张葆峰
广东省水利水电科学研究院 510615
摘要:所谓土工合成材料，主要是指目前在水利工程施工中正逐渐被广泛应用的一种新型岩土工程材料，它的主要原材料包括合成纤维、塑料、合成橡胶以及玻璃纤维等，通过一定的加工处理工艺合成而来。其在水利工程中的作用主要体现在保护土体和加强土体这两方面。一般在使用土工合成材料时都是将其安置在土体的表层或者是每层土体相隔的部位。现本文就针对土工合成材料在水利工程中的应用以及施工技术方法做出简要探讨论述。
关键词:水利工程；土工合成材料；应用；施工技术
目前，常见的土工合成材料可以分为土工复合材料、土工膜材料、土工织物材料、土工特种材料等几种情况，土工材料具有强度大、质量小、施工方便、价格低等特点，将土工合成材料应用在水利工程中，能起到过滤、防渗、排水、加固等作用，从而极大的提高水利工程的施工质量。下面就水利工程中土工合成材料的应用和施工方法进行分析。
1.土工合成材料的概述
1.1土工合成材料简介
土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物以及玻璃纤维为原料制成的产品,具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能。自问世以来,发展非常迅速。经工程实践证明,将土工合成材料放在各土体之间,可以起到很好的加强土体的作用,在公路、铁路、水利等工程建设中得到了很好的应用。其类型主要有:土工织物,土工薄膜,复合土工织物及复合土工薄膜等。目前在水利工程中大量使用的土工合成材料大多是土工织物、土工膜、土工复合材料等。
1.2土工合成材料的使用范围
随着社会经济的不断发展，人们对建筑结构施工的要求也不断提高，尤其是在建筑结构施工技术和施工质量方面。目前，土工合成材料已经成为影响水利工程、岩土工程、土木工程施工质量的关键因素，特别是在水利工程的基层施工过程中，能起到防渗、排水、加固的作用。我国是一个农业大国，水利工程对农业生产有很大的影响，如果水利工程的抗渗性、整体性不合理，不仅会对水利工程的施工质量造成影响，还会造成水资源浪费，这对节约型社会的构建有很大的影响，因此，土工合成材料在水利工程中的应用广受人们的关注。
2.防渗土工合成材料的铺设技术
自从土工合成材料被研发应用以来，就在岩土工程建设以及水利水电工程建设中迅速得到广泛应用，并直接促使了水利工程防渗技术的变革与改进。改革不但是指材料应用的改革，而且也对工程施工设计、参数计算以及施工技术与施工管理等多方面的变革起到了很大影响。在水利工程的防渗施工中，土工合成材料主要是应用在垂直铺膜和坡面铺膜的施工中。由于具体的铺设结构存在一定差异，其施工工艺与铺设技术方法也是有着很大差异的。以下就以坡面铺膜防渗施工为例来探讨土工合成材料的铺设技术。
2.1坡面铺膜防渗铺设技术概述
在坡面铺膜防渗施工中，一般会采用复合土工膜为材料进行铺设，而在这种材料的铺设中，最重要也是最关键的施工环节是焊接工艺施工。具体的做法一般是先将坡面进行刷浆平整处理，再将复合土工膜平铺在平整的坡面上，然后在土工膜上进行混凝土浇筑，这样就可以实现较好的防渗性和稳定性。但是有些坡面在使用几年后会出现渗漏问题，在经过分析后，认为是在施工中没有做好焊接施工，出现了脱焊现象，尤其是在丁字缝处，更是容易出现脱焊，从而引起渗漏现象。为此，在复合土工膜的铺设中，一定要采用专业的焊接人员进行焊接工艺施工，以确保防渗质量。
2.2堤身削坡与堤脚开挖
堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工,堤身按设计要求进行削坡,使其坡度达到设计标准,削坡后仔细清面,尽可能将坡面清理干净,整体上满足平整度要求,堤身堤顶分别开挖止滑槽。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆堤脚基础按设计断面开挖,达到相对不透水层后再向下开挖1m,宽1m深的沟槽,并清理开挖断面,同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后,施工和测量人员再进行堤坡规格检查,并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单,请监理工程师验收签证后,即可铺膜。
2.3铺设复合土工膜的具体做法
一般在对坝体进行复合土工膜的铺设时，大都是按照顺坝轴的方向进行铺设，这样可以有效缩短焊缝的长度。但在高坝的施工中，通常采用上部垂直铺设，下部顺坝轴铺设的方法。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。连接时，将复合土工膜厚布面朝上，薄布面朝下铺好，再将第二幅与第一幅需焊接的也拉直摆平，搭叠15cm左右，缝合膜的下布，缝合宽度稍大于两膜焊接宽度，然后将两膜搭接10cm左右，平整后才开始焊接。当膜的焊接质量经检查和测试合格后由工地监理工程师同意，再缝上布，对留边不齐的需进行修剪，膜有褶皱要采取措施舒展，以免影响焊接质量，其中应特别注意坡脚基础高程不同和止滑槽相邻两幅复合土工膜之间连接处的施工质量。膜与膜的连接采取焊接方式。每次焊接前先用干毛巾擦干净保证膜面清洁，膜与膜接头处铺设平整后方可焊接，对有问题的做出记号，一人在后面进行修补，每道焊缝完成后，随即进行质量检查，检查方法以外观检查为主，辅以水针注彩色水观察，如发现问题，做出记号立即进行补焊，焊接质量由施工班组初验合格后报经理部复检，再报监理工程师终检，合格后方可缝上层布。缝合土工膜时，布与布的缝合方式为肘接，采用手提封包机，使用高纤维涤纶丝线缝合，针间距按设计要求确定，织物与织物缝起来，缝接时注意松紧程度要与膜相一致，以使膜和织物共同受力，增强复合土工膜的抗拉强度，确保膜布联合受力。
3.防渗土工合成材料在水利工程施工中常见的问题
在进行防渗土工合成材料施工时，经常会遇到以下问题:石块、棱物刺穿膜;土工薄膜缺乏支撑，承受水压力和土压力时鼓破;受温度、重力、浪击、土体位移、水位变化等因素的影响，在铺设混凝土面板和支撑土的薄膜时，发生界面滑动的现象，从而造成土工薄膜过度拉伸。为防止这些现象的发生，施工人员在施工过程中，要严格的按照施工规范及操作要求进行操作，从而为施工质量提供保障。
4.土工合成材料的使用寿命
PVC和PE两材料经试验考证,PVC和PE材料埋在40cm以下使用和放在水中使用寿命可达100年。水质对材料的影响不大,在pH值2～10的水中试验,材料老化影响不大。存放时均要防止太阳照射,太阳照射容易分解,影响材料性能,并要防止机械压坏,但是如果承受的应力水平超过拉断强度的30%,缺陷部位易于扩张,易损坏。如果承受应力水平达到拉断强度的20%时,材料不易损坏。因此使用时水平应力要小,不要拉得太紧,应力水平不要超过拉断强度的20%,这样,材料的使用寿命很长。
结论
综上所述，在使用土工合成材料进行水利工程防渗施工时，定要严格按照技术设计要求进行设计施工，并在使用中做好维修养护工作。土工合成材料的铺设位置和使用场合应当正确合理，选择的材料要满足技术需求，并且经济实用。另外，随着土工合成材料越来越多的被应用在水利工程施工中，这就需要我们在长期的工作中总计经验，吸取教训，对土工合成材料的施工技术进行进一步的改进与提高，从而使其更加广泛的应用在现代水利工程建设中。
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论文作者:张葆峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/15
标签：材料论文; 水利工程论文; 土工合成论文; 土工论文; 防渗论文; 土工膜论文; 织物论文; 《防护工程》2018年第11期论文;