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中圖分類號 TV871 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0143-01
土工合成材料是20世紀出現(xiàn)的一種新型的巖土工程材料,使用初期品種較少,主要為土工織物和土工膜兩大類。早在20世紀50年代土工織物被成功地作為濾層材料替代砂石粒料反濾層,而土工膜應用得更早,在30年代末40年代初即用于水池、水渠的防滲。我國于60年代中期將土工膜用于渠道防滲、裂縫堵漏,70年代應用土工織物作防沖材料及加固地基等取得良好效果。土工合成材料的大規(guī)模應用始于20世紀80年代。這種新型材料以其良好的工程性能,及其具有重量輕、強度高、生產(chǎn)工廠化、質(zhì)量穩(wěn)定、施工方便,價格低等優(yōu)點深受巖土工程師們的歡迎。
1 土工合成材料種類及工程應用
土工合成材料是以高分子聚合物為原材料,用人工合成的方法制成的合成材料。高分子聚合物的種類很多,最常用的聚合物有聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯5種,在實際工程中通常根據(jù)這5種原材料的纖維強度、相對密度、軟化點、耐酸堿及耐久性等特性供工程選材時參考。土工合成材料制品近年發(fā)展很快,遠遠超出早期土工織物和土工膜兩大類,眾多產(chǎn)品如何分類至今沒有統(tǒng)一準則。在《土工合成材料應用手冊》將土工合成材料分為4大類:①土工織物,包括機織土工織物和非織造(無紡)土工織物;②土工膜;③特種土工合成材料,如土工格柵、土工網(wǎng)、土工墊、土工格室、土工膜袋,土工泡沫塑料等;④復合型土工合成材料,如復合土工膜、塑料排水帶等。這種分類的好處是概括性強,不斷出現(xiàn)的新產(chǎn)品可方便地歸人,例如近年用得較多的高強加筋帶、玻璃纖維土工格柵可歸入特種土工合成材料一類中,而軟式排水管、塑料盲溝可歸人復合型土工合成材料一類。土工合成材料的功能是多方面的,通常把它概括為6種基本功能:①反濾功能;②排水功能;③隔離功能;④加筋功能;⑤防滲功能;⑥防護功能。這6種功能有的可以明確分清楚,有的不易分清。實際應用中土工合成材料往往同時兼?zhèn)鋷追N功能。任何應用土工合成材料的工程幾乎都存在隔離作用,用于過濾作用的土工織物往往同時伴隨排水作用。在進行土工合成材料設計時,需明確主要的、次要的和附帶的功能。
2 土工合成材料常規(guī)試驗
常規(guī)試驗為最常用的、操作較簡單的基本試驗,包括物理、力學和水力學性能試驗。目前用土工直剪儀進行小尺寸的土與土工合成材料界面摩擦試驗用得也比較多。
1)物理和力學性能:物理指標為土工織物的重量和厚度。力學指標內(nèi)容較多,單向受力有條帶拉伸、握持拉伸和撕裂3種試驗;周向受力試驗有圓球頂破、脹破、CBR頂破、刺破及落錐等5種試驗。這10項指標測定均可遵循紡織系統(tǒng)頒布的國家標準進行試驗。土工合成材料的早期產(chǎn)品土工織物是應用于工程的紡織物。土工織物應用紡織技術制造,因而用紡織品試驗標準進行檢測,土工織物沿用了紡織品大多數(shù)試驗方法直到今天。
2)水力學性能:土工織物的水力特性在巖土工程應用中十分重要,在20世紀80年代由巖土工程師們研究和制定了測定土工織物滲透系數(shù)和孔徑兩項試驗。不久ISO國際標準通過了滲透系數(shù)和孔徑試驗標準。
3)土一土工合成材料相互作用的界面摩擦特性:工程設計中常需要提供土一土工合成材料之間摩擦系數(shù)。在20世紀80年代開展了這方面的研究。其試驗設備大多采用土工試驗直剪儀和土工試驗箱。利用直剪儀作界面直剪摩擦試驗,將土工織物固定在上盒底部或下盒頂部,盒內(nèi)填土進行直剪試驗。利用土工試驗箱進行拉拔摩擦試驗,箱內(nèi)填土,土工合成材料埋在土中,進行拉拔。這種試驗制樣較困難,一般常規(guī)試驗僅用小尺寸直剪儀進行砂土一土工織物的直剪摩擦試驗。
3 土工合成材料耐久性試驗
