浅析水利工程中土工合成材料的应用和施工方法

刘 维

（丽江市水利水电勘测设计研究院 674100）

浅析水利工程中土工合成材料的应用和施工方法

刘 维

（丽江市水利水电勘测设计研究院 674100）

水利工程建设在国家经济高速发展的时代起着举足轻重的作用。然而，在进行水利工程兴建时，对材料的选取也很重要，材料的选取直接关系到工程的质量。随着科技的进步，越来越多的材料被运用到水利工程中，其中就包括土工合成材料。土工合成材料是一种很优良的工程材料，近些年被广泛运用于水利工程建设中。

土工合成材料 复合土工膜 坡面铺膜

一、土工合成材料的概述

土工合成材料的总称是土木工程应用的合成材，是一种建筑复合材料，一般是以人工合成的聚合物为原料制造的产品，这些聚合物包括塑料化纤等。土工合成材料一般大量应用于岩土工程和土木工程中，其作用是将这些材料置于土体内部和各种土体之间，用来加强和保护土体免收破坏的作用。国家质量监督局和国家建设部于1999年共同颁发的《土工合成材料应用技术规范》中对土工合成材料进行了详细的分类：“土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料、土工带、土工格栅和土工复合材料、土工网，玻纤网，土工垫等”。

土工合成材料的原材料是从石油、煤和天然气中提炼化学物质然后制成的高分子聚合物，再对这些材料进行加工最后制成纤维和材料片材直至成品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、聚苯乙烯（EPS）等。土工合成材料之所以被广泛应用是因为其具有重量轻、方便施工、耐腐蚀、质优价廉等特点。

水利工程建设中，人们注重相率的同时，更注重质量的要求，最起码的要求就是一项水利工程的建筑物要做到防渗漏。所以说，土工合成材料便承担起了重任。因为它具有耐腐蚀、抗压、防渗等特点，被广泛应用于水渠、坝基的防渗墙结构中。这种材料的运用使得大量水利工程的质量得到显著提高，同时即经济又环保，对促进水利事业发展和进步起着至关重要的作用。

二、土工合成材料的施工方法

土工合成材料是伴随着第三次科技革命的发展而出现的一种即环保又经济的新型高分子材料，虽然早就被发现，但是其应用的普遍率来看还是很少的，有的工程几乎没有运用这种材料。虽然没有得到广泛的运用，但是在部分水利工程成功的实例中，我们也总结出来了一套关于运用方面的成熟施工技术，经过技术改进和创新总结后，取得了很好的效果，并收到了很高的效益。相信随着科学技术的进步，越来越多的土工合成材料和提炼方法会被发现，土工合成材料也会被运用的越来越广泛。就目前来看，土工复合材料被大量应用于水利工程方面的建设，其受关注度也在进一步攀升。如何掌握工会成材料具体的施工方法使其充分发挥其防渗的作用。对水利工程工作者来说也是一项挑战。

（一）坡面铺膜防渗

关于如何运用土工合成材料在水利工程做到防渗，最主要的施工技术就是进行坡面铺设防护膜的工程模式，这种模式对施工体系和施工技术的要求最高，直接决定了工程施工工作的成败。当今我国乃至世界水利工程施工中，大部分都以土石坝为主要的结构模式，因此施工方式的选用对于整个工程来说都至关重要和关键。因为这种模式下的施工需要运用技术含量较高的焊接技术。对焊接工艺的控制稍微有不妥直接决定了工程成败与否以及工程的质量、整个工程的施工进度、工作效益，如何进行焊接技术的控制成了重要问题。所以在施工的过程中土工合成材料中的复合土工膜的施工极关键。

