水利工程防渗中土工合成材料的应用

　　摘要：土工合成材料本身的优点非常多，它的材质比较轻巧，强度比较高，整体性能较强，高度耐磨性，有极强的防腐蚀性，施工简便容易，便于运输，材料来源比较丰富等，土工合成材料自从诞生以来，就受到了水利工程建设市场的青睐，得到了广泛的应用。本文主要对土工合成材料在水利工程防渗中的应用进行了浅析，旨在与同行共同交流，不断提高土工合成材料在水利工程中的应用水平。
　　关键词：水利工程；防渗；土工合成材料；应用
　　我国水利工程建设得到了非常迅速的发展，但其中的防渗问题始终是困扰着水利工程质量的难题。近几年来，土工合成材料在水利工程防渗中的应用越来越广泛，取得比较明显的效果。土工合成材料的种类比较多，在水利工程防渗中经常使用的有：土工复合材料、土工织物材料、土工膜材料等。这些土工合成材料被广泛用于水利工程中的大坝工程、隧洞工程、渠道工程等方面的防渗工作中。
　　一、水利工程防渗中土工合成材料的应用
　　（一）在混凝土坝、石坝防渗中土工合成材料的应用
　　在混凝土坝中，做好防渗工作关系到大坝工程的质量和进度，关系到工程交付后能够安全、稳定的使用，能否积极地发挥作用。因此，必须做好混凝土坝的防渗工作。
　　第一，现行的土工合成材料防渗方法是：先将水库中的水放空后，再把土工膜于混凝土坝的上游面进行粘贴。为了确保土工膜的粘贴的稳定性，应顺沿着垂直的方向，在每隔2米处设置一个水平的不锈钢槽，以将土工膜紧紧地夹住。
　　第二，对这种施工方可以进行，可以将土工网格设置在混凝土坝上游面，然后，在网格上面粘贴好土工膜。由于在上面设置了土工网格，可以将渗过水进行是收集和处理，能有效地提高防渗性能，这种土工膜的应用已有10多年的历史。据了解，它最早是在意大利的得到尝试性的应用，目前，已经成为全世界水利工程防渗中普遍采用的方法。
　　第三，随着社会的发展，这种应用技术也在不断发展，从目前来看，人们在应用中更加注重处理土工膜粘贴区域的问题。例如，在不将水库里水放空，或只放空部分水的条件下，由经过专业训练的潜水员将土工膜粘贴好。为了增强土工膜抗击冰雪侵蚀的能力，避免土工膜被上游面的冰侵袭而坏，可以采取将气泡系统设置在土工膜下面的办法。
　　第四，土工膜在紫外线的影响下，在氧化作用下，其使用寿命就会缩短。如果遇到高温天气，强烈的紫外线作用和氧化作用，会大大地影响这些聚合材料的使用性能。因此，如何开发出性能更佳的聚合材料，使土工膜的使用寿命大大延长，这是今后进一步开发研究的方向。
　　（二）在隧洞工程防渗中土工合成材料的应用
　　从目前来看，在隧洞防渗中采取的主要方法是：在混凝土（永久性的）里侧，土工膜作为防渗体，与厚度较大、针刺的土工织物一道，渗透的水被引导到隧洞底部的排水出口设施中，从而构成封闭式的排水系统。但是，在实际施工中，布置土工膜和土工织物等有非常大的难度。为了便于操作，一般在临时性的护顶上，将土工合成材料下垂，在进行混凝土衬砌操作时，土工合成材料很容易被破坏。因此，现在对这种土工合成材料的应用研究主要是考虑如何进一步改建施工方法。怎样才能使土工合成材料的施工与混凝土衬砌施工同步进行，可以有效地避免土工合成材料被实施混凝土衬砌施工而破坏。未来的应用研究方向是：如何进一步提升土工合成材料的使用寿命。
　　（三）在渠道防渗中土工合成材料的应用
　　第一，做好渠道防渗，是关系到渠道正常、安全使用的重要工作内容之一。在渠道防渗衬砌工作中，主要是应用复合土工膜。在施工时，将复合土工膜铺设在渠道底部和坡面。
　　第二，复合土工膜的铺设方法是：在渠道底部进行铺设时，顺沿渠道走向，将复合土工膜进行水平滚铺；在渠道坡面进行铺设时，必须在验收合格的坡面才能实施。顺沿着坡面轴线方向进行滚铺，当与渠底相互连接时，应采用丁字形连接防渗。将10厘米的砂垫层均匀地铺设在复合土工膜上面，并找平拍实，然后，再铺设10厘米的混凝土。在坡面铺设好复合土工膜后，应及时进行检查验收。为有效的防治风吹和阳光暴晒，应在铺设验收合格后立即盖上垫层压盖，同时，还应保护好复合土工膜，使混凝土护砌到位，还应做好渠道非淹没区与复合土工膜之间的连接、锚固工作。
　　第三，现在的应用进展是：在有流体通过渠道的同时做好衬砌工作，将土工膜、早强混凝土、土工织物等迅速铺设在试用段上。该混凝土可以在较短的时间内达到一定的强度而迅速稳定，然后快速结硬。对于水流无法改道，或是流过有害液体的渠道，非常适宜这种方法。
　　二、水利工程防渗中土工合成材料应用的施工技术
　　（一）堤身削坡与堤脚开挖
　　不论是堤身进行削坡，还是对堤脚实施开挖，一般可用人工与机械施工相配合的办法。按设计要求对堤身进行削坡，使其坡度符合设计标准的要求。削坡后，应仔细地实施清面，尽可能地清理好坡面，使之干净整洁使其平整度应达到施工要求，将堤身和堤顶分别进行开挖至滑槽。在开挖堤脚基础时，应按设计断面要求进行，一直挖到相对不透水层后，再向下开挖沟槽，其宽度和深度均为一米，并将开挖断面切实清理好，同时，应加强基坑排水的通畅和边坡的稳定。
　　（二）施工铺设复合土工膜
　　在进行坝体土工膜铺设时，可以是顺坝轴方向铺设，最好是垂直坝轴线铺设。但是为了减少焊缝的长度，通常采用顺坝坡铺方案。对于高坝来讲，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，不但能满足应力最小要求，也能满足焊缝少的特点；坝底可采用顺坝铺设，以减少焊缝。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。
　　铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。
　　三、土工合成材料在水利工程防渗施工应用中应注意的问题
　　一是运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损，远离火源，周围不得有酸、碱等腐蚀性介质，不得长期曝晒和直立。材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接，每完成一道工序应按设计要求及时验收，合格后，方可进行下道工序。
　　二是施工场地应平整干净，防止损坏土工膜；铺设应平顺，松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。铺设人员不得穿硬底鞋操作。
　　三是垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工，PE塑膜施放速度应迅速，防止槽孔坍塌，影响铺塑效果。
　　总而言之，在水利工程防渗施工中，我们应充分认识到土工合成材料应用的现实意义。不断总结土工膜等土工合成材料的使用经验，应将土工合成材料的性质特点与工程的实际情况结合起来。随着社会的发展，土工合成材料施工技术不断创新、提高，在水利工程中的应用将更加广泛。我们应不断探究土工合成材料的应用方法，提高其应用水平，以便更好地为水利工程建设服务。
　　参考文献：
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　　[5]杨旭.浅述土工合成材料在水利工程方面的应用及施工工艺[J].黑龙江科技信息,2008,(07)

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