水运工程土工布的性能和应用及检测分析

崔 莹

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066000）

水运工程土工布的性能和应用及检测分析

崔 莹

（中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066000）

随着水运行业的不断发展、完善，具有优良性能的土工布应运而生，是水运行业的一次历史性的革命。本文通过对水运工程行业性能的分析，并结合国内外研究现状探索土工布在水运行业中的应用，同时对于土工布的检测做了一定的总结及提供一些建议，以期能够对水运工程行业的发展提供建设性的建议，使它在未来能够有一个更好的发展。

水运工程；土工布；性能；应用；检测

土工布又称土工织物，是一种非常重要的新型建筑材料，它是由合成纤维通过针刺或编织或机织等不同的加工方法而成的一种相对防水的材料，主要应用于水库、水坝、堤坝等水利工程中，亦可用于围海造地等水运工程。它具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀的特性。尤其是在港口建设工程的地基处理、围海造地工程的大量应用已取得的显著成效，引起了广大技术人员以及相关部门的高度重视。它有着耐老化性能以及优良的渗透性能，也可适应温差较大的环境，应用范围也非常广，施工程序简单，提高了水运工程的整体质量。

随着水运工程的高速发展，土工织物种类也是日新月异，不断改善着港口建设水运工程的质量，在整个工程中发挥着极其重要的作用。水运工程是关系到国计民生的基础性问题，如何能够合理的利用土工布的相关性能，使得其得到最大程度的应用是个值得探讨的问题。

一、水运工程土工布的性能介绍

作为目前非常受欢迎的新型水运工程材料的一种，土工布自然有着众多优越的性能，例如很好的力学性能，在干湿状态下都能保持充分的强力和伸长；耐腐蚀，在不同的酸碱度的泥土及水中能长久地耐腐蚀；透水性好，在纤维间有空隙，故有良好的渗水性能；抗微生物性好，对微生物、虫蛀均不受损害；施工方便，由于材质轻、柔，故运送、铺设、施工方便。

下面笔者将详细的解析。

（一）力学性能

土工布应该具有一定的强度。是主要性能指标之一，亦是满足不同结构及使用部位上的硬性指标。主要有抗拉强度、撕裂强度、 顶破强度等。例如作挡土墙回填中的加筋，或用于锚固挡土墙的面板。修筑包裹式挡土墙或桥台，加固柔性路面，修补道路上的裂缝，防止路面反射裂缝，在土工布刚开始受到外力作用时，混凝土和纤维同时受力，共同承担外力作用，但是如果外力不断持续或增加，纤维便成了受力的主力，乱向分布的纤维会极大地阻碍裂缝的延伸。而且，土工布一般表面粗糙，界面不规则，使得它与基体接触面积增大，从而摩擦力也相应增强，增加了机械粘结力。

（二）渗透性能

土工布具有一定的渗透性能，在不同的使用部位根据设计指标满足相应设计要求，通常土工布具有良好的透气性和透水性，使水流通过，从而有效的截留砂土流失。土工布具有良好的导水性能，它可以土体内部形成排水通道，将土体结构内多余液体和气体外排。由于土工布具有良好的透气性和透水性，所以无论是在陆地上的建筑还是应用于水运工程，土工布都能够很好的发挥相应的作用。例如用于人工填土、堆石或材料场与地基的隔离层，不同冻土层之间的隔离。反滤和加固，常有小石子、黄沙等障碍物随着水流经过建筑区域，这是土工布就可以适时的发挥作用了。小石子和黄沙等颗粒物是不可能通过土工布的，一般情况下都是被截留下来，这就有效地保持了土石工程的稳定。而且，水运工程所用到的不同类型的建筑材料也可以利用土工布来进行隔离，使得各种材料能够有效地分类。

（三）物理性能

物理性能主要是织物本身的性能，包括质量、厚度、幅宽等物理指标。例如在围海造地中用于袋装砂的土工布、用于反滤层的土工布除了满足一定力学、渗透性能外，也必须要达到设计的物理性能指标。

二、土工布的应用分析

（1）应用于水运工程

海运在水运工程的占比较大，众所周知，海水的侵蚀力很强，如果用一般的钢材或混凝土，则很容易被侵蚀，经常维修就会增加费用。由于抗腐蚀性能强，所以土工布应用于海洋工程是个不错的选择。例如 唐山港曹妃甸港区煤码头三期工程堆场土建与安装工程淤泥区处理、唐山曹妃甸钢铁物流有限公司通用码头一期工程疏浚工程地基处理工程、滨州港防波堤（二期）工程防波堤护岸、葡萄岛旅游综合项目（一期）紫葡萄岛水运工程护面工程等等都大量的使用了土工布来满足施工设计的需要。

