探析土工合成材料在水运工程中的应用技术

2019-02-17詹娜丹

四川水泥 2019年10期

詹娜丹

（福建省交通建设试验检测中心有限公司，福建福州 350000）

0 引言

我国水系发达，水运工程项目非常多，但是由于我国水运工程经常会受到洪涝灾害等方面影响，导致水运工程的运行效率不高，而通过土工合成材料的应用，能够有效的增强水运工程抗冲刷的能力，也可以帮助水运工程防洪堤坝的建设。通过土工合成材料在水运工程中进行应用，能够更好的促进水运工程的稳定性，减少洪涝灾害对于水运工程产生的影响。

1 土工合成材料的分类及主要功能

1.1 材料的分类

早在20世纪50年代欧美国家开始使用土工合成材料，发展至今，土工合成材料已在大多数发达国家的水运工程领域广泛应用。国内水运工程土工合成材料的生产、应用过程从1974年开始，至今已将近40年，广泛应用于码头、航道、内河、软基加固及围捻等工程中，发挥着重要作用。从目前来看，土工合成材料的主要材料分类包括很多，最常见的就是土工织物、土工膜、土工复合材料以及特种土工合成材料，土工织物就是利用机织、针织、或非织造的聚合物材料制成的有透水性的土工合成材料，土工膜则是利用聚合物或沥青制成的相对不透水土工合成材料，土工复合材料则是包括两种或两种以上的土工合成材料复合而成的。

1.2 主要功能及应用

土工织物能够与压载块体共同组成护底软体排，并且具有非常良好的保砂透水功能，所以对河床可以进行自适应避免河床冲刷减弱的问题。最初在上世纪60年代，荷兰首先采用土工合成材料，在湖底工程中进行应用，而我国则在上世纪70年代，通过利用砖块压在土工织物作为护底软体排并且随后又通过不同的压载结构构成软体排，随着土工合成材料制造技术的快速发展，无纺布机织布的负荷可以有效提高保砂透水的效果。而在2011年，在长江南京以下12.5米深水航道整治工程建设过程中，由于针对过往的工程损坏情况进行调查，并且通过物理模拟实验来考虑水深、水流结构等因素，通过利用软体排压载稳定重力的计算方法也能够有效提高水运工程的运行效率。所以土工管及其土工合成材料的应用，需要注重对排水需求与工程过滤需求的重点考虑。而现阶段施工过程中涉及到利用土工合成材料进排水、过滤设施制作的工程种类具体包括：（1）挡墙后排水系统、（2）隧道、隧洞衬砌后排水系统、（3）排气系统、防渗铺盖下排水、（4）塑料排水带预压工程、（5）排水设施、公铁路过滤、（6）岸墙后排水系统、（7）土石坝过渡层、（8）农田水利工程。

2 应用研究及进展

2.1 在防冲刷领域的应用

首先由于波浪的高度和周期，对于压载块的稳定性会产生重要影响，通过波浪的作用下导致压载块失稳，临界速度小于水下流水速度，随着坡度的升高，临界失稳流速的降幅也不断增加，而通过软体排压载体力学平衡的原理能够建立滩面坡度压载体的位置。首先由于对水运工程的冲刷因素非常多，无法通过各种经验和公式，针对冲刷内容进行准确分析，这样也会导致地质抗冲和典型土质抗冲性实验受到影响。由于传统的联锁快体排土工布由机织布无纺布和加筋带共同构成，增加了人工成本，所以为此必须要采用新型的土工合成材料通过新型软体排土工布，能够避免传统施工现场多重材料铺设的问题，只需要铺设一层就能够起到排水滤渣的作用，极大的缩短了施工工期，另外由于在出厂时就能够形成有机整体，所以不需要在施工现场进行二次加工就可以直接利用，极大的缩短了工程工期。进入新时代，我国工程技术人员针对空间构建改善水运工程的特征进行分析，通过构建抛投空间的相关稳定性来提高土工合成材料的防冲促淤性能。