（二）堤脚开挖和堤身削坡

堤身削坡和堤脚开挖先由人工设计，再由人工配合为辅机械施工为主的形式来完成。所以说，堤身的设计尤为关键。堤身设计一定要使坡度设计达到标准，削坡后做好仔细清理坡面的工作，做到坡面既干净又在平整度上达到标准。坡面达标后，再在提身和堤顶都要开挖止滑槽。按设计断面开挖堤脚基础，当挖到相对不透水层后再向下开挖宽1m深1m的沟槽，同理，对开挖断面也要做好清理工作，并保证坑基的排水及基坑边坡保持稳定。上述工作都准备就绪后，测量人员要对堤坡的规格做好规格检查和备案，同时，施工队成员也要做好施工记录。工程符合要求并验收后，要完整填写工程验收单并请监理工程师签字验收。

（三）施工铺设复合土工膜

在铺设土工膜的时候，一般最好沿着坝轴线方向垂直铺设，也可以顺着坝轴延伸的方向铺设，效果都是一样的，目的都是防渗。垂直铺设一般是资金、人力、无力都充足的情况下进行的，这样不用考虑成本问题。但是资金、人力物力短缺的情况下，就会考虑顺坝坡铺设的方案了，因为可以减少焊缝的长度。垂直铺设往往适用于高坝的铺设即通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，即可满足因应力而不会导致变形的要求又能减少焊缝的特点。但是，坝底的铺设一般情况下不区分垂直还是顺坝，都会采用顺坝轴方向辐射的模式，这样即省工又减少焊缝数。施工过程中应该严格按照复合土工膜铺设时的设计及规范要求，一般步骤是从堤顶铺到坡底而不是从底部到顶部进行铺设。铺设到底部基槽出应埋入相对不透水层，之后迅速回填堤脚和上部护坡，这样做是为了避免滑坡现象的产生造成人员受伤等情况的发生。因为开挖断面局部土质的差异很容易造成滑坡现象。脯膜工作一定要精益求精、聚精会神，铺设完后检查土工膜与地基结合面是否吻合平整，细微的褶皱也会影响到土工膜的作用，甚至在未来发生渗漏现象。

三、土工合成材料在工程施工中常出现的问题

在工程实践操作中，铺设防渗材料也会出现这样那样的问题，这些问题处理的不恰当必然会影响到施工效果，甚至使其失去防渗的作用。土工膜毕竟不像钢板木板那样有一定的硬度，既然是一层膜，那么狠容易被石块棱角等坚硬物体磨破。如铺设的过程中没有仔细检查平整度，发现凸凹部分也没有及时处理干净，导致较大的石块会将土工膜刺破，从而使土工膜失去放渗作用。同时、土工膜的抗压性很差，铺设土工膜是应该有相应的支撑或者约束，目的是当其受到土压或者水压时不会因为压力过大而撑破薄膜。再者，土工膜一般铺设在混凝土与支撑土之间，必定会因为温度、重力等原因发生变形，而且时间长了，随着土体位移或者水流侵蚀等原因，导致土工膜被拉断或者撕裂。除此之外，用于保护土工膜的混凝土面膜也会因为水位的降低或者升高导致面板失去稳定性或者滑行，这些因素都降低了施工原本效果，是土工合成材料减弱甚至丧失原本的性能。因此，要想避免上述问题的发生，一定要严格的按照施工顺序和设计标准进行铺设。同时，对施工的质量监管和材料的采购方面也要认真负责，以确保施工质量，使土工合成材料真正的在水利工程建设中发挥作用。

结语：

水利工程建设中，正是由于运用了土工合成材料，才使得整个工程建筑结构变得稳定和可靠，同时也使得水利设施的功能得到了最大的发挥，即满足了工程设计的要求，又满足了为人民造福的宗旨。但是，它毕竟是一种新型的材料，其运用的历史还很年轻，技术发展也没完全走向成熟，这就需要在以后的过程中及时发现问题并进行改进和研究，从而推动我国水利行业的发展。

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[3]姜晓冬.浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工[J]黑龙江科技信息，2013（4）

[4]陈斌.土工合成材料在水利工程中的应用及其施工方法研究[J]价值工程，2013（4）

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