水利土工合成材料范文

導語：如何才能寫好一篇水利土工合成材料，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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土工合成材料自廣泛用于巖土工程建設以來，在水利水電工程建設中引起不小的變革，這不僅反映在水利水電工程的材料使用上，而且反映在設計原理、計算方法、施工工藝和工程管理上。防滲土工合成材料主要用于垂直鋪膜防滲和坡面鋪膜防滲，因鋪設結構形式的不同，其施工工藝和鋪設技術也不盡相同。

2、滲土工合成材料在工程施工中常出現的問題

經常遭受石塊或其它尖棱物的穿刺破壞；由于土工薄膜缺少約束支持，在承受水壓力和土壓力時易于被鼓破；薄膜受到下層氣體或液體的頂托產生應力集中導致破壞；鋪設在支撐土與混凝土面板之間的土工薄膜由于受到溫度、重力、土移、浪擊和水位變化等因素的影響，可能引起界面滑動，使土工薄膜產生過度拉伸，撕裂或擦傷；在斜面上用土或混凝土面板保護土工薄膜，當水位驟降時，土體中的孔隙水壓力和庫水位失去平衡而造成失穩滑動。只要按照施工規范和施工組織設計施工，確保施工質量，就可避免或減少類似問題的出現。

3、防滲

防滲結構設置上、下墊層的目的是保護土工膜不受破壞；下墊層尚有排水、排氣作用。

鋪設土工膜后，膜下仍可能因缺陷引起滲漏而積水，也可能有土中排出的氣體或產生的沼氣等，水、氣可能頂托土工膜，危及膜的安全，尤其是在大面積的膜下，必須考慮排水、排氣措施。

4、工程防滲設計與施工

對含毒礦場的尾礦壩等，有毒物質混入水體將造成環境污染，危及人、畜生命安全，必須嚴格防止。條文中所述措施是為了確保安全。建議渠道防滲土工膜厚度不小于0.25mm是根據多年的實踐經驗。土工膜太薄可能產生氣孔，也易于在施工中受損，使防滲效果減小。一般生活垃圾和工業垃圾不含毒質或毒質較小，故可采用單層防滲結構。如果這類垃圾也含有毒物質，則應選用雙層防滲結構。如含劇毒，甚至要求多層結構。隧道、洞室防滲應采用復合土工膜或合適的防排水材料，是因為圍巖（土）中皆有滲水，必須將其通過土工織物或防排水材料流入下方縱（橫）向排水溝排走，以確保防滲襯砌安全工作。

5、加筋土擋墻設計

加筋土擋墻采用的筋材有兩種。因筋材的抗拉模量不同，墻內填土中的潛在破壞面相異。

目前加筋土擋墻設計有極限平衡法和有限元法兩大類。由于筋材、填土以及兩者相互作用的本構關系難以準確和協調建立，加之缺乏破壞準則，工程中幾乎均采用極限平衡法，后者可作為一種輔助和對比方法。排水設備對保證加筋土擋墻的穩定十分重要。

6、加筋土墊層設計與施工

實踐可知，加筋墊層抗深層滑動計算采用圓弧法，得到的穩定安全系數往往提高較少，表明加筋效果很不顯著，實際效果卻很明顯。這說明現有的穩定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析認為，加筋所以發揮明顯作用可能與下列因素有關，例如加筋后潛在滑動面可能往深處發展，地基土的側向位移受到部分限制以及地基中應力分布發生了變化等，而這些有利因素在計算中卻未能計入，可見現有分析方法有待改進。我國鐵路、公路系統目前在作圓弧滑動分析時，認為首先所加底筋應該是穩定的，即滑動圓弧不應該切斷底筋，應將筋材及其上填土視為一整體，為此，潛在圓弧必然下移，穩定安全系數自然有所提高。此項考慮是否符合實際，應通過實踐和積累資料來加以驗證。由于筋材承受拉力才能發揮其加筋作用。所以建議回填順序，目的是使筋材始終處于受拉狀態。、軟土地基處理中排水帶設計與施工

利用排水帶加固地基的目的，即是要求在預定工期內消除地基的規定預期沉降和提高地基土強度。排水帶地基設計方法與傳統的砂井地基設計相同。利用砂井計算方法時應將排水帶斷面轉化為當量砂井直徑。砂墊層所用應為潔凈砂料，以保證排水通暢。存放排水帶需加封蓋，是為保護其不變壞。

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土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱，屬新型土木工程材料。土工合成材料從學科上分屬于高分子材料學科，從應用工程上分屬于土木工程。作為一種土木工程材料，它以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原材料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用，具有反濾、排水、隔離、防滲、防護、加筋等多種功能。土工合成材料是繼木材、鋼筋和水泥的第四種建筑材料。目前，土工合成材料的應用范圍已遍及水利、水電、水運、公路、鐵路、港口、建筑、采礦、鋼鐵及軍工等工程的各個領域。

土工格柵系土工合成材料中的一種，其按材質不同分為塑料拉伸格柵、鋼塑格柵、玻璃纖維格柵和滌綸經編格柵。，它具有優越的加筋性能，可以廣泛應用于鐵路、公路、水利及環保工程等領域，用于加筋土地基、土邊坡、土擋墻、土橋臺、河岸和路堤，同時對于邊坡生態防護、加筋路面抗裂和高速公路路基不均勻沉降控制起到很好的作用，對于提高工程質量，縮短施工周期，節約工程成本，延長大型基礎設施壽命起到了關鍵性作用。

二、塑料土工格柵

在土工格柵中，塑料土工格柵和滌綸經編土工格柵是應用最廣泛的格柵類土工合成材料，也是發展最快的土工格柵產品；而玻纖土工格柵和鋼塑土工格柵的應用范圍相對較小，發展偏緩。塑料拉伸格柵是用聚丙烯、聚乙烯等高分子聚合物經熱塑或模壓而成的二維網格狀或具有一定高度的三維立體網格屏柵。上世紀80年代初期在英國開發成功，目前國內塑料土工格柵的生產廠家有20多家，但專業塑料土工格柵生產廠家不到10家，所生產的格柵大部分用于公路與鐵路鋪設及相關擋土墻、邊坡防護、橋臺等工程。2009年我國塑料土工格柵的消費量達到了1.4億平方米。

