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摘要：我国最早在水运工程中使用土工合成材料的时间是在上世纪七十年代中期的时候，随着社会的不断发展，土工合成材料在铁道工程、水利工程、市政工程，隧道施工等领域的应用逐渐的开始扩张。我国江苏省某交通水运工程中也早已引入了土工合成材料的应用。在一九八五年，通沙汽渡板桩码头中也引入了土工织物的使用。土工合成材料在加筋防护、过滤、排水等方面有着十分好的作用，在进入到2000年以来，水运工程得到了进一步的发展，也从而推动了土工合成材料的技术进步以及发展。
关键词：土工合成材料、水运工程、应用、技术进展
引言：自上世纪七十年中期开始，我国的水运工程中就开始引入了土工合成材料的使用，到现在已经有三十多年的发展历史了，最开始时主要是用于码头、航道整治施工、内河施工、软基加固施工等。下面本论文就对土工合成材料进行先关的分析，对土工合成材料在运用工程中的应用进程进行相关的探讨，并分析水运工程中土工合成材料的应用情况。
1.土工合成材料概述
究竟生是土工合成材料呢？总体来说，土工合成材料就是应用与岩土施工中各种施工材料合成产品的总称。由于这些材料主要是用于岩土施工中，因此被叫做土工合成材料，便于将其与其他的天然材料区分开来。在早期阶段的时候，土工合成材料又被叫做“土工织物”、“土工膜”。后来随着土工合成材料品种的不断增添，例如“土工格栅”、“土工网”等等，因此导致原来的命名无法满足该种材料的发展了，后来人们又将其称之为“土工织物”、“土工膜”、以及“其他相关材料”，并且这种命名方式延续了很长的一段时间。但是，逐渐的人们还是意识到这种命名方式依旧不够合理，最后，在依旧九四年的时候，新加坡召开了相关的会议，将这类材料定义为“土工合成材料”，土工合成材料的命名争议也由此结束。土工合成材料的原材料主要是一些高分子的聚合物，而这些高分子聚合物主要是来自于煤、石油、天然气、石灰等材料，通过对这些材料进行提取得到的，在将这些材料中的化学物质提取出来之后，在将其加工成纤维合成片材，最后将其制作成为各种土工合成产品。土工合成材料的主要聚合物有“聚酯（PER）”、“聚酰胺（PA）”、“聚丙烯（PP）”、“聚氯乙烯（PVC）”等，聚乙烯材料的最初研发国家是英国，问世时间是依旧三一年，并且在一九三九年开始，就已经有聚乙烯商品了，高分子聚合物中，它是分子结构最简单的一种聚合物，大致可以将其分为两大类型。一类是高分子量，另一类是低分子量。聚乙烯的比重为0.92。在上世纪五十年代左右，相关的人员又开始了对高密度聚乙烯材料（HDPE）的研究。高密度聚乙烯材料在比重抗压强度、熔点等方面有着较好的性能。聚酰胺的最初研发时间是上世纪三十年代中期，人们也将其称之为尼龙材料。该材料在吸湿性能、绝缘性能以及机械性能方面有着较好的优势。除此之外，常用到的土工合成材料的原材料还有聚氯乙烯，它的比重是1.4，在化学性能方面有着较好的优势，并且不易被燃烧。
2.土工合成材料在水运工程中的应用进展
我国大概是在一九七四年左右开始将土工合成材料引入水运工程施工建设中的，经历了多和发展阶段。
引进试用阶段
这一阶段的时间是从一九七四年开始的，直至一九八四年，这一阶段的时候主要是根据地区工程实际施工状况的需求，用于解决工程施工中面临的一些问题，引进的规模较小，针对性较强。并且这一阶段中使用土工合成材料的水运工程项目数量较少，使用的土工合成材料数目也比较少，但是应用成果还是有的，并且也受到了水运施工领域的关注。
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初步推广阶段
这一阶段的时间是从一九八五年开始的，直至一九九五年，各地区在采用土工合成材料的进行施工的时候，处理根据工程的实际状况进行有针对性的施工应用之外，还对土工合成材料的施工工艺进行了相应的改进，并且在一些室内和现场进行了试验，对土工合成材料的施工技术标准进行了编制，拓展了土工合成材料在水运工程中的使用范围。在这一阶段中，土工合成材料在水运工程中，的应用范围、规模以及技术水平都有了明显的进展。
较大发展阶段