1)老化問題:土工合成材料在大氣環(huán)境中光、水、氧、熱作用下,聚合物的分子結(jié)構發(fā)生變化,力學性能逐漸緩降,產(chǎn)生老化。目前常用老化試驗有自然老化法和人工老化法兩種。自然老化試驗是對鋪設在某特定地點及在當?shù)刈匀粭l件作用下的土工合成材料,按時定期取樣進行物理力學性能測試,可得到強度隨時間的衰減情況。這種試驗資料能可靠地反映實際情況,得到較可靠的長期強度,然而非?;〞r間。另一種人工老化試驗利用人工氣候箱對土工合成材料進行加速老化試驗,氣候箱可調(diào)控光源種類,光照溫度和強度等因素。利用光源強度和光照時間,人工老化速度大大高于自然老化,但它與實際有差距,可靠性較差。
2)蠕變問題:土工合成材料具有明顯的蠕變特性。材料在某一恒定荷載作用下發(fā)生徐變,變形隨時間不斷增大,達到某一應變后,應變速率逐漸減小,應變緩緩趨向穩(wěn)定。蠕變研究試驗表明,影響蠕變特性的主要因素有:原材料種類,材料承受的荷載水平,材料約束條件,溫度等。
3)淤堵問題:淤堵主要發(fā)生在用于過濾和排水工程的針刺無紡土工織物中,在過濾過程中織物的孔隙被堵塞。產(chǎn)生淤堵原因可以是物理的、化學的、生物的或其他凍融、干濕等。最常見的是物理淤堵,通過織物的水中所夾帶的細粒土滯留在孔隙中或封住孔口;化學淤堵是過濾的水中含有化學溶液,合成化合物滯留孔中;生物淤堵是有的微生物對某種材料有親和力,滯留土工織物進行繁殖堵塞孔隙。這些淤堵現(xiàn)象可交叉同時發(fā)生。
4 討論與總結(jié)
常規(guī)試驗主要對象是片狀土工織物、土工膜。由于這些產(chǎn)品具有良好工程性能,用量逐年增多,其試驗方法日趨統(tǒng)一和規(guī)范化。此外,為進一步探索材料基本性能的蠕變試驗得到廣泛重視。土工合成材料問世至今短短幾十年,期間產(chǎn)品的種類、用量和使用領域飛速發(fā)展,發(fā)生了翻天覆地的變化。然而對比土工合
成材料測試情況,似乎有些不相稱,有關物理、力學性能指標測試方法基本還是沿用當年紡織品的標準。這些標準的特點是能簡單、方便且可靠地反映織物自身的力學性能;可以評價土合成材料的質(zhì)量、均勻度、強度和延性;可對同類產(chǎn)品進行比較和選擇。施工現(xiàn)場土工合成材料是埋在土中的,是在土的約束下工作的,顯然紡織品標準不能滿足此要求,大多試驗仍僅對織物自身參數(shù)進行比較,主要是試樣尺寸和形狀的變化,邊界條件變了,就方法而言無本質(zhì)上的突破。其中主要變化是,土工織物拉伸強度試驗中,以寬條(寬200 mm)試樣代替紡織品窄條(寬50 mm)試樣,其他無甚變化。大部分物理、力學性能紡織品測試項目繼續(xù)沿用。
參考文獻
[1]交通部公路科學研究院.公路工程土工合成材料試驗規(guī)程[M].人民交通出版社,2006,9,1.
[關鍵詞] 邊坡防護 邊坡病害 侵蝕機理 土工合成材料
問題的提出
從20世紀80年代開始,我國的公路基礎設施實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展,取得了舉世矚目的成就。隨著我國基礎設施的大力發(fā)展,在公路、鐵路等部門都涉及到大量的邊坡問題,因此對邊坡的正確認識、合理設計、適當治理,把邊坡失穩(wěn)造成的災害降到最低限度意義重大。目前,土工合成材料發(fā)展很快,應用范圍不斷擴大,工藝水平日新月異,使得新產(chǎn)品常常成為展覽品。各種土工合成材料,包括土工薄膜、土工織物、土工柵條、土工網(wǎng)格、土工模袋,在填土襯墊、陡坡和豎直擋土墻的加固、排水系統(tǒng)、軟土路基、侵蝕控制、堤防和大壩等方面補充或替代了傳統(tǒng)的設計。
路基邊坡病害分析及防護設計原則
1.邊坡破壞產(chǎn)生的危害。①邊坡破壞帶來系列的工程問題和環(huán)境問題,嚴重的中斷交通,甚至造成人員傷亡,給國家和人民的利益帶來巨大的損失。②邊坡的淺層破壞造成邊坡落石,還危及行車安全,導致人員傷亡事故有時發(fā)生。③邊坡深層破壞帶來的后果更加嚴重。除在公路建設和養(yǎng)護期間需要花費大量的人力和財力進行處治外,還往往中斷交通。處治后發(fā)生病害的邊坡在進行處治時,技術和施工難度增加。④路堤邊坡破壞往往導致路面斷板、開裂,這種現(xiàn)象較為普遍,嚴重的情況是出現(xiàn)路堤整體滑動和中斷交通,除給公路運營管理部門帶來直接的經(jīng)濟損失外,還給用路者帶來難以估量的間接損失。
