土工合成材料在水利工程中的运用

土工合成材料在水利工程中的运用

李文玲

济南市莱芜区人民 政府张家洼街道办事处经济发展服务中心（农业综合服务中心）

摘要：近年来水利工程建设规模不断壮大，为了推进工程健康可持续发展，材料与施工技术选择变得越来越重要。土工合成材料具有物料资源丰富、施工技术简单快捷、结构强度高、性能好造价低、抗腐蚀等特点，是现代化水利工程中常用的基础材料。工程中可结合实际建设情况，选择适宜的土工合成材料运用方案，在设计阶段确保方案科学合理，施工阶段做好质量控制，并平衡好社会、经济、生态三方效益。

关键词：土工合成材料；水利工程；护坡与防渗

近年来土工合成材料种类日益增多，制造出合成纤维与橡胶、玻璃纤维、塑料等聚合物产品，发挥着防渗过滤、排水防护、隔离加固、加筋保护等作用，并广泛运用到水利工程中。其具有节约施工成本和延长材料使用持久性的运用优势，在提高土石坝墙体和排水体滤层、混凝土护坡、挡土墙回填土排水系统、排水暗管、水井或者减压井滤层等防渗性能方面效果良好。

1.土工合成材料在水利工程中的常见运用

1.1运用于工程堤坡与岸坡处的护坡中

水利工程施工过程中堤坡与岸坡被破坏的现象在所难免，特别是不可抗拒的自然因素，是造成破坏难以根除的主要原因，而导致操作失误或者防护措施不科学的人为因素，也造成破坏现象高发。在以砂砾料为水泥滤层的护坡处，砂砾变形和滤层脱落的受破坏现象时有发生，冬季受土体冻胀、冰封掘推、风浪淘刷等自然因素影响，大多数堤岸护坡会出现不同程度的破坏。传统柴排、石笼、打桩等护坡方法虽然能够起到一定程度上的护坡效果，但是持久性差，需要经常性的进行维护与更新，浪费大量人力、物力、财力资源。土工合成材料的使用，以其操作简单、成本低、无需维护维修的优势，被广泛应用到堤坡与岸坡处的护坡中，可将水工编织模袋灌注水泥砂浆或者混凝土，制成高强度的土工织物袋，通过重物将其覆盖在土面上，利用土工织物的反滤性防止水流持续的冲刷破坏。还可将其铺设在河道和渠道、水库岸坡等表面，形成保护层，增强护坡抗冰推浪打性能。

1.2运用于蓄水和引水工程的防渗中

现代化水利工程中具有多个项目，其中蓄水和引水为基本项目，在施工中关键技术是做好防渗处理，以保障水利工程建设质量，避免渗漏引发工程开裂、塌陷等安全事故。土工合成材料具有良好的抗渗透性能，由弱透水材料构成，其优异的物理性能可有效防止蓄水和引水工程中建筑物的渗水、气体挥发等渗漏现象，采用大坝堤身防渗复合土工膜、垂直铺塑土工复合膜结合铺设技术，实现抵御管涌和流土的防渗保护。针对土石坝水利工程，在防渗处理时通常从上游坝面开始进行土工膜与复合土工膜铺设，先将水库中的积水排净，再将土工膜贴到混凝土坝上游，通常使用土工网格加固土工膜，以吸收渗入土工膜中的积水。除了土石坝以外，浆砌石坝与碾压混凝土坝的上游坝面，也常用此种防渗方式进行加固处理。

1.3运用于建筑物的排水中

土工合成材料运用于水利工程建筑的排水中，还可与建筑防水保护膜结合应用，在保护膜后面设置排水结构，或者在土坝建筑物的钢筋混凝土墙体表面的涂层保护下应用。利用土工合成材料，在建筑物中建立特殊排水渠道，快速排出来源于土壤的积水，作为辅助排水结构，切实提高水利工程综合排水性能。除此之外，由于土工合成材料本身具有优越的抗腐蚀性能，不仅防渗效果极好，也发挥着隔离与防护作用，有效降低各类人为和自然因素对水利工程使用性能的影响，有效提高水利工程牢固性、持久性。

1.4运用于抵御自然灾害的防汛中

自然灾害具有高发、突发特点，在抵御自然灾害过程中，常用水泥土料、砂料、草袋等材料进行防汛保护，虽然对紧急灾害救援具有一定程度的防汛效果，但是存在自重大、施工慢、工程质量差等显著缺点。土工合成材料的运用，不仅具有良好的排水反滤、防渗加固作用，还具有工程质量好、适应性强、抢险速度快、持久性好、可回收循环利用、储运便利、成本低等特点，越来越广泛的运用到抵御自然灾害的防汛中。目前编织袋/布、无纺布、土工膜等高性能土工合成材料种类日益齐全，可供水利工程防汛灵活选择，硬质土工膜、塑料复合膜或者土工膜等，组成的不可燃型渗透弹性复合材料，可满足水利工程防洪与渗透污水处理的要求。发挥基层抗酸性渗透硬化作用，防止大量水汽进入工程内部结构，以及防止气体的快速挥发，以防管道移位与土壤流动。

1.5运用于抵御水土流失的水土保持中

水利工程中土壤中的水分会在水流作用下从细粒流向粗粒，若无过滤层保护，土壤颗粒会从土壤中被大量排出，造成水土流失与管涌灾害，进一步为水利工程埋下安全隐患，严重影响工程安全稳定性。部分堤防工程由于缺少石块材料工程牢固性得不到保障，容易被供水冲毁，而采用土工合成材料的工程水土保持效果更佳，可有效应对水土流失灾害，具有防止水土流失和顺利排泄水流的作用，可有效避免孔隙水压升高造成的土体失稳现象。在石块资源匮乏的水利工程建设地区，可利用尼龙编织袋建设拥有强防冲能力、牢固坝体的谷坊，并发挥出施工成本低与操作简单的优势，提高水土流程治理效果，提高水利工程的水土保持性能。

2.提高土工合成材料在水利工程中运用效果的有效措施

在水利工程建设过程中，科学设计、坡面铺膜防渗、堤身削坡与堤脚开挖、铺设复合土工膜等，是提高土工合成材料运用效果的有效措施。由于施工材料不同，对水利工程的设计原理、物料用量、施工工艺等方面均会提出新的要求，防渗土工合成材料要科学设计，以保障施工质量和效率。以常见土石坝水利工程为例，需要严格控制焊接工艺，并预防铺膜过程中滑坡事故，确保人行道平整度。利用人工加机械设备进行堤身削坡与堤脚开挖，严格按照设计要求保障施工质量，削坡后要将坡面清理干净，在堤身和堤顶分别开挖止滑槽，堤脚基础按照设计断面开挖沟槽，做好基坑排水与边坡加固处理，堤坡工程验收合格后方可铺膜。

结语：土工合成材料具有完善的六大功能与作用，现在已经成功研究与开发出一系列的运用技术，诸如土工布滤层施工工艺、模袋混凝土技术、塑料排水管板技术等，切实提高了水利工程整体防渗性能与隔离保护效果。作为新型岩土工程材料，当今在土工布、膜、合成及复合材料四大类基础上，还细化出土工网、箱、泡沫等特殊材料，并不断进行复合材料的创新升级，使土工合成材料性能更稳定、功能更齐全。

参考文献：

[1]吕信义.土工合成材料在水利工程中的科学运用[J].电子乐园,2021(4):1.

[2]任天柱.土工合成材料在水利工程中的应用[J].建筑工程技术与设计,2017,(02):768.