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【摘 要】 土工合成材料是一种新型的建筑材料，由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点，自问世以来，发展非常迅速，得到了广泛的应用。其在山东黄河河道工程治理工程过程中，也应用广泛。
【关键词】 黄河工程；材料；应用
引言：
山东黄河河道长628km，黄河下游的工程建设、管理及防洪任务十分繁重，应用土工合成材料的领域也十分广阔。山东黄河河务局从20世纪80年代开始在黄河防洪工程建设和防汛抢险中，推广应用土工合成材料新技术、新材料、新工艺，取得了较好的成果。
1、土工合成材料的分类
根据我国GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》规定，土工合成材料大致可以分为四类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。而在水利工程中使用较广泛的是土工织物、土工膜、土工复合材料。土工织物又分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，其中，针刺无纺土工织物，具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点，在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好，价格便宜，但其CBR顶破强度较低，对于防渗要求较高的工程部位不宜使用，一般常用于坝基垂直防渗。土工复合材料是将两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品，品种繁多，功能各异，其中复合土工膜具有防渗和排水双重作用，在大坝工程中应用较广泛。
2、土工合成材料的功能
土工合成材料的种类虽然很多，但其主要功能综合起来可归纳为过滤、排水、隔离和加筋四种。
1）过滤功能过滤功能被广泛地应用于水利、铁路、公路、建筑等各项工程中，特别是水利工程中用作堤、坝基础或边坡反滤层已极为普遍。把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，土中水分可以通过织物排同时织物可阻止土颗粒流失，以免造成土体失稳（管涌）。
2）排水功能具有多孔隙的土工合成材料具有较好的排水能力，在土体中形成排水通道，把土体内的水集聚起来，并沿着材料的平面排出。增强土体稳定性和抗冻性。土工合成材料现己广泛应用于土坝、路基、挡土墙建筑以及软土基排水固结等方面。
3）隔离功能土工织物和土工膜都可以起到隔离作用，把两种不同粒经填料（如土、砂、碎石等）与上其他结构分隔开来，从而保持材料和结构各自的完整性，或避免发生土质流失现象。
4）加筋功能土工织物、土工格栅、土工网等都具有很强的加筋功能，可以有效分布土体应力，增强土体强度，限制土体侧限位移，提高土体整体性和稳定性。
3、山东黄河土工合成材料的应用
1）塑料编织袋土枕筑坝根石是黄河险工、控导工程坝岸的基础，因受水流冲刷走失需经常补抛，用量较大。有的地区因当地缺石而石料价格较高，为了降低工程造价，1985-1987年先后在鄄城桑庄险工、东明老君堂控导工程、高村险工等部分坝段建设中，采用了塑料编织袋装土代替石料作根石筑坝的试验。试验表明土袋枕的固根、防冲效果是良好的，且具有就地取材、施工方便等优点。
2）土工织物加筋土用于砌石坝岸用土工织物加筋土砌筑险工坝岸，相当于加筋挡土墙。其工作原理是在坝岸石护坡后的土坝胎中，按设计要求，于滑裂区埋设若干层土工织物，当坝岸水流冲刷失稳或滑塌时，土与土工织物界面产生摩擦力，约束土体滑裂变形，提高土体的抗剪强度，增强坝体的稳定性。1991年泺口险工63#、64#砌石坝拆改进行了对比试验，并进行了多年观测。结果表明：砌石体厚度可由原来的1.5-2.3m减少至1m，工程竣工一年后，实测砌石坝体背部土压力减少了60%-70%，并提高了安全系数，节约了部分抛根石经费。1997年陶城铺险工7#坝改建中也采用该技术，同样取得了良好效果。
3）垂直铺塑及堤坡截渗垂直铺塑具有良好的隔水性和适应变形的性能，特别适用于背河有村庄、淤背有难度的堤防加固，而且工期短、投资省。1997年在济南历城区秦家道口堤段，长400m采用了堤基垂直铺塑截渗和堤坡铺设复合土工膜的防渗方式。1999年滨州蒲城新堤1000m长截渗工程也采用了垂直铺塑截渗和堤坡铺设复合土工膜。