2.2 在生态护滩、护岸方面的应用

通常来说，水运工程周围都有大量的水生植物生长，所以土工合成材料必须要具备保护植物生长的功能，从目前来看，滩体或者岸边，由于自身就属于高滩植物生长区，而另一种则是高滩区或者岸边，由于长期冲刷造成的滩体或者岸边本身泥石流高程降低，而导致植物死亡的生态修复区，如果采用传统的覆盖方式不仅会导致原有的生态系统受到破坏，而且起不到良好的守护效果，随着人们对于生态环境的越发重视，为此，越来越多的工程建筑人员开始寻求新技术来针对生态护滩护岸进行。管理还是以长江南京以下12.5米深水航道一期工程作为案例进行研究，通过，对于土工合成材料能够形成两种不同的生态护滩结构，首先针对生态保护区，利用大网格土工格栅软体排保护台面占用14块，针对格栅软体进行管理，通过这样的方式能够有效修复生态修复区加强了对于植物根系的保护的生态排布特点。

2.3 在袋装砂堤心斜坡堤方面的应用

首先通过袋装砂来代替抛石，能够有效提高斜坡的防护效果由于沙袋的填料比较细，而且整个带体的延伸率非常高，所以经常会在河水冲刷作用下，导致编织袋的孔径发生变化，编织袋内的沙粒会不断析出，另外分层沙袋抗浪的稳定性能比较差，经常会出现被打落的情况。运用袋装砂堤心，斜坡堤结构能够有效抵御台风大浪的侵蚀，并且没有出现袋体破损漏沙的问题，通过实验表明，通过袋装砂堤结构能够减少工程造价，提高专用船的作业效率。

在实际工程建设中，基于相关地基处理方案的运用，其预压工作的开展可以结合实际情况利用土地自重进行预压，再加上对塑料板所具备的垂直透水的功能增强与积土的水量，促进地基的快速凝固，保证物理学性能，同时也可以有效提高地基的承载力与抗剪能力，加强对于土工布和砂垫层的相互作用，保证土地的快速固结，另外塑料排水带还能够有足够的湿润抗拉强度和抗弯能力，针对回填土导致的土体侧相并偎，控制土地变形等方面具有非常重要的作用，另外在为掩埋坡面设置的土布工垫层也能够起到保水土防裂不破的功能，稳定坡面的整体结构。

在苏南运河总体设计时，通过三级标准规划，能够通行千吨级船舶，而在整个护坡工程项目建设过程中，通过沿线集镇段整治，利用半直立式驳岸结构，沿线坡面针对护坡结构的的采用，主要以纺土工布上覆现浇混凝土的形式为主。而要想实现对水土流失现象的减少，以及经受船行波的减少，其斜坡式护坡可以选择其农村段航道，而采用无纺土工布，利用混凝土进行覆盖，可以提高整个护坡的结构质量，根据相关设计人员的反应，该航道因其较为宽阔因素的影响，而在实际建设过程中采取常规性护坡建设方案，那么需在开展护坡建设之前进行围堰的修筑。但如若航道修建围堰，势必会导致船舶在航行过程中存在较大安全隐患，所以在无锡西段堤顶的高程在5.2-5.7米左右，而开展挖掘作业时，严格控制水下与水下的比例分别为1:1与1:2。针对混凝土浇筑作业的开展，包括水下浇筑作业，在实际过程中其柔性模板的应用，需选择高强化纤长丝机织土工模袋，因为该类型模袋适用于多种施工地势、地形，并且混凝土浇筑作业过程中应用该模袋可以确保填充盛开，避免对围墙的修建，进一步提升混凝土水上、水下浇筑作用施工质量与效果。

采用水下1:2，水上1:1的施工坡比进行开挖。混凝土浇筑（包括水下部分）利用高强化纤长丝机织土工模袋作为柔性模板进行施工，柔性机织模袋能适应工程地形条件，并能保证混凝土由下而上填充盛开，适应水上水下施工，不需修筑围堰，保证了整个施工工程的质量。