2.路基邊坡病害的原因分析。(1)氣候因素。氣候因素有氣溫、降水、風速、風向、最大凍土深度等。在大面積的土質(zhì)或風化巖質(zhì)坡面上,由于溫差對地表的影響,加上雨水直接沖刷坡面,極易風化剝落,導致塹坡水土大量流失,或坡面產(chǎn)生裂縫,發(fā)生淺層溜方。(2)水文因素。水文因素如地表水的排泄,河流常水位、洪水位,有無地表積水和積水時間長短,河岸淤積情況;水文地質(zhì)因素有地下水埋深、移動規(guī)律,有無層間水、裂隙水、泉水等。(3)土質(zhì)因素。沿線地質(zhì)因素,如巖石的種類、風化程度和裂隙情況,巖石走向、傾向、傾角、層理和巖層厚度以及有無斷層或其他不良地質(zhì)現(xiàn)象。
土是建筑路基及邊坡的基本材料,不同的土類具有不同的工程性質(zhì)。砂粒土的強度構成以內(nèi)摩擦力為主,強度高,受水的影響??;黏性土的強度形成以黏聚力為主,強度隨密實程度的不同變化較大,并隨濕度的增大而降低;粉土類土毛細現(xiàn)象強烈,強度和承載力隨著毛細水上升和濕度的增大而下降。對于黃土質(zhì)砂黏土或其他黏土質(zhì)土,因其透水性弱、崩解性強、經(jīng)雨水浸泡后土體表層含水量達到和狀態(tài)時,易使邊坡失穩(wěn)而溜方;若路堤填料不合格,又沒有進行土質(zhì)改良,將導致邊坡結(jié)構層斷裂破壞。
土工合成材料在路基邊坡防護中的應用
土工合成材料的種類。土工合成材料大體可以分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料四大類,每類材料又都有各自的相關產(chǎn)品。
1.土工織物特點。土工織物是采用編織技術生產(chǎn)的透水性土工合成材料,他的特點是重量輕、整體連續(xù)性好??勺龀奢^大面積的整體,長度可達數(shù)百米。并且施工簡便、抗拉強度高、耐腐蝕和微生物侵蝕性好。
2.土工膜的分類及特點。土工膜是一種不透水的土工合成材料,可分為瀝青土工膜和聚合物土工膜兩類。土工膜的主要特點是透水性極低,其工程特性隨類別、制作方法、產(chǎn)品類型的不同而發(fā)生很大的變化。土工膜還有很好的彈性和應變能力、良好的耐老化能力,尤其適用于水下工程。
3.關于土工材料的說明。土工格柵、土工網(wǎng)、土工模袋、土工墊和土工室以及輕型土工合成材料統(tǒng)稱為土工合成材料。土工格柵是經(jīng)過拉伸工藝形成的具有方形或矩形格柵的聚合物板材,主要用作加筋材料。土工網(wǎng)是合成料條帶編織或合成樹脂壓制成的具有較大孔眼、剛度較大的網(wǎng)狀合成材料,是主要的加筋材料。土工模袋是一種雙層聚合物化纖織物制成的袋狀材料,他可以代替模板成型混凝土或砂漿。土工墊和土工室是合成材料特制的三維結(jié)構,前者多為透水聚合物網(wǎng)墊,后者多為蜂窩狀或網(wǎng)狀三維結(jié)構,主要用于護坡或植草綠化
4.土工復合材料。土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料,以其兩種或兩種以上的土工材料互相結(jié)合起來,成為土工復合材料。土工復合材料可將不同構成材料的性質(zhì)結(jié)合起來,更好地滿足具體工程的需要,能起到多種功能的作用。如復合土工膜,將土工膜和土工織物按要求制成土工膜―土工織物組合物,稱復合土工膜。土工膜主要用來防滲,土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。不同的工程有不同的綜合功能要求,故土工復合材料的品種繁多,可以說土工復合材料是當前和今后一段時期發(fā)展的大方向。
土工合成材料發(fā)展前景
土工合成材料有諸多功能,又有重量輕,體積小,強度高,耐腐蝕等特點,尤其是缺砂少石的地區(qū)更有其用武之地。但土工合成材料畢竟是一門非常年輕的新技術,對其生產(chǎn)、試驗、設計、施工工藝等在世界范圍內(nèi)還沒有完全統(tǒng)一,很多人對這種新型建筑材料還不甚了解,但土工合成材料畢竟是富有生命力的新生事物,況且世界對土工合成材料的研究與應用已達相當高的水平,在不遠的將來,其效能一定能蓬勃發(fā)展,為社會主義建設作出重大貢獻。
總之,搞好鐵路、公路建設,確保公路邊坡穩(wěn)定、安全、搞好環(huán)境保護,要深入了解公路邊坡破壞的型式與機理,針對不同工程對象的土質(zhì)、水文、氣候等特點,靈活采用不同的防護型式,加強設計,加強施工建設管理,建安全之路、建生態(tài)之路、優(yōu)美之路。
參考文獻:
[1]楊航宇,朱贊凌,羅志聰.公路邊坡防護與治理[M].人民交通出版社.