土工格柵市場在四種土工格柵競爭中不斷拓展。近年來，土工格柵的用量增長較快。2008年我國土工格柵市場規模20.75億元。2009年我國土工格柵市場規模達26.07億元。四類土工格柵中，塑料土工格柵面市時間最早，盡管在經編、玻纖和鋼塑土工格柵進入市場時，塑料土工格柵的市場受到了較大沖擊，但從近年來的市場接受情況看，隨著塑料加工技術的突飛猛進，塑料土工格柵性能大大提升，其優越性能又重新得到市場的認可，市場增長較快。據相關統計，2009年塑料土工格柵市場規模達14.28億元，在整個土工格柵使用量中所占比例接近55%。

三、土工格柵的市場及應用

土工格柵在工程基建中的作用已得到廣泛的認可，根據鐵道部、交通部、水利部頒布的《土工合成材料應用技術規范》（GB50290-98）、《鐵路路基土工合成材料應用設計規范》（TB10118-2008J532-2006）、《鐵路路基工程施工質量驗收標準》、《鐵路路基設計規范》、《公路土工合成材料應用技術規范》（JTJ/T019-98）、《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》、《公路瀝青路面設計規范》、《公路水泥混凝土路面設計規范》、《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（SL/T225-98）等設計、施工規范文件，土工合成材料及土工格柵可用于涉及交通領域的公路、鐵路、民航機場建設等多個領域的施工建設。隨著我國在鐵路、公路及市政工程市場、水利投資等各項工程上大力投資，土工格柵的需求量將逐年增加。

1）鐵路市場

《國家鐵路“十二五”發展規劃》中提出到到2015年，全國鐵路營業里程達12萬公里左右，其中西部地區鐵路5萬公里左右。西部地區城市密度和人口密度較小，鐵路建設中路基里程較多，對土工合成材料的需求量會增加。

同時，《國家鐵路“十二五”發展規劃》提出加強綠色鐵路建設，擴大新能源、新產品、新材料的應用，積極推廣節地、節材技術，這些要求為土工合成材料提供了機會。

2）公路及市政工程市場

土工合成材料在公路工程中應用比較廣泛，公路中主要采用土工合成材料來解決瀝青路面反射裂縫病害問題，同時公路中隧道、擋墻比較多，所以應用的土工膜、土工格柵比較多，城市內的市政道路建設也采用土工合成材料，以減少道路返修率。港口建設、航道建設、機場建設等各項建設工程都需要使用土工合成材料，主要使用：土工格柵、非織造布、土工膜等土工合成材料。。

《高速公路“十二五”發展規劃》中提出到2015年國地兩網高速公路共計通車里程約達14萬公里，5年建成國家高速公路網3.5萬公里；這些工程項目增加了土工合成材料的需求。

3）水利市場

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一、前言

如今土工合成材料已經遍布我們生活的各個角落，土木合成材料拉伸強度、伸長率的高低也密切關系到我們許多設施的質量，因此對土木合成材料進行試驗來探討溫度和濕度對拉伸強度、伸長率的影響是必須的。不同的項目工程對土木合成材料有不同的要求，土工合成材料在我國廣泛應用。隨著技術水平的不斷發展，該項技術也更加成熟。

二、土工合成材料的概述

土工合成材料的總稱是土木工程應用的合成材，是一種建筑復合材料，一般是以人工合成的聚合物為原料制造的產品，這些聚合物包括塑料化纖等。土工合成材料一般大量應用于巖土工程和土木工程中，其作用是將這些材料置于土體內部和各種土體之間，用來加強和保護土體免收破壞的作用。

土工合成材料的原材料是從石油、煤和天然氣中提煉化學物質然后制成的高分子聚合物，再對這些材料進行加工最后制成纖維和材料片材直至成品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、聚苯乙烯（EPS）等。土工合成材料之所以被廣泛應用是因為其具有重量輕、方便施工、耐腐蝕、質優價廉等特點。

三、土工合成材料的特點

土工合成材料具有隔離、防滲、反濾、排水、防護、加筋等作用，廣泛應用于路、橋與支擋工程、閘、壩工程、護岸工程、港灣及海岸工程、防汛搶險工程、地下工程、農田水利工程、環境工程、建筑工程等領域。在生態保護方面，無論是作為一種防護結構，還是作為生態輔助措施，土工合成材料都發揮了積極的作用。應用土工合成材料作為防護結構，有利于維護河渠岸坡的穩定，防止水土流失，同時，它的多孔隙性還有利于構建適宜生物生存的生境條件，保護生物多樣性和生態完整性。應用土工合成材料作為生態輔助措施，可形成生物通道、生物浮島、生物沉床等生態結構措施，既有利于生物多樣性保護，又有利于提高溝渠的自凈能力，改善水質。

四、土工合成材料拉伸試驗的影響因素分析

1、試驗材料

本次試驗研究采用的石英砂由10～20目及20～40目的石英砂按照質量比例3：1拌勻混合而成，控制砂密度為1.6g/cm3.試驗研究采用6種不同類型和規格的土工合成材料，其中3種為無紡土工織物，分別記為GT1、GT2、GT3；1種為有紡土工織物，記為GT4；1種為玻纖土工格柵，記為GG5；1種為塑料土工格柵，記為GG6。

2、試驗結果分析與討論

（1）法向應力水平對試驗結果的影響

根據不同條件下材料的拉伸試驗結果，可得材料在不同延伸率時的拉伸割線模量.圖1和圖2分別為不同法向應力下GT2和GT4的側限拉伸曲線及割線模量隨伸長率的變化曲線.從圖1和圖2可以發現：法向應力的側限作用對GT2（無紡土工織物）和GT4（有紡土工織物）的拉伸特性均有較大的影響，即與空氣中拉伸曲線相比，側限作用下相同伸長率對應的單寬負荷和割線模量均有較大的增長；而且這種影響隨著法向應力的增大而增強。

圖1給出了GG5（玻纖格柵）單寬負荷和割線模量隨法向應力變化曲線.結果表明：玻纖格柵對應不同應變率的抗拉強度隨法向側限應力非線性增大，且均相較于空氣中相同應變率的抗拉強度；玻纖格柵不同應變率下的割線模量同樣隨側限壓力增長而增長，盡管增幅比無紡土工織物小得多.