4）铰链式模袋混凝土沉排护底铰链式模袋混凝土沉排是采用有一定前度和渗透性的双层有纺布作模板，内冲混凝土或砂浆，在灌注压力下，混凝土或砂浆形成一个个相互关联、分离式、高强度的固结体。块与块之间在模袋内预设高强度的绳索连接，类似铰接。排体的下部铺设一层反滤布，以防止排体下的土颗粒被水流带走。1990年在高青北杜护滩工程7#、8#护岸，利津东坝控导工程20#护岸、垦利十八户控导工程13#-20#坝中均采用了该技术。
5）绳索式混凝土块护岸该技术是利用土工布作反滤层，其上用高强度的尼龙绳将按设计预制的混凝土块纵横向串成一整体作压载。1998-1999年在东平县黄庄控导工程上下游直线段护岸工程中，各取100m进行新型绳索式混凝土块护岸结构试验。试验表明：效果良好，有较强的适应变形能力。
6）防汛抢险方面在江河堤防的防汛抢险过程中，利用填满土石料的土工编制袋，可快速加高加固堤坝，利用土工布制成的软体卷材快速铺在迎水面上，能及时堵住渗漏通道，有效控制管涌、流土，迅速控制险情。
4、土工合成材料应用中注意的问题
土工合成材料具有较高的抗拉强度，但工程应用中，因为其具有较大延伸率和流变性，抗拉强度一般不能充分发挥；土工合成材料用作抗渗材料时，因其渗透系数非常小，极易将其当作不透水材料，但因其很薄、缺陷和搭接等原因，在较大水头差作用下渗流量不一定小；用作反滤材料时，要注意其化纖材料对黏土颗粒和水中气泡的吸附性，使土工合成材料的有效孔径减小；用作拉筋材料时，要验算材料抗拉强度、摩擦力和整体抗滑稳定问题。
5、土工合成材料在施工中应注意的问题
1）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。
2）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。
3）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。
4）铺设人员不得穿硬底鞋操作。
5）尽量采用宽幅，使膜在施工时接缝最少；每卷材料的重量不宜超过1t；膜与膜相连时，应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜，低坝应平行于坝轴线铺膜，以减少拼接量；接缝应尽量与最大拉力方向平行。
6）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。
参考文献：
1.李希宁，孟祥文；山东黄河土工合成材料的应用与展望
2.蔡宁，陈红；土工合成材料在工程中的应用
3.贺清录，果海威；土工合成材料在工程应用中的一些误区
4.徐林，郭光玲；土工合成材料在黄河三角洲地区水利工程上的应用
【关键词】 黄河工程；材料；应用
引言：
山东黄河河道长628km，黄河下游的工程建设、管理及防洪任务十分繁重，应用土工合成材料的领域也十分广阔。山东黄河河务局从20世纪80年代开始在黄河防洪工程建设和防汛抢险中，推广应用土工合成材料新技术、新材料、新工艺，取得了较好的成果。
1、土工合成材料的分类
根据我国GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》规定，土工合成材料大致可以分为四类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。而在水利工程中使用较广泛的是土工织物、土工膜、土工复合材料。土工织物又分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，其中，针刺无纺土工织物，具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点，在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好，价格便宜，但其CBR顶破强度较低，对于防渗要求较高的工程部位不宜使用，一般常用于坝基垂直防渗。土工复合材料是将两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品，品种繁多，功能各异，其中复合土工膜具有防渗和排水双重作用，在大坝工程中应用较广泛。
2、土工合成材料的功能
土工合成材料的种类虽然很多，但其主要功能综合起来可归纳为过滤、排水、隔离和加筋四种。
1）过滤功能过滤功能被广泛地应用于水利、铁路、公路、建筑等各项工程中，特别是水利工程中用作堤、坝基础或边坡反滤层已极为普遍。把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，土中水分可以通过织物排同时织物可阻止土颗粒流失，以免造成土体失稳（管涌）。