[2]王道雄.土工合成材料在公路工程中的應用[M].人民交通出版社.
關鍵詞:土工織物;防汛;搶護
我國在利用天然纖維材料和織物進行防汛護堤、搶險、堵口方面已有很久的歷史,但利用土工合成材料來防汛搶險還是一項新技術。土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纖、合成橡膠等為原料,制成各種類型的產(chǎn)品,置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間,發(fā)揮加強或保護土體的作用。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料等類型。土工合成材料不僅具有較高的強度。而且具有抗沖、耐磨、耐腐蝕和重量輕等特點。
一、概論
土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料,它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料,制成各種類型的產(chǎn)品,置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間,發(fā)揮加強或保護土體的作用?!锻凉ず铣刹牧蠎眉夹g規(guī)范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復合材料等類型。
土工特種材料包括土工膜袋、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊、土工格室、土工織物膨潤土墊、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)等。土工復合材料是由上述各種材料復合而成,如復合土工膜、復合土工織物、復合土工布、復合防排水材料(排水帶、排水管)等。
二、防汛、搶險的傳統(tǒng)材料和土工合成材料的特點
堤防、涵閘等各類建筑物的安全渡汛主要采取兩個層次的措施:第一是防護,就是避免險情發(fā)生;第二是搶險,即一旦險情出現(xiàn),要迅速采取有效措施消除險情。防汛、搶險最常用的傳統(tǒng)材料主要為土料、砂料、石料以及草袋、麻包等,它們作為防汛用材已歷史悠久,效果良好,仍然是當前防洪、搶險的主要材料。這些材料雖然有來源廣、數(shù)量多能就地取材等許多優(yōu)點,但也存在重量重、體積大、運輸困難、施工勞動強度大、施工速度慢、工程質(zhì)量不易保證等不足。
土工合成材料中的土工織物一般都具有較高的強度,單位質(zhì)量輕、透水性強、防腐及耐磨性好的特點,同量它還具有以下幾方面的功能和作用:
(一)排水功能:土工織物能截斷與匯集土體中的滲水,并能將滲水沿垂直織物平面或平行織物平面排出土體;
(二)反濾功能:由于土工織物構造上的水力學特性,在它排出滲水的同時,能攔阻土體顆粒不被帶出;
(三)隔離作用:土工織物可能把不同性質(zhì)或不同級配的土石料隔開,以免互相摻雜,從而可以保證施工質(zhì)量;
(四)對土體的加筋作用:土工織物有較高的抗拉強度,在土體中可以約束土體的應變,提高土體的綜合變形模量,減小土體變形,改善土體的受力狀況。
土工織物這些功能和特性,可以克服或改善傳統(tǒng)材料的缺點或不足。此外,土工織物施工工藝簡單,易保證工程質(zhì)量,施工速度快,工程造價低(與傳統(tǒng)反濾材料相比,可節(jié)約投資三分之一到二分之一)。因此對于防汛搶險這種時間性非常緊迫的工程,土工織物將成為一種十分理想的新材料,特別對一些缺土缺砂石料的地區(qū)更具有特殊的價值。
三、土工織物在防汛搶險中的應用
汛期江河水位高漲,常居高不下,有時還受到大風大浪侵襲,對于堤防薄弱環(huán)節(jié),常容易釀成險情。堤壩工程的主要險情有:迎水坡發(fā)生大面積塌落,堤壩內(nèi)出現(xiàn)貫通水流通道和裂縫,下游出現(xiàn)管涌、流土及成片泡泉,下游坡出現(xiàn)大面積散浸,洪水漫頂?shù)取,F(xiàn)針對最常見的險情提出搶護方案。
(一)堤壩坍塌險工的搶護
當?shù)虊紊嫌斡写竺娣e塌落險情時,可采用覆蓋軟體排防護,這種險情大多要分秒必爭地進行搶護。沉排搶險施工方法如下:
1.展排體。將排體運到險工段,放在對應的堤頂上,并展開。
2.橫枕裝載。指搶險隊要把裝滿土的編織袋放在橫枕中心線上,折轉(zhuǎn)枕布將對于尼龍繩頭捆在一起,就成裝土橫枕。
3.滾排成捆。搶險隊站在橫枕一側(cè),滾排成捆,后將捆搭到迎水坡堤肩處。
4.打樁掛排。在縱枕對應的堤頂上打樁4-6根,將縱向拉筋繩拴在樁上,松緊要適度,使排體沉好后,上端超出水面為準。
5.沉排護險。搶險隊面向迎水坡,往下推滾排體,使排體沉到預定位置,并在上游側(cè)拉緊橫向拉筋繩,固定排置,避免移位和翻轉(zhuǎn)。
6.縱向壓載。搶險隊分成四組,同時向指定豎袋內(nèi)投入裝土的編織袋,直到裝出水面為止。
