浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工

郑宁

【摘要】土工合成材料是一种以高分子聚合物合成材料制成的全新的岩土工程材料，因其具有优良的防渗性和抗腐蚀性，以及质量轻、强度高等优点，使其成为了水利工程等重大工程建设过程中的基础施工材料。土工合成材料在水利工程中主要起到保护以及加强土体的作用，它不仅提高了水利工程的抗渗能力，保證了工程的稳定性和可靠性，还使得施工成本得到有效的控制。本文主要就土工合成材料在水利工程中的应用及其施工进行探讨。

【关键词】水利工程；土工合成材料；应用；施工

1、土工合成材料

土木合成材料分类方法有很多种，按照功能和组成分类，可分为土工织物和复合土工织物、土工薄膜和复合土工薄膜等。其中，土木织物和复合土工织物主要用于工程防渗，土木薄膜和复合土工薄膜用于工程防护。土工织物又可以按照成分分为有纺土工织物和无纺土工织物，针刺无纺土工织物具有渗透性高，排水性能好，并且空隙填充率大的优点，通常，在一些大坝工程中可用其作为配水反滤设施。

2、土工合成材料在水利工程中的运用

2.1 防渗作用

防渗，也就是防止流体渗透流失，在水利工程中，使用复合土工膜就能达到防渗的效果。在大多数水利工程建设过程中，都会有大量引水蓄水的工程建设，因而对工程的防渗处理尤其重要。土工合成材料有着很优异的抗渗性能，可以达到水利工程的防渗要求。用于工程防渗设施的土木合成材料主要是土工膜和复合土工膜，他们都包含具有弱透水性能的材料，因而具有很好的抗渗效果和放气体挥发性能。复合土工膜是传统土工膜的复合产品， 现在市场上常见的复合土工膜有一布一膜、二布一膜、三布一膜等。土石坝上游坝面的防渗一般都是采用这些土工膜的，其具体做法是，在水库中的水抽干后，将土工膜粘贴在混凝土坝的上游，同时，利用一些钢槽夹住土工膜，保证土工膜的稳固。现在，用来粘贴土工膜的一般采用土木网格，当有水渗过土工膜，土木网格可以起到二次防渗的作用，这种双重的防渗效果大大提高了土工膜的抗渗性能。土木合成材料防渗不仅仅局限于于此，利用浆砌石坝或者是碾压混凝土坝的上游坝面等工程都可以使用这种技术实现防渗效果。

2.2 防护作用

堤坡或者岸坡被破坏的情况在水利工程的建设当中时有发生。水利建设工程的安全隐患，堤坡或者岸坡被破坏的情况，不只是有来自于大自然的不可抗拒因素，也有人为导致的因素。因而，加强对于堤坡和岸坡的保护对水利工程的运行有着至关重要的作用。利用土木合成材料防护工程的做法，就是将土木织物覆盖在需要被保护的土面上，为了防止移动的可能，还可以再其上叠加重量大的物体。此外，一些堤坡的岸坡容易受到水流的冲击而破损，土木织物的反滤性能则能很好地解决这种问题。总之，土工织物防护工程的办法具有简单可行，成本较低，持久性长，无需维护维修等优势，是水利工程防护非常重要的方式。

2.3 反滤作用

水利工程中不仅要注意防渗、防护和排水问题，还需注意水土流失的问题。水土流失往往会引起土粒流失量过大，造成管涌现象和流土破坏，严重者会危害到水利工程的安全。在缺少必要的反滤保护情况下，水从细粒土流向粗粒土，或从土内流向土外时候，往往会将土粒带出土体，这就是水土流失。与传统的过滤材料相比，土工织物的优点在于，其不仅能满足工程的反滤要求，能有效防止土粒流失量过大，又能达到排水泄流的效果。孔隙内的水若是没有及时排除，隙内的就会水压升高，进而引起土体失稳的问题。土木织物在反滤同时，又能避免这同土体失稳问题，因而实用用价值更大。

3、土工合成材料的施工技术

土工合成材料的适应性强，牢固性和稳定好，可以确保水利工程的施工质量。而另一方面，这种材料作为结构材料，在基础机构和主体结构中都有实际应用价值。因而，土木合成材料施工技术的研究也是水利工程建设过程中需要重点考虑的问题。

3.1 坡面铺膜防渗

坡面铺膜主要是为了提高水利工程坝体结构的稳定性、防渗性和牢固性。土工合成材料在工程中一般采用复合土工膜为材料对坡面进行铺设。在铺设过程中，焊接工艺施工是最重要也是最关键的一个环节。焊接的主要做法是，将坡面刷浆，进行平整处理后，在平整的坡面上铺上复合土工膜，之后，将混凝土浇筑在复合土工膜上。焊接技术不仅决定着焊接结构的质量好坏，还会对整个工程的施工效果有很大的作用。此外，工程的抗渗性能也会受到焊接施工专业性的影响。

3.2 堤身削坡与堤脚开挖

堤身削坡和堤脚开挖的工作方法主要是人工和机械施工的配合方式。堤身削坡的要求是，坡度要符合标准，削坡坡面清理干净，要保证坡面的平整度。堤脚开挖的要求是，堤脚基础按设计断面开挖，在作业同时，基坑排水和基坑边坡稳定要时刻注意。堤坡规格需要进行严格检查，只有完成专业的验收工作后，才可进行铺膜工作，以保障工程的安全性。

3.3 施工铺设复合土工膜

为了减少焊缝的长度，在进行坝体土工膜铺设时，通常采用顺坝坡铺方案。具体地讲，就是在一些高坝的施工中，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，这种方案同时具有应力减小和焊缝少的优势。为了减少焊缝，坝底顺坝方向进行铺设施工。复合土工膜铺设的原则是，铺设从堤顶开始，至坡底基槽，并深入到相对不透水层。若是开挖断面土质差，很容易产生滑坡现象，因此，一旦铺设完成后，堤脚和上部护坡要尽快填好。此外，人为因素造成的工程损伤和某个部位应力集中等问题一定要极力避免，并且一定要平整好土工膜与地基的结合面，不能有凸出的褶皱。

4、结束语

土木合成材料作为一种全新的工程材料，在水利工程中具有防渗、防冲、排水土加筋加固的作用，是我国水利建设发展过程中广泛使用的材料。另一方面， 随着水利工程的不断进步和性能要求的提高，土木合成材料发展经验还不足，一些不足之处还需要改善，工程中的一些施工技术仍需改进。因此，对土木合成材料的开发和施工技术的研究，对成功经验的积累僵尸是水利工程发展的重要议题，也是我国工程经济技术发展的重要方向。

参考文献：

[1]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. 21， 84.

[2]姜晓冬.浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工[J].工程科技， 2013. 14， 196.