下图为某水运工程土工布铺设现场

（2）应用于工程建筑

随着房地产事业越来越兴旺，用土工布来建筑墙板和楼面也是一个很好的发展方向。近年来，我国专家致力于研究用土工布制造防水的楼面，把1.5%重量的土工布和15%重量的水泥膨胀剂相结合的效果比较好。经试验得知，实践效果与预期效果吻合。虽然这样的投资要比传统的投资多，但是又由于它维修少、使用寿命长，所以总体来看，经济效益还是好一些。

（3）应用于路面、桥面、机场跑道

由上文可知，土工布拥有抗拉能力强的优越特性，如果把它用于新建或者是修补路面、桥面、机场跑道，就会延长其使用寿命，从而节约各项费用，减少工程量。我国已经在安徽、山西等地试验了土工布路面，经过后期的跟踪调查事实证明效果良好。

在“十五”及至“十一五”计划期间，我国规划在水利、电力、交通、环境保护、江河治理等各项工程上的投资巨大，包括水利建设、南水北调工程、电力投资、环境工程建设，港口建设、机场、江河湖海治理、治沙等等工程，投资计达上万亿元。中国在今后几年或更长时间，将会有更多的基础设施工程要建设，对土工布的需求也将会越来越多，中国将成为土工合成材料的最大营销市场。

三、水运工程土工布的检测研究

表1 土工合成材料检测项目主要检测项目及仪器设备

（一）检测土工布的物理性能检测简介

单位面积质量和厚度等都在土工布的物理性能检测标准范围之内，物理性能检测的内容相对较少。在检测单位面积质量时，根据标准GB/T13762-2009《土工合成材料 土工布及土工布有关产品单位面积质量的测定方法》规定，称重10 cm ×10 cm的土工布样品，然后以其平均值来对照相关的标准。在检测厚度时，根据GB/T13761.1-2009《土工合成材料 规定压力下厚度的测定 第1部分：单层产品厚度的测定方法》以水平的铺放土工布样本于基准版之上，接着用与土工布平行的圆形压脚向样品施加压力，根据要求可选用的压力大小为2 kPa、20 kPa、200 kPa，基准板之间的距离就是土工布的厚度值，取平均值为试验结果。

（二）检测土工布的力学性能检测简介

检测土工布的力学性能指标主要包括抗拉强度和伸长率、梯形撕破强度、顶破强度等指标，按照现行的国家标准制定标准试样，利用土工布综合强力强力试验机测试来检验土工布的抗拉强度、撕裂强度、顶破强度。另外还可以利用特定的尖头器具来测量土工布的动态穿孔指标，利用有规定性能的磨料与土工布进行摩擦，从而进一步的检测土工布的接触面的摩擦特性。

（三）土工布的渗透性能检测简介

渗透性能包括渗透系数和等效孔径两项指标。渗透系数测定是利用测定上下游水位差、土工布厚度和渗流速度来测定，然后与相关单位规定的渗透系数相比较，达到规定的范围即可。对于控制材料质量的目的，只需测定50mm水头差的流速值。有效孔径是能有效通过土工布的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工布中90%的孔径低于该值。

结语：

基础设施建设是改造大自然、利用大自然、变害为利、造福于人民的伟大事业，在基础设施不断完善的背景下，随着时代的发展及时的选用合适的工程材料也是非常有必要的。在经济高速发展的背景下，我国的水运工程建设也不断达到新的高度，同时也带动了土工布这种新型建筑材料的飞速发展，给交通运输带来了极大地便利，是水利工程行业的一次历史性的革命。土工布可以经常性或者是周期性地受水并能够保证水工建筑物在水力侵蚀的情况下长期使用，有着较强的防侵蚀性。土工布的材料构成可以增强总体的抗裂性能，减少裂缝的出现,提高了建筑物的抗拉、抗弯及抗剪能力，抗冲击和耐久性能也有很大的改善。但是，任何事物都不会是绝对的完美，这就必须严格控制土工布的质量，才能在水运工程施工建设中充分利用土工布特有的优越性能。

[1]水运工程质量检验标准JTS 257-2008 人民交通出版社

[2]土工布在旧砼路面改造中的应用[J]. 沿海企业与科技. 2005(12)

[3]土工合成材料标准汇编 中国标准出版社

TU75

B

1007-6344（2015）06-0230-02

崔莹，女，本科工程师工程建材试验检测