（2）拉伸速率對試驗結果的影響

從圖2可以看出，不同速率和不同壓應力下GG6的拉伸曲線均可劃分為線彈性階段、屈服階段和破壞階段，而且對于不同的拉伸速率，其單位寬度最大負荷比較接近，拉伸速率快時最大單寬負荷略有增大.還可以看出，不管拉伸速率如何，格柵單寬最大負荷隨著法向應力的增大而增大.但是不同拉伸速率下土中拉伸的屈服階段表現出明顯的差異，即拉伸速率越慢，屈服過程越漫長，達到最大單寬負荷對應的應變越大；當拉伸速率達到4mm/min后，這種拉伸速率的影響就不再明顯。

五、土工合成材料的施工方法

1、坡面鋪膜防滲

關于如何運用土工合成材料在水利工程做到防滲，最主要的施工技術就是進行坡面鋪設防護膜的工程模式，這種模式對施工體系和施工技術的要求最高，直接決定了工程施工工作的成敗。當今工程施工中，大部分都以土石壩為主要的結構模式，因此施工方式的選用對于整個工程來說都至關重要和關鍵。

2、堤腳開挖和堤身削坡

堤身削坡和堤腳開挖先由人工設計，再由人工配合為輔機械施工為主的形式來完成。所以說，堤身的設計尤為關鍵。堤身設計一定要使坡度設計達到標準，削坡后做好仔細清理坡面的工作，做到坡面既干凈又在平整度上達到標準。坡面達標后，再在提身和堤頂都要開挖止滑槽。按設計斷面開挖堤腳基礎，當挖到相對不透水層后再向下開挖寬1m深1m的溝槽。上述工作都準備就緒后，測量人員要對堤坡的規格做好檢查備案。

3、施工鋪設復合土工膜

在鋪設土工膜的時候，一般最好沿著壩軸線方向垂直鋪設，也可以順著壩軸延伸的方向鋪設，效果都是一樣的，目的都是防滲。垂直鋪設一般是資金、人力、無力都充足的情況下進行的，這樣不用考慮成本問題。但是資金、人力物力短缺的情況下，就會考慮順壩坡鋪設的方案了，因為可以減少焊縫的長度。垂直鋪設往往適用于高壩的鋪設即通常采用壩上部分垂直壩軸線來鋪設，即可滿足因應力而不會導致變形的要求又能減少焊縫的特點。但是，壩底的鋪設一般情況下不區分垂直還是順壩，都會采用順壩軸方向輻射的模式，這樣即省工又減少焊縫數。施工過程中應該嚴格按照復合土工膜鋪設時的設計及規范要求，一般步驟是從堤頂鋪到坡底而不是從底部到頂部進行鋪設。鋪設到底部基槽出應埋入相對不透水層，之后迅速回填堤腳和上部護坡，這樣做是為了避免滑坡現象的產生造成人員受傷等情況的發生。

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在目前的水利施工中，對于不良地基的處理主要是在巖基、覆蓋層和堤防堤基三者的處理上，有效的開展這項工作對于我國的水利施工工程是極為有利的。

1.1巖基處理

1.1.1GIN灌漿法，這種方法主要是為了是實現防滲的功效，它主要通過配置穩定性較強的漿液，使用適當的壓力，通過計算機來監視和控制整個的工作流程，來實現地基處理的一種方法。它對于巖基的處理是比較科學的，因而被廣泛的應用在水利工程的施工中。

1.1.2巖溶灌漿。這項技術是在充分探明溶洞狀態的前提下，通過向鉆孔中安設特制的模袋，并向模袋中注入速凝漿液，從而達到堵塞巖溶通道的目的。該工程應用高壓灌漿技術在大型溶蝕塌陷體建造了高標準的防滲帷幕，在溶洞暗河區建造了深達100.4m、長50m、厚2.0～2.5m的地下混凝土防滲墻，水庫深超過100m。這項技術已在貴州、廣西的一些工程中應用，取得良好效果。

1.2覆蓋層處理

1.2.1修建混凝土防滲墻技術，混凝土本身就具有較強的穩定性和可塑性，其中可塑性混凝土對于水利工程的地基處理效果是比較明顯的，水利混凝土防滲墻技術在其它建筑領域取得重大成果。某公路大橋是我國公路橋梁建設史上規模最大、標準最高、技術最復雜的特大型橋梁工程。

1.2.2覆蓋層灌漿。覆蓋層灌漿我國通常采用循環鉆灌法，國外較多采用預埋花管法。近年來兩種方法都有應用，這標志著我國在覆蓋層防滲工程中廣泛采用防滲墻技術的同時，灌漿技術仍然保持著較高的水平。某水庫地震堆積天然壩體防滲，經過多種方案比較和灌漿試驗確定采用帷幕灌漿方案，采用循環鉆灌法施工，無巖芯鉆進，泥漿固壁，灌注水泥粘土漿。

1.3堤防垂直防滲

在我國的歷史上也修建了不少的堤壩來進行防水，如比較著名的都江堰，但是這些堤壩由于建造的時間較久，而且當時也沒有技術性較強的防滲措施，因此它們的實用性也降低了不少，提防垂直防滲的成本比較高，技術要求也較為嚴格，所以無法大面積的進行，但是在現在經濟發展比較快的今天，國家可以實現這一工程，從而確保實現防水災，利百姓的作用。

1.3.1深層攪拌水泥土防滲墻，它與一般建筑中的攪拌法是大同小異的，這種方法的實施，可以在很大程度上提高堤壩的防滲性能，它的施工成本較為低廉，且工期較短，因此被廣泛的應用到水利工程的施工中。

1.3.2置換式塑性混凝土防滲墻。在深層攪拌法不適宜的堤段，如透水層深度較大、有緊密砂層或卵礫石層等，通常采用置換式塑性混凝土防滲墻。置換式混凝土防滲墻是通過采用不同的鉆掘機械在堤身或堤基中挖掘槽孔（或連續的溝槽），然后澆筑塑性混凝土或塑性砂漿而成。

1.4土工合成材料應用

土木合成材料是一種可塑性強、造價低廉、防腐性能好、工藝簡單的新型材質。但是在我國應用的歷史比較短，發展的也比較緩慢。繼1998年的水患之后，國家開始大力的宣傳、鼓勵土木合成材料的使用和推廣，它可以應用在防止滲漏、排水和養護等方面。

1.4.1防滲。用于堤防、圍堰和大壩防滲的土工合成材料有土工膜或復合土工膜，使用方法有垂直鋪膜和斜墻鋪膜兩種。垂直鋪膜是在堤（壩、堰）頂或堤腳用鋸槽法、鏈斗挖槽法或射水法等方式挖掘溝槽，在槽內鋪設土工膜，以達到阻截滲流的目的。當鋪膜位置是在堤腳時，堤坡就要用斜墻鋪膜防滲。漢江王甫州水利樞紐是使用土工合成材料數量最大的工程之一，在長達12.63km的圍堤上采用了107.8萬m2的復合土工模進行防滲，與采用黏土防滲相比，節省投資約15000萬元，而且不用征地。

