土工布在水利工程中的应用与实例

苗青纯，杨宏建

(1.哈尔滨市江堤处，哈尔滨150018;2.黑龙江大禹工程咨询有限责任公司，哈尔滨150080)

20世纪80年代初，我国即开始土工织物等土工合成材料的应用和研究。据不完全统计，应用这种材料完建的工程迄今已有近万项。材料与技术的优点愈来愈为工程界所认可，尤其是近几年来在防洪抢险中的大量应用及成效，引起了广大岩土工程人员的高度重视。土工合成材料在现代的水利施工中更是被广泛应用，而在工程上经常接触的是土工布，它通常分为纺织土工布、丙纶针刺无纺布、复合土工膜以及聚乙烯复合土工膜等。使用较多的是用化学方法机械制造的土工合成材料，我们笼统的称之为无纺布。它们的产量高，造价也合理，具有优越物理性能和稳定化学性能，因此越来越多地被应用到水利工程当中。

土工布通常不是单独使用，在堤坡护砌、河底护砌中都是覆盖在块石或混凝土预制板下面，从而构成稳定的防护体。在垂直防渗工程中，它也是最终埋在土中不见天日，但它所起的作用却是不容忽视的，通常具有反滤、排水、隔离、防渗、防护等功能。

1 丙纶针刺无纺布

它是比较常用的土工布，具有一定的透水性，坚韧的物理特性和化学特性，根据每平方米重量的不同分为300 g/m2、400 g/m2等型号。在哈尔滨市内马家沟河二期改造工程中，沟岸下半坡护砌和河底护砌就应用了400 g/m2的这种土工布。根据在无纺布上负载的材料不同，干砌石护坡采用土工布铺设在夯实土坡表面，上方铺20 cm砂垫层和15 cm碎石垫层的设计方案，从而保护土工布表面不被干砌石棱角扎破，而河底护砌土工布上是混凝土预制板，所以采用土工布底下铺砂垫层，上面直接铺设混凝土板的设计方案。充分考虑到丙纶针刺无纺布较弱的抗切割的物理特性。这种土工布虽然有一定的秀水性，但除了土壤极微小的颗粒能渗透外，稍大一些的颗粒都能被有效地阻隔住，有效地阻了水流对岸坡土基以及河床的冲刷。该工程竣工至今已有一年半的时间，干砌石护坡依然整体平顺，河底混凝土板平整度也保持的很好，而且在工程后期维修清淤工作中，因为它有秀水性好持特点，在上游橡胶坝截流后，沟底的水能够很快渗透到土壤中，为清理工作创造了好的条件。

2 复合土工膜

它是一种厚度薄，具有一定硬度的不秀水土工合成材料，在马家沟河橡胶溢流堰的建设中被广泛采用。两侧挡土墙上的护坡及混凝土侧墙上方的平台铺砌，在预制板下铺的都是复合土工膜。它的使用有效地防止雨水渗入挡土墙后的土壤里和混凝土侧墙后面回填的砂里，防止了因为这些部位土壤及砂里水份含量过高而引起冬季冻胀而产生的对墙体的破坏。但它的搭接更适合缝合。

3 土工合成材料铺设

1)土工合成材料的拼接方式及搭接长度应满足施工图纸的要求，并符合SL/T225－1998第5.6.2条至第5.6.5条的有关规定。

2)在施工过程中，若气温低于0℃，必须对黏结剂和黏结面进行加热处理。黏结强度必须符合施工图纸的要求。

3)采用现场黏结方式拼接土工合成材料应保证有足够的搭接长度，作到黏结剂涂抹均匀，无漏黏;采用热熔焊接方式进行材料拼接时，应保证有足够的焊接宽度。应尽量选用宽幅的土工合成材料，若所选的幅宽较窄，应在现场工作棚内拼接成宽幅，以减少现场接缝和黏(搭)结工作量。