(二)管涌險情的搶護
由于滲流的作用,汛期堤壩及地基基礎薄弱處往往發(fā)生滲透變形,產(chǎn)生管涌、流土、滑坡等險情,如不及時處理,就將危及堤壩安全。采用土工織物作為濾層,應對可能出現(xiàn)滲透破壞的堤段取土,進行試驗計算,確定土工織物型號,然后選購所需土工織物。但在防汛搶險時,有時來不及試驗,只能憑經(jīng)驗處理。
使用土工織物對管涌險情的搶護,其施工方法是:
1.將泉眼周圍或嚴重散浸的地面整理平整,清除草皮雜物以及尖角石塊。
2.如泉眼較小,可以用整塊的土工織物蓋住泉眼,如泉眼較大或連片泉眼,則應將土工織物互相搭接并用線縫起來,或采用化學粘合。搭接寬度一般為15-20cm。在松軟的土基或水下施工時,搭接寬度應取40-60cm。
3.將土工織物蓋在泉眼上面,即以重物將其固定,再由周圍向中央壓易透水的2-4cm粒徑的小卵石或小石子,厚度30-50cm。石子上面再壓塊石或混凝土塊,最后形成中心高,四周低的壓重體。
4.鋪放土工織物的面積取決于泉眼的大小和嚴重滲水段的范圍,其面積應大于需要保護的滲水范圍0.5m以上。施工時應注意以下兩點:
關鍵詞:水利工程;施工;土工合成材料
水利工程在現(xiàn)代社會運作過程中扮演者一個及其重要的作用,它對于工業(yè)、農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)來說有著極大的促進作用,并且我國作為一個水資源較為貧乏的國家,對于水利工程的建設更是要重視起來。所以,在現(xiàn)代的水利工程建設過程中,使用新型的材料以及更先進的施工工藝已經(jīng)成為了水利工程修建工程質(zhì)量提升的一個關鍵,同時也是一個水利工程修建過程中一個熱點和深入研究的話題。
1. 土工合成材料概述
1.1 材料概念
科技技術在不斷發(fā)展的過程中,與各種不同的化學材料相融合,從而形成了土工合成材料這樣的新型巖土工程,這項工程的應用模式主要是通過纖維、橡膠以及塑料等化學聚合物來作為修建的基礎型原材料體系,并且將這些原材料放置在土體以及各個土質(zhì)結(jié)構之間,有效的為土體提供保護的措施。并且在應用這項方法的過程中,已經(jīng)逐漸擴大了適用范圍,使得改項目形成了土工織物、土工膜以及土工復合材料等多種類型的材料體系,在水利工程的施工過程中得到了極為廣泛的應用,已經(jīng)成為了水利工程建設施工過程中最為矚目的研究項目之一,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因,主要就在于土工合成材料相較于其他材料來說,有著更高的治適用性,其施工便捷、運輸方便、強度高、抗腐蝕、重量輕、性能好、造價低等等特性,都使得土工合成材料擁有其他材料所無法比擬的優(yōu)勢。
1.2 使用范圍
近幾年來,社會的經(jīng)濟在不斷的發(fā)展,對于各項建筑工程的相關要求也不斷的提高,其工程的施工質(zhì)量以及施工技術也受到社會各界的高度重視。就目前來說,在社會對工程質(zhì)量的關注之下,土工合成材料已經(jīng)成為了土木工程以及巖土工程的施工能夠達到較高質(zhì)量的一個關鍵因素,特別是在進行水利工程的基層施工過程中,把土工合成材料應用在壩體結(jié)構、防滲墻結(jié)構、通水渠道等施工環(huán)節(jié)的襯砌施工之中。并且,在水利工程中充分的利用土工合成材料來進行施工還能夠使得水利工程達到環(huán)保節(jié)能的目的,有效的實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展觀,也正是土工合成材料的特性有著較高的優(yōu)勢,才促使了土工合成材料成為了現(xiàn)代水利工程在進行建設過程中的基礎材料。
我國作為一個農(nóng)業(yè)大國,在改革開發(fā)的早期,對水利工程進行興建的過程中,沒有使用科學合理的方式來修建水利工程,使得水利工程的整體性以及抗?jié)B性都有著極大的不足,更是由于水利工程的質(zhì)量影響,造成了我國水資源出現(xiàn)了浪費的現(xiàn)象。所以,現(xiàn)代社會在進行修建的過程中,所使用的材料等已經(jīng)受到了嚴格的控制,材料的質(zhì)量也受到了社會各界的關注。
2. 土工合成材料施工技術
土工合成材料的應用是出自于巖土工程建設的一種新型材料體系,其在水利工程建設中發(fā)揮著不可忽視的作用與意義,同時其在應用的過程中不僅是在各種基礎結(jié)構之中的應用,同時更是廣泛的應用在各種主體結(jié)構施工模式。而且在施工的過程中,由于施工材料的不同而對于工程的設計原理、物料使用量的計算以及施工工藝等方面都提出了新的認識和要求。防滲土工合成料作為目前最為常見的一種,其在目前工程施工中得到了人們的重視,同時對于施工方法的研究也成為我們關注的重點。下面就施工中存在的各方面要求進行了系統(tǒng)、深入的總結(jié)和研究。
2.1 坡面鋪膜防滲