1.4.2保護堤坡、堤基、河岸。使用土工織物代替天然砂礫料做反濾材料，然后在其上面拋石、鋪設預制混凝土塊或鉸鏈混凝土板等；或者制成模袋混凝土、土工布沙袋等，用于河岸及堤防護坡、護岸、護底。我國大江大河中下游堤防線路很長，需要護堤、護岸的總工程量很大。大量采用塊石護岸的傳統方式越來越受到石料資源的制約，成本越來越高，因此推廣應用土工合成材料有著很大的技術和經濟意義。

2綜上所述

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【關鍵詞】：水利渠道；防滲；設計

中圖分類號：TV 文獻標識碼：A

一、渠道防滲重要性

渠道防滲是現階段應用最為廣泛的節水灌溉工程，其能夠有效地減少農業灌溉用水的浪費。進行渠道防滲處理能有效地提高灌溉水利用率，緩解農業用水供需矛盾，擴大灌溉面積，促進農業的可持續發展。同時，做好渠道防滲也可以有效地降低渠道占地面積，避免渠道沖刷淤積及可能出現的坍塌，節約了運行管理費用。再者，其可以降低地下水位，避免土壤的過分沼澤化及鹽堿化，有利于農業現代化和生態環境建設。渠道防滲作為節約用水，實現節水型農業的重要組成部分，我們需要在多數情況下優先考慮低壓管道輸水，此種灌溉方式具有節地、節水、輸水快、投資不算高等有點，如果精心設計，工程投資就會低于防滲渠。

二、渠道防滲工程存在問題

因為之前對渠道防滲重視不夠，投入也相對比較少，都極大地影響到防滲工程的研究，所以一直到現在也有很多問題仍然亟待解決。我國水利渠道防滲中應用最廣的是混凝土等防滲材料，這些材料具有防水效果好且承受水流速大等優點，但其不抗凍，在我國北方有待提高，解決不好將會限制到渠道防滲工程的發展。在防滲工程中，各防滲材料的復合使用將會是未來發展的一個方向，將各材料優缺點結合起來，做到取長補短，實現經濟效益最大化。

三、渠道防滲技術

渠道水利工程改造主要內容和目標就是渠道的襯砌，而此類的工程方案相對也比較集中，主要是襯砌方式的設計與比較，包括渠道襯砌厚度、形式、超高等。襯砌設計與施工在農田防滲水渠建造中扮演者重要角色，梯形渠道設計和施工是農田水利建設中最主要一環。

1、砂礫墊層施工

填筑完渠道粘性土斜墻后，用挖掘機粗削坡，人工作精修處理，在進行處理時，按設計高程掛線、整平。坡面修整完驗收合格后，作砂礫墊層施工。砂礫料運到現場后，堆放在堤頂，在坡面上從下到上均勻攤鋪。砂礫料攤鋪完，用反鏟粗削坡，然后人工精修坡。人工修坡時，在坡腳、坡肩、及坡面分別布設控制樁，順渠道方向布置一排樁，樁與樁之間線繩連結，把渠坡分成若干小塊，線繩間掛滑動線繩，人工移動，控制削坡厚，嚴控坡面平整度。坡面修整完，采用平板振動夯對坡面壓實。壓實中人工對出現坑洼及時找平。人工進行坡面修整，人工修坡只需根據測量放樣單進行加密控制坡頂高程、坡面高程、平整度和渠底的開挖高程。

2、復合土工膜鋪設

3.2.1施工程序

土工合成材料的施工程序為：平整坡（底）面復合土工膜鋪設混凝土澆筑。

3.2.2土工合成材料鋪設

進出口渠道采用復合土工膜作為加強防滲材料，其中膜選用聚乙烯土工膜；選用寬幅聚酯長絲針刺土工布。復合土工膜物理力學的設計應該滿足設計的實際要求。土工合成材料鋪設前應對基礎面驗收，清除鋪設面上的一切樹根、雜草和尖石，并使表面平整，不出現凸凹部位，并碾壓密實。土工合成材料鋪設應力求平順，松緊適度，不得繃拉太緊，土工合成材料與基礎及支持層之間應壓平緊貼，避免架空，清除氣泡，以保證安全。

3.2.3機械襯砌

機械襯砌是渠道施工的重要環節，它是保證渠道的使用壽命，混凝土澆筑前先調整襯砌機機架的坡比和高程，校核無誤后進行澆筑。混凝土拌和物由混凝土攪拌運輸車運送至布料機進料口，布料機再將砼熟料均勻地攤鋪在襯砌面上。攤鋪完成后，開動布料機配備的插板式振搗器將砼振搗密實，然后用振動成型機進行提漿、整平及進一步壓實。澆筑過程中由專人進行現場指揮，觀察鋪料情況、向機械操作人員傳遞信息，掌握好振搗時間和機械行走速度。混凝土布料振搗完成后及時機械找平壓光。在靠近模板及邊角處是機械振搗的薄弱之處，要用人工采用插入式振搗器和平板振搗器進行補振。人工壓光要掌握好時間，使表面平整光滑。

3、平整度和厚度控制

平整度一般先從人工修坡工藝進行控制，再就是保溫板鋪設時用砂土或細砂找平進行控制，最難控制也是最容易出現問題的就是混凝土襯砌時的平整度控制，混凝土襯砌完成 20分鐘后要進行抹光工作，抹光的工作要放慢，盡量保持坡面的光滑，對不平的地方要進行找平，如果用抹光機完成的抹面，完成后要進行人工抹面?；炷梁穸戎苯雨P系到施工質量和項目成本，由于農田水利渠道水的流速不是太大，設計的施工要滿足實際的要求，主要取決于坡面開挖時是否存在欠挖現象和襯砌機工作時的工況在混凝土施工過程中安排一個專人在混凝土趟鋪時用對混凝土的厚度量測，若發現超澆部分及時在要求誤差范圍之內進行襯砌機高度的調整。