这一阶段的时间是从一九九六年开始的，直至一九九九年，该该阶段的发展中，土工合成材料的应用已经渗透入了一些大中型的工程中，开始了有计划、有目的的推广使用。在这一阶段，土工合成材料的是要规模，技术水平已经有了很大的进展，就长江口航道整治，长江界牌航道整治、太仓中远国际城起步工程和黄骅神华港等四个工程中，就使用了大概2457.2万平方米的土工织物，四个技术也开始从普通的围护、边坡以及护岸和浅层护体逐步发展到在工程结构、安全等较高的工程技术领域中的使用，并且也取得了很好的经济效益和社会效益。
3.土工合成材料在水运工程中的技术进展
（1）防冲刷方的应用
水运工程施工中需要进行大量的引水工程，最为关键的就是要对其进行防冲刷施工处理，土工合成材料在防冲刷性能方面有着较好的优势，因此目前最佳的水运工程防冲刷施工方式就是运用土工合成材料。土工合成材料大多数都是由防冲刷性能较好的材料构成的：
护底软体排结构稳定性及余排宽度计算
土工织物与压载块体结合构成的护底软体排，在保砂性能以及渗水性能方面有着较好的优势，并且在河床变形方面的有着较好的适应性，因此可以将其用于防止或者是削弱守护区的冲刷。从上世纪六十年年代开始，荷兰首次在护底施工中引进了土工合成材料的使用，并且在水运工程结构物护底以及护滩施工的防冲刷性能方面有着较好的优势，我国在上世纪七十年代的时候，首次将土工合成材料应用将了护底软体排中，主要通过砖块它在土工织物的应用来实现。后来，我国又先后进行了深入研究，并且研发出了不同结构的压载结构物，用于护底软体单排的施工。后来随着相关研究的不断深入，我们研发出了保砂性能以及渗水性能和防老化性能更加强的机织布与无纺布复合的混凝土连锁压载提高植物软体排引材料，并且突出了根据结构物被冲刷之后的稳定性计算余排长度的方式。在一九九八年的时候，长江深水航道施工中引入了该技术的使用。
新型软体排土工布材料的开发及应用
连锁块软体排土工布通常使用的是机织布、无纺布和加筋带这三种材料。近年来，由于人工以及施工成本的问题，相关人员又研发出了一种新型的土工合成材料用于连锁块软土排施工中。这一新型土工合成材料被称之为NRG护垫。也就是在第二层的土工布的基础之上加一层土工格栅，不仅施工十分便捷，并且在性能稳定性上也有了一定的提升。
新型主动式钩连体的开发应用
这一技术主要是采用空间构建的方式来对守护区水沙特性进行改善，从而实现主动式的防冲刷功能。该构件方式最先是在水利工程中冲刷岸边防护区域中的使用。但该构件的框架钩连性较差，整体稳定性能方面还达不到施工要求，并且框架的杆件连接处容易被腐蚀，从而破坏结构的完整性。后来长江航道规划设计研究院开发了扭双工字透水构件,构件采用钢筋混凝土材料抛投后透水框架间相互嵌套，形成孔隙性垂向分布均匀的防护层。该构件在复杂的水流条件下有着较好的适用性。
（2）生态护滩、护岸方面的应用
在有植物生长的环境下进行护滩或者护岸施工时，通常存在两种情况：第一种就是摊体或者岸边本身就生长有高滩植物，也就是生态保护区；第二种就是在施工区域中，原本有高滩植物的生长，但是由于冲刷导致水土流失、植物死亡，但是该区域仍旧在进行生态修复，也就是生态修复区。这两种区域如果使用将其完全覆盖住的传统守护方式的话，效果并不好。在长江南京以下12.5米的深水航道施工中，针对这两种生态护滩情况，分别采用了两种生态护滩结构。对于第一种生态保护区的施工，采用的是大网格的土工格栅构造软体排保护摊面，然后再使用十字快的格栅软体排进行压护。对于第二种，采用的是能够确保植物根系可以穿透的土工布，并且由能够达到护滩施工大孔径防老化，防冲刷等性能的生态排布，排布采用的压载方式是混凝土方块材料。
结束语：随着社会的不断发展，土工合成材料在我国水运工程中的应用也逐渐的开始扩张。除了在石料资源上，还存在一定的问题上，土工合成材料在施工能力材料性能方面都有着十分好的作用。
参考文献：
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[4]吴澎,姜俊杰,曹凤帅.土工合成材料在水运工程中的应用技术进展[J].水运工程,2017(06):16-22.
论文作者:蔡正荣
论文发表刊物:《防护工程》2019年14期
论文发表时间:2019/11/14
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