2）排水功能具有多孔隙的土工合成材料具有较好的排水能力，在土体中形成排水通道，把土体内的水集聚起来，并沿着材料的平面排出。增强土体稳定性和抗冻性。土工合成材料现己广泛应用于土坝、路基、挡土墙建筑以及软土基排水固结等方面。
3）隔离功能土工织物和土工膜都可以起到隔离作用，把两种不同粒经填料（如土、砂、碎石等）与上其他结构分隔开来，从而保持材料和结构各自的完整性，或避免发生土质流失现象。
4）加筋功能土工织物、土工格栅、土工网等都具有很强的加筋功能，可以有效分布土体应力，增强土体强度，限制土体侧限位移，提高土体整体性和稳定性。
3、山东黄河土工合成材料的应用
1）塑料编织袋土枕筑坝根石是黄河险工、控导工程坝岸的基础，因受水流冲刷走失需经常补抛，用量较大。有的地区因当地缺石而石料价格较高，为了降低工程造价，1985-1987年先后在鄄城桑庄险工、东明老君堂控导工程、高村险工等部分坝段建设中，采用了塑料编织袋装土代替石料作根石筑坝的试验。试验表明土袋枕的固根、防冲效果是良好的，且具有就地取材、施工方便等优点。
2）土工织物加筋土用于砌石坝岸用土工织物加筋土砌筑险工坝岸，相当于加筋挡土墙。其工作原理是在坝岸石护坡后的土坝胎中，按设计要求，于滑裂区埋设若干层土工织物，当坝岸水流冲刷失稳或滑塌时，土与土工织物界面产生摩擦力，约束土体滑裂变形，提高土体的抗剪强度，增强坝体的稳定性。1991年泺口险工63#、64#砌石坝拆改进行了对比试验，并进行了多年观测。结果表明：砌石体厚度可由原来的1.5-2.3m减少至1m，工程竣工一年后，实测砌石坝体背部土压力减少了60%-70%，并提高了安全系数，节约了部分抛根石经费。1997年陶城铺险工7#坝改建中也采用该技术，同样取得了良好效果。
3）垂直铺塑及堤坡截渗垂直铺塑具有良好的隔水性和适应变形的性能，特别适用于背河有村庄、淤背有难度的堤防加固，而且工期短、投资省。1997年在济南历城区秦家道口堤段，长400m采用了堤基垂直铺塑截渗和堤坡铺设复合土工膜的防渗方式。1999年滨州蒲城新堤1000m长截渗工程也采用了垂直铺塑截渗和堤坡铺设复合土工膜。
4）铰链式模袋混凝土沉排护底铰链式模袋混凝土沉排是采用有一定前度和渗透性的双层有纺布作模板，内冲混凝土或砂浆，在灌注压力下，混凝土或砂浆形成一个个相互关联、分离式、高强度的固结体。块与块之间在模袋内预设高强度的绳索连接，类似铰接。排体的下部铺设一层反滤布，以防止排体下的土颗粒被水流带走。1990年在高青北杜护滩工程7#、8#护岸，利津东坝控导工程20#护岸、垦利十八户控导工程13#-20#坝中均采用了该技术。
5）绳索式混凝土块护岸该技术是利用土工布作反滤层，其上用高强度的尼龙绳将按设计预制的混凝土块纵横向串成一整体作压载。1998-1999年在东平县黄庄控导工程上下游直线段护岸工程中，各取100m进行新型绳索式混凝土块护岸结构试验。试验表明：效果良好，有较强的适应变形能力。
6）防汛抢险方面在江河堤防的防汛抢险过程中，利用填满土石料的土工编制袋，可快速加高加固堤坝，利用土工布制成的软体卷材快速铺在迎水面上，能及时堵住渗漏通道，有效控制管涌、流土，迅速控制险情。
4、土工合成材料应用中注意的问题
土工合成材料具有较高的抗拉强度，但工程应用中，因为其具有较大延伸率和流变性，抗拉强度一般不能充分发挥；土工合成材料用作抗渗材料时，因其渗透系数非常小，极易将其当作不透水材料，但因其很薄、缺陷和搭接等原因，在较大水头差作用下渗流量不一定小；用作反滤材料时，要注意其化纖材料对黏土颗粒和水中气泡的吸附性，使土工合成材料的有效孔径减小；用作拉筋材料时，要验算材料抗拉强度、摩擦力和整体抗滑稳定问题。
5、土工合成材料在施工中应注意的问题
1）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。
2）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。
3）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。
4）铺设人员不得穿硬底鞋操作。
5）尽量采用宽幅，使膜在施工时接缝最少；每卷材料的重量不宜超过1t；膜与膜相连时，应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜，低坝应平行于坝轴线铺膜，以减少拼接量；接缝应尽量与最大拉力方向平行。
6）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。
参考文献：
1.李希宁，孟祥文；山东黄河土工合成材料的应用与展望
2.蔡宁，陈红；土工合成材料在工程中的应用
3.贺清录，果海威；土工合成材料在工程应用中的一些误区
4.徐林，郭光玲；土工合成材料在黄河三角洲地区水利工程上的应用