m，最宽处120m，围区总面积28.96km2，概算总投资9.5亿元。两围堤地质勘察均为淤泥层、淤泥质土、粉质粘土、细砂、粘性土、全风化花岗岩，其中淤泥质土层厚达到10～18m，该层承载力低，沉降变形大，承载力特征值30KPa，压缩系数2.21KPa-1，抗剪强度内摩擦3.1倍，凝聚力3.3KPa呈流塑状态，容易引起沉降变形及抗滑稳定。

3. 土工合成材料的作用

3.1 过滤作用

由于土工合成材料具有良好的过滤性和透水性，因此在工程中得到了广泛应用。把土工合成材料铺设在土体表面或者两相邻土层之间，这种安装方法允许土体中的水流和气体经过土工合成材料自由排出而阻止土颗粒移动，可有效防止因土颗粒流失而造成的土体破坏，同时还避免了因土体中的气或水排不出造成的孔隙水压力升高的情况。传统的过滤材料是透水的砂石料，随着社会的发展和工程实践经验的丰富，现在大多用土工织物来代替，或者把土工织物和砂石料结合起来使用。

3.2 排水作用

具有排水作用的土工合成材料一般具有多孔隙的特点，利用这个特点，可把这种材料放置在土体中用来汇集水分，并将水排出土体。根据工程实践的需要，现在制成的具有排水作用的合成材料不仅可沿垂直于平面的方向排水，也可沿平行于平面方向排水，即具有了水平排水功能，这种功能的出现大大扩展了这种材料的应用范围。现在这种材料已广泛应用于土坝，挡土墙等水工建筑物中。

3.3 防渗作用

土工合成材料中起到防渗作用的主要是土工膜，它是将普通的土工合成材料表面涂一层树脂或橡胶等不透水材料，或将土工合成材料与塑料薄膜复合在一起而制成的产品。土工膜大多是将薄型无纺布与薄膜复合而制成的，按工程需要可以分为多种形式，主要包括一布一膜、二布一膜或三布一膜3种。在制作过程中可按工程实际需要来选择无纺布和塑料薄膜的厚度，但一般选用较厚的无纺布与薄膜复合。其中，塑料薄膜起防水、防渗作用，而无纺布则起导水作用，充分利用了两种材料的特性，所以土工合成材料可以起到很好的防渗作用。

3.4 加筋作用

土工合成材料的加筋技术总体来讲，主要包括加筋支挡结构、加筋陡坡和软土地基加筋3个方面。我们知道，土体颗粒具有一定的抗剪切性和抗压缩性，但它们的抗拉强度却是非常低的，为了改善土体的抗拉强度与变形性能，在工程实践中经常在土体内铺设或加入土工合成材料，这种施工方式很好的控制了土体的变形，增加了土体的稳定性，减少了工程中的安全隐患。

以上的工程实践充分利用了土工合成材料高抗拉强度和低破坏变形率的特点，这就是土工合成材料的加筋作用。在工程中土工合成材料这种作用主要体现在3个方面:

（1）可以应用于土石坝、河堤的建设等工程实践中，主要起到加固软弱地基、隔离和过滤作用。

（2）增加施工过程中回填与开挖边坡的稳定性。

（3）在挡土墙的回填过程中起到加筋作用，或者用来锚固挡土墙的面板。

3.5 隔离作用

在工程中，经常会出现不同的粒料层之间相互掺混的现象，使得这些粒料失去了它们应有的效果。利用土工合成材料的隔离作用，工程师们把这些材料铺设在不同的粒料层之间，有效的解决了掺混问题，大大提高了施工的效率和效果。在软弱地基上铺设碎石粒料基层时，在它们中间铺设土工织物，可有效防止层间出现土料相互侵入的现象并且能很好的控制土体的不均匀沉降。土工合成材料的隔离作用主要体现在土石坝、河堤等软土地基处理过程中。

3.6 防护作用

土工合成材料的防护作用主要体现在可以消减人类活动、自然现象和周围环境的变化对堤坡和岸坡等水工建筑物造成的危害。由于土工合成材料可以有效消除应力集中现象，也可起到应力传递作用，使应力分解，防止土体受外力作用破坏，因此在水利工程中，土工合成材料的防护作用得到了广泛应用。在被保护的水工建筑物表面覆盖一层具有良好反滤性能的土工织物，并在上面铺设一定的盖重，可有效地保护该建筑物表面不受水流和波浪等因素的破坏，与传统的护坡材料具有相同的护坡效果。

4. 质量控制措施

(1)土工布铺设前， 场地的杂物应清除干净，沿堤每隔100m横直向设伸缩节，同时对石墙体外露部位的尖角棱体进行修整，布体用细钢筋锚固在竹围上；

(2)土工布铺设平行于堤轴线，横直向机缝连接，搭接宽度不小于10cm。提倡双线连接法和三线连结法；

(3)土工格栅接缝垂直于堤轴线，一般情况下重叠1～2格连接，U 型钉对角插入或者尼龙扣双向对角锁紧；

(4)土工格栅较坚韧，按设计要求长度尺寸进料，在铺设中还应采取适当措施如：内外压边、竹桩定位、铁丝牵固等方法，防止格栅位移；

(5)基础抛石时还应对抛石基础的土工格栅采用碎石铺设或者石粉铺设，以利对格栅的保护；

(6)应加强对进场材料质量的检验，由于土工合成材料种类多种多样，生产厂家也很多，产品规格型号千差万别，因此对进场的材料应严格按照设计要求的规格、型号及技术参数进行检验，经有资质的检测单位检测合格的材料才可以进场使用；

(7)土工合成材料是高分子聚合材料，其在运输、储存、保管的环节应做好防晒工作，经太阳暴晒的材料十分容易老化而使强度大大降低、寿命大大减短；

(8)土工合成材料多种多样，功能也不尽相同，施工时应该按照相应的规程规范进行，应特别处理好材料的连接部位。

结语

土工合成材料可提高地基承载力、减少堤围沉降量、缩小堤围变形、施工工艺简单、质量容易控制、工程造价低廉的特点， 现已成功应用于软基的围垦工程。

参考文献

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