4、止水縫施工處理

在對梯形混凝土襯砌進行設計施工時，對于渠道止水縫的設計是一個至關重要的環節，止水縫是在對渠道進行襯砌設計施工時，根據具體的設計施工要求，通過專業技術處理而預留的隔離縫。隔離縫能夠有效的釋放造成渠道受力變形的能量，防止由于大氣中的氣體溫度變化或者由于地基本身的缺點從而在渠道上產生隨意性的裂縫。除此之外．止水縫還能夠起到減少渠道漏水，增強水渠防滲功能的作用。

四、水利渠道防滲工程質量控制

1、做好混凝土強度測定

混凝土有一定離散性，縱然符合標準在施工中也可能質變，因此強度測定很重要?；炷岭x散性主要與原材料有關，原材料變異將會直接造成混凝土強度的下降。所以，管理好原材料，杜絕不合格原料或原材料長期存放的發生。購進與存儲原料及時匯報，做好管理方案，保證原料質量，保證混凝土強度。

減少混凝土中有害物質

原料含一定有害物質，如果這些物質超標，則會極大地降低原材料的水化，后期配制成的混凝土強度也會出現大幅度的下降。減少原料中有害物質，降低混凝土原料在水化中非正常變化，避免出現混凝土的結塊、軟硬不均等現象。如果混凝土出現松散顆粒，則可以適當的加大水量，嚴禁使用有機水攪拌，以免造成混凝土表面成鹽霜。很可能會因為配合比例而出現混凝土強度降低的情況，主要是因為含水量與沙石比重變化所致。

加強混凝土質量

混凝土質量與離散性對施工影響很大?；炷岭x散性差值往往會造成混凝土強度和穩定性的下降?；炷嗤临|量影響不容小覷，混凝土質量下降會導致混凝土級配變化，新配制混凝土粘黏性不好，吸水性較差，混凝土強度得不到保證。為確?；炷临|量，在施工前一定要做好原料管理工作，對原料質量嚴格把關，必須符合技術指標。

五、結論

水利渠道防滲工程在我國已有了較大的發展，積極做好防滲工程，減少渠道滲水量，可有效節約用水，控制地下水，同時還可以減少清除淤泥工程量，節省勞動力，達到提高灌溉效益，增產、增收的目的。

參考文獻：

[1] 褚鳳臣,孫向東.復合土工膜在興和灌區渠系改造工程中的應用[J].黑龍江水利科技.2009(03).

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土工合成材料分為四類：土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各種高分子聚合物。近幾年，在水利工程中使用較廣泛的是土工織物、土工膜、土工復合材料。土工織物分為有紡土工織物和無紡土工織物兩種類型，其中，針刺無紡土工織物，具有孔隙率高、滲透性大、排水性能較好的特點，在大壩工程中常作為排水反濾設施廣泛使用。土工膜防滲性能較好，垂直滲透系數小于1×10-11cm/s，價格便宜，但其CBR頂破強度較低，對于防滲要求較高的工程部位不宜使用，一般常用于壩基垂直防滲。土工復合材料是將兩種或兩種以上的土工合成材料組合在一起的產品，品種繁多，功能各異，其中復合土工膜具有防滲和排水雙重作用，在大壩工程中應用較廣泛。

近幾年，土工合成材料的生產廠家越來越多，生產規模愈來愈大、品種繁多，質量基本上都可以達到國家標準；其次，對土工合成材料的研究也日益深入，制定的許多國家標準或規范，為該材料的推廣提供了技術依據，土工合成材料的研究、生產、設計逐步走向了成熟。下面簡要闡述土工合成材料在新建堆石壩及病險庫加固中所取得的成功經驗，以饗讀者。

1.復合土工膜在堆石壩的應用

博斯塘水庫位于新疆木壘縣境內。該水庫為山區攔河水庫，屬?。á瘢┬退畮?，壩型為復合土工膜防滲堆石壩，壩軸線長186m，最大壩高37m，壩頂寬5m，前壩坡1：1.65，后壩坡1：1.45、1：1.55兩級。壩址兩岸基巖，巖性為安山巖，較堅硬，抗風化能力強，部分階地上有數米厚的坡積物。河床礫卵石層厚12～14m，下部為安山巖。溢洪道位于右壩肩山脊埡口處，為正槽開敞式，均在巖體內開挖。筑壩材料大部分采用溢洪道爆破開挖出的安山巖巖渣，不夠部分采用河床砂礫石料。壩基采用人工澆筑混凝土防滲墻防滲，施工方式為大開挖。

壩體前壩坡的復合土工膜與壩基混凝土防滲墻及兩壩肩混凝土趾板錨固在一起，共同形成前壩面的防滲系統。壩體為透水性很強的爆破料組成，滲透系數一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低壩體內的浸潤線高度，利于壩體的抗滑穩定安全。

前壩坡面由下而上主要由無砂混凝土（下墊層）、復合土工膜、苯板（上墊層）、混凝土板護坡構成。下墊層采用透水性較強的無砂混凝土，最小厚度8cm；上墊層采用保溫性能及平整度較好的苯板，厚度2cm；苯板上部為邊長0.60m、厚10cm的六邊形鋼筋混凝土?？颍騼痊F澆C20素混凝土，

?？蛑g干靠，有利于壩面排水。（見圖1）

因此，該壩體防滲效果的好壞關鍵是復合土工膜自身的防滲效果及其與周邊連接的可靠性。

復合土工膜自身的防滲效果主要取決于土工膜的物理力學指標及接縫的質量。根據承受的水壓力和下墊層，經計算，復合土工膜采用兩布一膜（300g/m2/PE0.5/250g/m2），其物理力學指標為：抗拉強度19KN／m，延伸率53.6％，CBR頂破強度3.41KN，垂直滲透系數4.76×10-13cm/s，幅寬4.0m。施工中，一般都要對工廠內生產的土工膜進行拼接，接縫的質量好壞直接影響土工膜的防滲性能和抗拉強度，因此，必須嚴格按照技術規程進行施工。

土工膜鋪設前先進行下墊層無砂混凝土的施工，然后將卷成捆的土工膜沿壩坡由下而上縱向鋪放，鋪設應平順，松緊適度，予留大約1.5%的余幅，以免受拉破壞。土工膜展開平整后即可進行拼接。拼接一般采用熱熔焊法，該方法焊縫的抗拉強度較高，質量較好。焊接采用自走式熱熔雙縫焊機，根據膜材種類、厚度和室外氣溫選擇合適的焊接溫度及行走速度，先在現場采用小塊土工膜進行試拼接，待焊接質量穩定后再進行實際焊接操作。熱熔焊法焊縫形式為直縫雙道，每道寬度1cm，間隔1cm，焊縫處土工膜搭接寬度約10cm。