在目前的土工合成材料施工的過程中,坡面鋪膜是最為常見的工程模式,其在施工的過程中,施工技術和施工體系是最為關鍵的模式。就當前的就當前的水利工程施工而言,其多數(shù)工程項目都是以土石壩為主的壩體結(jié)構模式,這種施工方式的選用對于整個工程的施工而言極為關鍵,同時在施工的過程中還需要對焊接工藝進行系統(tǒng)控制。焊接技術的應用直接決定著焊接工程質(zhì)量,同時也決定著整個工程的施工效益要求。因此,在施工的過程中復合土工膜的施工極為關鍵和重要。
2.2 堤身削坡與堤腳開挖
堤身削坡和堤腳開挖可采用人工配合機械施工,堤身按設計要求進行削坡,使其坡度達到設計標準,削坡后仔細清面,盡可能將坡面清理干凈,整體上滿足平整度要求,堤身堤頂分別開挖止滑槽。堤腳基礎按設計斷面開挖,達到相對不透水層后再向下開挖1m,寬1m深的溝槽,并清理開挖斷面,同時做好基坑排水及基坑邊坡穩(wěn)定工作。完成以上工作后,施工和測量人員再進行堤坡規(guī)格檢查,并做好實地施工記錄和填寫堤坡工程驗收單,請監(jiān)理工程師驗收簽證后,即可鋪膜。
2.3 施工鋪設復合土工膜
在進行壩體土工膜鋪設時,可以是順壩軸方向鋪設,最好是垂直壩軸線鋪設。但是為了減少焊縫的長度,通常采用順壩坡鋪方案。對于高壩來講,土工膜鋪設通常采用壩上部分垂直壩軸線來鋪設,不但能滿足應力最小要求,也能滿足焊縫少的特點;壩底可采用順壩鋪設,以減少焊縫。復合土工膜鋪設時,要按設計及規(guī)范要求,從堤頂鋪到坡底基槽,并埋入相對不透水層。鋪設完畢后,應盡快回填堤腳和上部護坡,以避免開挖斷面局部土質(zhì)差而產(chǎn)生滑坡,鋪膜時,注意張馳適度,避免應力集中和人為損傷,要求土工膜與地基結(jié)合面務必吻合平整,切不可有上、下游方向凸出的褶皺。
3. 滲土工合成材料在工程施工中常出現(xiàn)的問題
防滲土工合成材料在工程施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題有:經(jīng)常遭受石塊或其他尖棱物的穿刺破壞;由于土工薄膜缺少約束支撐,在承受水壓力和土壓力時易于被鼓破;薄膜受到下層氣體或液體的頂托產(chǎn)生應力集中導致破壞;鋪設在支撐土與混凝土面板之間的土工薄膜由于受到溫度、重力、土移、浪擊和水位變化等因素的影響,可能引起界面滑動,使土工薄膜產(chǎn)生過度拉伸、撕裂或擦傷;在斜面上用土或混凝土面板保護土工薄膜,當水位驟降時,土體中的孔隙水壓力和庫水位失去平衡而造成失穩(wěn)滑動。只要按照施工規(guī)范和施工組織設計施工,確保施工質(zhì)量,就可避免或減少類似問題的出現(xiàn)。
4. 結(jié)束語
土工合成材料是一種新型的巖土工程材料,是以合成纖維、塑料、合成橡膠等聚合物以及玻璃纖維為原料制成的各種類型產(chǎn)品,置于土體表層或各層土體之間,起到保護或加強土體的作用。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料等類型。具有防滲、過濾、排水、防護、隔離、加筋和加固等多種功能,同時具有重量輕、易搬運、強度高、抗腐蝕、運輸方便和價格低廉等優(yōu)點。近年來被廣泛應用于各類巖土工程,特別是在水利防滲工程中得到廣泛應用。
參考文獻
[1] 胡強,張國順. 淺談水利工程中土工合成材料的應用及施工[J]. 黑龍江科技信息. 2008(30)
關鍵詞:土工合成材料 防汛搶險 新的應用
Abstract: the geosynthetics used in civil engineering application is the floorboard of the synthetic materials. Since since introduced into China, because of its material properties for engineering application with the new technology and new methods. Especially in flood control and emergency rescue, the strengthening of geosynthetic materials (reinforcement), thin water flow, segregation filtering and other practical function, can be a very good improving engineering quality, will be difficult problem easier, and can produce larger production and social benefits, save engineering capital, on the ecological environment protection has also played a positive role.