4)采用土工膜或复合土工膜作防渗体时，应规划好跨越土工膜的施工行驶道路，当车辆、设备等跨越土工膜时，必须采取相应的保护措施。并应防止机械搬运损伤已铺设完成的土工合成材料。

5)土工合成材料的铺设应符合施工图纸的要求，铺设方法应根据坝高和材料的受力方向、施工过程中的渡汛要求以及尽量减少接缝的数量等因素确定。

6)为防止大风吹损，在铺设期间应采用砂袋或软性重物将土工合成材料压住。当天铺设的土工合成材料应在当天拼接完成。

7)对施工过程中遭受损坏的土工合成材料，应及时进行修理，在修理土工合成材料前，应将破坏部位不符合要求的料物清除干净，补充填入合格料物后进行平整。对受损的土工合成材料，应外铺一层合格的土工合成材料，其各边长度应大于破损部位1 m以上，并将两者进行拼接处理。

4 工程应用实例

在松花江东风民主甩弯子段护坡工程中，应用了聚乙烯复合土工膜，它是由两层丙纶针刺无纺布中间夹一层聚乙烯塑料薄膜经过压制而成的。这种土工布即弥补了塑料易于被外力损坏的缺陷，又保持了针刺丙纶无纺布的柔韧性，也是一种不透水的土工合成材料。

东风民主甩弯子段堤坝渗水现象严重，在1998年洪水期间，该段也出现险情。对此，该工程以防渗为主要设计准则，采取堤坝迎水面堤脚下5 m深垂直铺塑，并连接堤坡上铺设的聚乙烯复合土工膜，形成一个整体的防渗结构。我们使用伸臂式往复运动垂直铺塑机，在坡脚下铺设5 m深的聚乙烯复合土工膜，再利用专用的热合机，将垂直铺设的聚乙烯复合土工膜与堤坡上铺设的土工膜焊成一体，形成的整体防渗结构效果是很理想的。在施工过程中，我们发现，铺塑机挖出的槽相对来说是光滑的，所以可以用聚乙烯塑膜(稍厚一些)直接代替聚乙烯复合土工布进行垂直铺塑面，不必耽心塑膜在铺设时被损坏，产生的截渗效果和长期结果基本能达到一致，如果能够代替，类似的铺塑防渗就会大大降低成本，而且还能提高工作效益。

5 注意事项

在施工中，如果是采用混凝土板护砌，则混凝土板土工布和垫层的最佳依次顺序是:混凝土板在上，土工布在中间，然后下面是垫层，因为这样，土工布能将砂垫层和土基全部护住，防止水流冲刷，但这样确实也给施工造成了麻烦，致使混凝土板不易找平，即使找平也相当耗费工力。而若是将砂垫层和土工布颠倒一下位置，虽然混凝土板很好找平，但长期在雨水、河水等水力冲刷下垫层中的细砂或部分中砂会被水冲走，混凝土板的平整度也会被遭受破坏。为了解决这些问题，我们通常采用粗砂或砾石来在混凝土板与土工布之间整平，这样做能取得较好的效果。

在使用了土工布的护坡工程中，要注意“上封顶，下要入脚”，就是在铺设完的土工布最上边，块石可做封顶平台，混凝土板可以利用立式设板截住土工布的最上沿，而土工布的下沿应压在固脚里，这样两面封死，能够更好地保护坡上的土基或垫层不被冲走，或是局部冲出纵沟。

土工合成材料只是主体工程中的一个组成部分，其设计、施工理应符合其它有关规程、规范的规定。土工合成材料在工程中发挥的作用大多是综合性的，例如用作加筋时，也有隔离、排水的功能，在设计时可以以加筋为依据，兼顾其它。施工中每道工序是否符合设计要求，关系到整个工程的安全与质量。例如土工膜接缝不密，会因其漏水而使防渗失效;压重、防护欠佳，会使工程破坏。必须抓好每一施工环节。