土工膜焊接完成后，必須進行接縫檢測。一般先進行目測，觀察有無漏接，接縫是否有燙損、褶皺，是否拼接均勻等，目測合格后采用真空法或充氣法進行最終質量檢測及評定。（1）真空法：主要設備有吸盤、真空泵和真空計。檢測時將待測部位刷凈，涂肥皂水，放上吸盤，壓緊，抽真空至負壓0.02Mpa～0.03Mpa，關閉氣泵。靜觀約30s，觀察吸盤頂部透明罩內有無肥皂水泡產生和真空度有無下降，如有，表示漏氣，應予補救。（2）充氣法：將焊縫之間的空腔兩端封死，插入氣針，充氣至0.05Mpa～0.20Mpa（視膜厚選擇），靜觀0.5min，觀察壓力表，如氣壓不下降，表明不漏，接縫合格，否則應進行修補。其次，還需進行土工膜的抽樣測試。約1000m2取一試樣，作拉伸強度試驗，要求焊縫強度不低于母材的80%，且試樣斷裂不得在接縫處，否則接縫質量不合格。土工膜表面的無紡布可采用手提縫紉機縫合，以保護土工膜。對于質量不合格的焊縫可采用塑料焊槍或電烙鐵重新補焊。

復合土工膜周邊連接的可靠性，主要是指復合土工膜與壩基混凝土防滲墻、壩肩混凝土趾板及防浪墻的連接?；炷练罎B墻底部及兩壩肩趾板與基巖面接合面均需進行水泥灌漿，防止防滲墻底部或趾板與基巖面接合面處滲水，灌漿完畢后，進行壓水試驗，合格后才能進行下一道工序。復合土工膜與防滲墻、趾板及防浪墻聯結采用扁鐵和膨脹螺拴錨固連接，為了保證復合土工膜具有一定伸縮能力，周邊均設伸縮節（圖2、圖3）。

施工時由于土工膜在壩面上易于滑動，因此，在無砂混凝土表面每隔5m，刷熱瀝青兩道，面積約0.5m2，將復合土工膜粘結在上面，這樣，既不妨礙膜后無紡布的透水性又增大了膜的抗滑能力，收到了很好的效果。

該工程1998竣工開始蓄水，經過近6年的運行，壩頂最大沉降變形6cm，壩后地面干燥，無滲流溢出，壩后坡測壓管內浸潤線低于河床砂礫石層表面3m左右，達到了設計預期效果，復合土工膜防滲效果明顯，工程取得了成功。

2.土工合成材料在病險庫加固中的應用

近幾年，全國各地的病險水庫由于年久失修，管涌或者潰壩的事故時有發生，造成了巨大的經濟損失。病險庫數量多，施工條件復雜，工期短，將質量輕、運輸方便、施工簡易的土工合成材料正確推廣應用到病險庫加固當中，具有深遠意義。

白土坑水庫位于新疆瑪納斯縣境內，為中型平原水庫，始建于1962年。壩軸線長7.0km，壩型為均質土壩，最大壩高7.00m，上游壩坡1：2，采用小型砼板護坡，下游壩坡1:1.5～1：2.0不等，壩頂寬度2～4m，壩后無濾水壩腳。壩體填筑質量較差，干密度值平均僅為1.43g/cm3，滲透系數6.4×10-4cm/s，長期處于軟塑狀態，壩體內浸潤線高，壩體滲水嚴重，壩后形成大片沼澤濕地，后壩坡腳有發生管涌或流土的滲透破壞危險，大壩上下游壩坡抗滑穩定計算均不滿足規范要求。大壩壩基未做任何處理，壩基2～4m以上為粉砂與粉土層，滲透系數較大0.79×10-4cm/s，以下土體結構性較好，滲透系數在1.27×10-5～6.48×10-6cm/s，為較好的隔水層。該水庫多年來，一直低水位運行，達不到原設計標準。2001年大壩安全鑒定為三類壩，屬病險庫，需進行除險加固。

鑒于該水庫壩型為均質土壩，且為老壩體加固，因此在前壩坡上鋪設復合土工膜進行防滲，該方法簡單易行、施工速度快、可以有效降低壩體內的浸潤線高度，增大壩體內的干燥區，提高土體內摩擦角，從而提高壩體的抗滑穩定安全性。壩基進行垂直鋪塑，塑膜與壩面復合土工膜連為整體。后壩坡按1：2.25培厚，新老壩體間設褥墊式排水體。

根據承受的水壓力和下墊層，經計算，前壩面的復合土工膜采用兩布一膜（200g/m2/PE0.5/200g/m2），其物理力學指標為：抗拉強度18KN／m，延伸率56.4％，CBR頂破強度2.8KN，垂直滲透系數1.0×10-12cm/s，幅寬6.0m。先將已損壞或脫落的原砼護坡板用細石混凝土填補平整，再鋪7.5cm厚細砂墊層，然后鋪復合土工膜，膜上鋪75cm厚的砂礫石防凍層，再澆筑20cm的混凝土護坡板。復合土工膜上部折埋在壩頂附近，下部與垂直鋪塑膜焊接在一起。（圖4）復合土工膜的拼接方法同前述。

壩基垂直鋪塑是一種新的淺基礎防滲技術，鋪塑深度可達8m左右，開溝寬度只有20多厘米，是解決水庫淺層透水地基滲漏嚴重及延長滲徑減小壩后坡腳滲透比降的有效方法。垂直鋪塑適用于粉土地基；對于粉砂地基施工中必須做好泥漿固壁，施工速度要快，否則易塌壁。鋪塑塑膜采用厚0.3mmPE膜，設計深度應深入粘土層內1.0m，鋪完塑的溝槽采用粘土漿充填。鋪塑機先將基土破開，然后將事先卷繞在鋼管上的塑膜垂直放入槽內，由鋪塑機牽引向前移動。鋼管上的塑膜用盡前應予留1.5倍的槽深長度，將塑膜拿出溝槽，洗凈擦干后用自走式熱熔雙縫焊機焊接。局部破損的塑膜補漏，可采用PVC膠合劑粘接，粘接寬度不小于15cm，春秋季固化時間不少于12h，要求粘貼牢固、均勻、可靠。塑膜槽口外漏段，應敷土加以保護，避免陽光直接照射。壩基鋪塑塑膜上部要與前壩坡的防滲復合土工膜焊接，形成完整的防滲體，降低壩體內浸潤線，增加壩體穩定，達到除險目的。