Keywords: geosynthetic materials flood control and rescue the new application
中圖分類號:O434.19文獻標識碼:A 文章編號:
1引言
我國是一個洪澇災害頻發(fā)的國家,每年水災造成的經(jīng)濟損失巨大,面對無情的洪澇災害,國家每年都在不斷提高防汛搶險技術與設備,其中,土工合成材料等新型材料的應用,得到了國家的大力支持,到目前為止,由于土工合成材料在大小水災險情中的出色表現(xiàn),國家防汛抗旱總指揮部已將土工合成材料作為防汛主要物料,各水災頻發(fā)流域都大量儲備了土工合成材料。長期以來,我國由于科研資金投入不夠和現(xiàn)實技術落后等多方面原因,采用的防汛搶險方法較為原始和低效,通常采用填裝沙石,土料的麻袋等,這種方法成本低廉,效果優(yōu)良,目前任然是大家樂于采用的方法。但是由于這些材料體積大,重量重的特性,造成了沙袋質(zhì)量不一,人工勞動強度大,運輸十分不便等種種困難。而土工合成材料密度小,極強的透水性,良好的耐腐蝕性等特點,很好地完成了傳統(tǒng)材料無法完成的任務。另外,土木合成材料的使用 ,大大減少了沙石,土料等自然資源的消耗,符合循環(huán)發(fā)展的自然規(guī)律,對環(huán)境保護作用明顯,因此,在我國的發(fā)展前景十分寬廣。
2 土木合成材料在防汛搶險中的實際應用
2.1堤壩坍塌閑情的搶護
堤壩坍塌是堤壩臨水面在水流長期沖刷下,岸堤段形成頂沖,頂沖沖刷岸腳,在高水位時,岸底的土壤長期浸泡,吸水飽和,抵抗剪力強度大大降低,當?shù)虊蝺?nèi)水流在人工引流等操作下,水位突然下降,堤岸底部突然失去水的壓力的支持,松軟的土壤脫落,使水流從堤壩的迎水面大量流出,威脅整個壩體安全,這時如果不及時排除險情,將造成整個壩體潰崩。這時可以采用在壩體臨水面墊大塊石料、高強度的土工材料網(wǎng)籠、編織袋土枕等措施進行搶險。如堤岸發(fā)生的險情嚴重,可以在堤岸的臨水面填土還坡,使臨水面的外邦頂面與坡面齊平。
實例:安徽淮河花家湖段500米堤壩全線坍塌。2007年7月,淮河花家湖段堤壩連續(xù)發(fā)生4次大規(guī)模坍塌,花家湖段堤壩最大坍塌距離200米,最短的一段也有35米。此段堤壩保護著一萬畝良田、一個大型煤礦和一個大型發(fā)電廠。目前塌陷的老壩已經(jīng)基本失去抵擋作用,一旦搶護不力,可能導致整個工程壩體自上而下逐個坍塌,由于失去了大壩的阻擋,淮河水已經(jīng)將大堤內(nèi)側(cè)斜坡沖垮,河水正在吞噬大堤。在這種危急形勢下,搶險指揮部按照“先急后緩,搶修大壩”的原則,采用4層木樁所代替原來的舊壩體,各層木樁和每一根木樁之間都用鐵絲緊密連接,各層木樁之間再用沙袋填實,形成新的堤壩對大壩進行搶護,其中采用填充土工反濾布長管袋對坡體和岸根進行了加固,效果很好,使險情較快得到了控制。
2.2 堤壩管涌和流土險情的搶護
由于水流的滲流作用,在汛期,堤壩的堤岸和壩底的根基的薄弱處的土壤顆粒被水流帶走,這是往往是管涌和流土險情的高發(fā)期。如果不及時處理,會造成地面沉降,壩體坍塌等危害。對于管涌,流土搶險,主要措施是在災情發(fā)生地點構筑圍井和反濾層,傳統(tǒng)的搶護技術大致可分為圍井反濾法,反濾鋪蓋法和透水滲壓法等。近年來,隨著土工合成材料的出現(xiàn),一些新的管涌,流土搶護方法在淮河,長江流域防汛搶險救災中得到應用。