該水庫原下游壩坡腳未設濾水壩腳，鑒于后壩坡培厚，因此，在新老壩體間設壩體內褥墊式排水體。采用重量輕、鋪設方便、造價低的無紡布代替反濾料，無紡布上部壓天然級配的砂礫石料（含泥量<8％）。無紡布的選擇對反濾效果有很大的影響，應按照保土性、透水性、防堵性三個原則進行設計選型，詳見《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》，根據計算結果，選擇400g／m2的針刺無紡布。無紡布的接縫采用搭接形式，搭接寬度不小于10cm。

白土坑水庫2001年底除險加固全部完工，經過兩年的運行觀察，防滲效果較明顯，壩后積水或沼澤消失，地下水位降低至1.5m以下，水庫達到了設計要求，取得了巨大的經濟效益和社會效益。

3.土工合成材料在施工中應注意的問題

（1）運輸、貯存中不得沾污、雨淋、破損，遠離火源，周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質，不得長期曝曬和直立。

（2）材料進場時，應進行抽檢。施工時應有專人隨時檢查清基、材料鋪放方向、材料的接縫或搭接、材料與結構物的連接，每完成一道工序應按設計要求及時驗收，合格后，方可進行下道工序。

（3）施工場地應平整干凈，防止損壞土工膜；鋪設應平順，松緊適度。不平地、軟土上和水下鋪設搭接寬度應適當增大。

（4）鋪設人員不得穿硬底鞋操作。

（5）盡量采用寬幅，使膜在施工時接縫最少；每卷材料的重量不宜超過1t；膜與膜相連時，應采用同種土工膜。高壩應垂直于壩軸線鋪膜，低壩應平行于壩軸線鋪膜，以減少拼接量；接縫應盡量與最大拉力方向平行。

（6）垂直鋪塑應嚴格按照工藝要求進行施工，PE塑膜施放速度應迅速，防止槽孔坍塌，影響鋪塑效果。

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關鍵詞：加筋土 設計研究

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

Reinforced embankment design research

Zhi-bo wang

(Administration of south-to-north water transfer project construction in hebei province, shijiazhuang 050021)

Abstract: the reinforced soil is a kind of composite soil reinforced materials are added into the soil and the formation, can improve the strength of the soil, enhance soil stability, common reinforced material with geotextile, geogrid, high strength fiber geogrid, geocell, strip reinforcement. Reinforced embankment design method is divided into the finite element method and the conventional design method. Geosynthetics engineering application prospects, with good engineering and economic benefits and environmental benefits.

Keywords: Study on the design of reinforced soil

加筋土是一種在土中加入加筋材料而形成的復合土，由一層或多層水平的加筋材料構件與填料交替鋪設所組成。加筋材料主要承受土體產生的側向拉力，可以提高土的強度，增強土的穩定性。加筋土工程有各種類型和型式，按其作用性質和設計計算理論可分為加筋土擋墻、加筋土邊坡、加筋土地基等[1]。加筋土結構作為一種新穎的完整結構，在工程中應用得越來越廣泛，但加筋的機理和設計理論方面的研究卻落后于工程實際，從而影響加筋技術的發展。筋材與土的復合加筋體的加固機理可大致分為直接加筋作用和加筋體對周圍土體的剛度、應力和應變分布，破壞形式等影響的間接加固作用兩方面。

1.加筋土概況

在工程實踐中，松散的砂土可堆成具有天然休止角的砂堆，粘土體可開挖出一定高度的垂直坡面。如果在砂土中分層埋設水平向的加筋材料，則這種由砂土和加筋材料形成的復合體就可以保持一定的高度和直立狀態而不塌成斜坡，與粘土體類似，標明砂土加筋后所形成的復合體的力學性能和穩定性比比未加筋前有所改善和提高。為了弄清砂土加筋后復合體強度的穩定性提高的原因，維達爾等人分別進行了三軸試驗和現場試驗測試，提出了各種假說來解釋和闡述筋土之間的互相作用機理。根據前人的研究成果，筋－土之間相互作用的基本原理大致可歸納為三大類：一是摩擦加筋原理；二是準粘聚力原理或似粘聚力粘聚力原理；三為其他理論假設。

加筋的主要效果體現在使復合體獲得側壓力增量，限制它的側向位移[2]。為此，在選用加筋材時，特別應注意以下的一些材料性狀：筋材的應力應變關系和它們的抗拉強度；它在長期荷載下的變形性狀；筋材與周圍土的相互作用特征，即二者界面摩擦特性和抗拔特性；筋材受環境的影響，包括材料的抗老化性和耐久性等問題；以提供設計要求的主要資料。此外，筋材還必須要滿足現場施工的各項要求，考慮它們能經受施工中遇到的種種荷載的影響。

2.加筋材料的選擇

土工格柵、無紡布以及編織布均可用作加筋材料。由聚丙烯材料合成的編織布抗拉強度較高，由于聚丙烯材料分子結構中存在著叔碳原子，叔碳原子的碳氫鍵能較小，因而不穩定，所以聚丙烯材料對光氧化降解反應有較大的敏感性，其耐久性較差，因此，編織布不宜用作水壩加筋材料。無紡布極限強度低，延抻率最大（一般為75％～120％）[3]，同樣拉力的無紡布，其造價遠高于土工格柵。80年代多用無紡布作為加筋材料，而90年代，抗拉強度高、變形?。ㄑ由炻室话?1.5％～13％）的土工格柵已經代替了無紡布作為加筋材料。土工格柵具有柔韌性好、高強度、高模量、低蠕變、抗生化腐蝕和老化、抗施工損傷等性能。實踐證明使用土工格柵加筋土坡具有耐久、可靠、造價低、抗地震和動荷載等特點[5]。

3.加筋土筑堤設計方法分析

土工合成材料可以建成具直立坡的加筋擋墻，也可以修建坡度較直立墻緩的陡坡，加筋土堤邊坡較不加筋土堤陡，可減小堤防設計斷面，減少筑堤土料，減少堤防占地。加筋土堤設計方法分為有限單元法和常規設計方法。