實例:江蘇省徐州市銅山區(qū)張集鎮(zhèn)楊洼水庫潰堤決口南堤壩塌。2011年10月下旬,銅山區(qū)張集鎮(zhèn)境內(nèi)楊洼小型平原水庫南堤壩放水發(fā)生管涌坍塌險情,左右涵洞的堤壩被水沖開,造成部分庫水下泄,該堤段由于使用時間較長,造成壩體面失修,整個壩體抗水壓強度大大降低,如果管涌擴大,很有可能發(fā)生決堤,搶險開始時,采用傳統(tǒng)的技術,險情并沒有得到很好的控制,后采用裝備式圍井,才起到了很好的效果。與傳統(tǒng)方法相比,裝配式圍井安裝便捷,效果好,省時間,能大大提高搶險速度,節(jié)約搶險時間,并降低搶險強度。裝配式圍井法搶險主要過程為:1,確定裝配式圍井的安裝位置,以管涌處為中心,設定圍井大小。2,開設溝槽,使用開槽機開一條深20~30cm的溝槽。3,將預算設定的單元圍板置于溝槽中。4,將單元圍板上的止水復合土工膜依次固定。5,用土將單元圍板內(nèi)外的溝槽進行回填。6,檢查驗收。采用由土工合成材料為基礎的新型管涌土流處理辦法,使得此次險情得到了很好的處理。
2.3 裂縫險情的搶護
堤壩裂縫較為常見,按照其裂縫走向,可以分為龜裝裂縫,橫向裂縫,縱向裂縫,內(nèi)部裂縫等四種,壩體裂縫的出現(xiàn),是堤壩由于沉降,水體沖刷,壩體材料變形等原因造成的壩體開裂現(xiàn)象,如不及時處理,在汛期,壩體很可能會坍塌,裂縫隱患的排除,是汛期險情搶護的基礎保障工作。對于輕微的裂紋,可以采用從裂縫口灌干沙土的方式,之后用土工薄膜覆蓋裂縫口,再用高粘度的土質(zhì)覆蓋在土工薄膜表面封口,防止水體進入。對于較為嚴重的裂縫,要在壩體的迎水面覆蓋土工薄膜,在壩體上隔3~5米與裂縫方向垂直挖槽,填上與壩體相同的材料,并用粘土封口。
實例:江蘇石港抽水站出水池北堤一公里內(nèi)現(xiàn)9處堤頂裂縫險情。2003年8月,在石港抽水站出水池巡視時發(fā)現(xiàn)大壩上開了許多裂縫,如果不及時處理會造成滑坡甚至垮堤,進而可能造成入江水道淮水倒灌,導致引江洞破裂.最寬的裂縫至少有4mm寬,長約50米。該水出水站下游還有10多戶村民,一旦裂縫坍塌,將帶來巨大財產(chǎn)損失。對于4mm的裂縫,采取了在堤壩的另一側(cè)打樁進行封堵,4米高的樹樁間隔一米,纏上鐵絲網(wǎng)一字排開,然后填補土袋封死等方式搶修。采用這種方式,很好地排除了裂縫險情,保障了大壩安全。
2.4:較大面積散浸險情的搶護
散浸是當?shù)虊钨|(zhì)量差,或者年久失修時,水從壩體的被水坡面滲出呈現(xiàn)窖潮現(xiàn)象,容易出現(xiàn)混水,壩體被水坡面土質(zhì)松軟,壩體坍塌等險情。散浸險情處理方式一般分兩種:1用土工合成材料貼坡排水。2堤坡開挖導滲。
實例:監(jiān)利縣長江干堤盧家月嚴重散浸。1998年8月,在監(jiān)利縣長江干堤盧家月樁號563十085~563十105長20m范圍內(nèi),堤內(nèi)肩向下垂0.7m以下堤內(nèi)坡嚴重散浸。險情發(fā)生后,對嚴重散浸采取堤內(nèi)坡開溝砂石導濾處理,溝寬0.3m,內(nèi)填黃砂、碎石;在渾水洞上用袋土筑直徑lm的圍井,高0.5m,內(nèi)填黃砂、碎石各0.2m;堤外用防汛袋土外幫長30m截滲,面寬5m,高出水面0.5m。經(jīng)8個多小時搶護,嚴重散浸滲水減輕,渾水洞變成死水,并用土工材料在坡面實施了貼坡排水作業(yè),有效的處理了險情。
3、結(jié)語
與傳統(tǒng)的防汛搶險材料相比,土工合成材料擁有使用簡單,消耗資源較少,節(jié)省操作時間,降低工作強度,提高經(jīng)濟和社會效益等優(yōu)點,雖然在我國起步較晚,但是,發(fā)展較快,已經(jīng)在我國長江,黃河,淮河等洪災頻發(fā)流域顯現(xiàn)出了較大的優(yōu)勢,同時,也得到了國家的大力支持,國家每年為土工合成材料的研究與推廣設立了專門的經(jīng)費,相信土工合成材料在我國的前景是十分廣闊的。
參考文獻:
[1]孫亞林.堤防工程土工合成材料應用技術.北京:中國建筑出版社,2000
[2]《現(xiàn)代鋼管混凝土結(jié)構》(2003年4月第1版)人民交通出版社蔡紹懷著.