有限元法可直觀反映土堤的變形狀況[4]，但是要使有限單元法成為常規的分析手段，還需進一步研究解決以下問題：（1）合理的本構關系；（2）加筋在側限條件下的應力一應變關系的測定和筋材容許強度的取值；（3）如何按算得的應力場和位移場定量評價加筋堤壩的安全度。有限元法計算尚不能替代常規計算方法應用與設計之中，但可作為設計參考。

目前設計中應用較多的加筋土堤的設計方法，是在傳統的土坡穩定分析方法中考慮筋材作用。土坡加筋通常是在土坡內水平鋪設。認為土坡的失穩型式與傳統考慮的一樣；或是沿某個圓弧產生轉動式滑動，或是以楔體形式沿折面滑動[5]。要發生滑動時，筋材的抗拉力或由抗拉力產生的力矩將增大抗滑作用。評價土坡穩定性常先求出促使產生滑動的滑動力矩MS和抵抗滑動的抗滑力矩MR，后者與前者之比，即是安全系數Fs。當安全系數Fs大于某一規定的數值時，則認為土坡是穩定的。對于加筋土坡，各層筋材中的拉力對滑動圓心產生的力矩均起抗滑作用，它們的總和即為抗滑力矩增量MR。只要以(MR+MR)代替上述的MR，按同法即可求得加筋土堤的安全系數。土坡內鋪設的筋材應有一定的長度，使其超出滑動圓弧外的被動段Lp與土之間的握裹力不小于抗拔力，且有一定安全系數。為此，要對每層加筋材作內部穩定性校核，保證其不會被拔出。

4.加筋土前景展望

加筋土在土工合成材料的應用領域占有較為重要的地位[6]，在水利、公路、鐵路、水運、港口等行業應用越來越廣。用土工合成材料加筋的土木工程、水利工程和環境工程等遍布世界，在中國也有飛躍式的發展。實踐已經表明，土工合成材料加筋工程具有良好的工程效益、經濟效益和環境效益，并且展現出廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 歐陽仲春，現代土工加筋技術[m]，人民交通出版社，1991.35-46.

[2] 周志剛，張起森，鄭建龍；土工加筋材料性能研究綜述[j]；長沙交通學院學報；2001年02期

[3]《土工合成材料應用技術規范》，GB 50290-98

[4] 張葦.土工帶加筋碎石墊層的試驗研究與有限元分析[D].太原理工大學,2003.5.

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關鍵詞：土石壩 新型 效果

中圖分類號：TU592 文獻標識碼：A

0前言

在分析我國許許多多的土石壩及水庫病險問題時, 遇到的水的滲漏問題最為嚴重。據 1981 年的統計資料,我國241座大型水庫發生的每1000次事故統計中,由于壩體發生滲流破壞而造成的安全事故占總事故數的32%；對2391座水庫失事的原因進行分析,由于壩體滲流而產生滲透破壞造成土壩垮塌的占到29%。因此,為確保水庫大壩安全, 必須深入研究滲流問題,從而設計有效的能控制滲流的方法是十分必要的。早在1910年, 英國科學家布萊就已經提出了可通過延長滲徑長度來達到控制滲流的目的, 1922 年太沙基又提出采用反濾層的方法保護滲流出口,在滲流可能的出口處設置反濾層來控制滲流,采用防滲和導滲相結合的方法, 使防滲理論進一步完善, 隨著近年來大量病險水庫的除險加固,我國 已在土石壩防滲這一領域積累了比較豐富的經驗，發展了一批新的技術，采用了一些新的防滲材料。目前, 伴隨著新技術、新工藝、新材料的不斷涌現,土石壩防滲技術也在不斷地改進, 這些新技術的發展與應用使得土石壩工程能夠更好地發揮其防洪與興利的雙重功效,更好地服務于國民經濟建設。

1新型防滲技術

1.1混凝土防滲墻防滲技術

混凝土防滲墻是采用在松散透水的地基中或土石壩壩體中采用連續造孔成槽的方式,再用泥漿固壁, 并在泥漿下澆筑混凝土而筑成的地下連續墻,是保證壩基穩定和壩體穩定性的重要工程措施。由于防滲墻具有施工速度快、施工工藝簡單、防滲效果好等特點,已成為我國水利水電工程中防滲處理的首選方案。

近年來, 處理病險土石壩的措施中采用混凝土防滲墻是作為最佳手段采用。根據混凝土防滲墻體材料的不同又可分為普通混凝土防滲墻以及塑性混凝土防滲墻, 當防滲墻的彈性模量為2~3 GPa時, 界于塑性和彈性之間時, 故命名為低彈性模量混凝土防滲墻。低彈性模量混凝土防滲墻比一般普通的混凝土防滲墻具有更小的彈性模量,因此不均勻受力及不均勻變形的承受能力更強,使防滲墻體的應力狀態得到極大的優化,同時具有較高的抗剪強度和防滲能力,耐久性和抗溶性也更好, 同時又經濟實惠, 因為具有較高的應用價值。

1.2土工合成材料防滲技術

按水力特性土工合成材料可分為不透水的土工膜或復合土工膜和透水的土工防滲膜, 前者可以起到代替防滲體的作用, 即有截滲隔水的效果； 透水土工防滲膜則可代替反濾料, 有排水反濾效果。

土工膜是由高分子聚合物或由瀝青制作的相對不透水薄膜材料。聚合物薄膜所用的高分子聚合物分為合成橡膠以及塑料兩類。合成橡膠薄膜可用尼龍絲布加筋，其抗老化性及其他各種力學性能都比較好，但價格比塑料薄膜昂貴。土石壩工程中主要采用的塑料薄膜主要由聚氯乙稀和聚乙烯制品組成 ，另外 ，還有其他各種復合型高分子聚合物土工膜 ，例如將土工薄膜與土工織物復合成一體，土工織物就能起受力緩沖作用，一定程度彌補土工膜強度較低的影響，又能改善接觸面的抗磨性能。土工膜的滲流系數一般都在 1×10-8cm/s以下。

由于土工織物與塑膜復合, 極大提高了抗拉撕裂、 頂破及穿刺的較好的力學性能；使防滲材料趨于各向同性, 因此就能避免在物理條件和外界溫度變化時,產生某個方向的過量收縮以及移動；尤其是在粒狀材料針片狀含量高時,承受均布壓力；因此可以避免防滲膜局部應力過于集中；并可極大改善防滲膜與土體界面的摩擦性能，因此鋪設復合土工膜后, 可以改善壩體的滲流狀態, 提高庫的蓄水能力；改善下游壩體長期處于飽和狀態的工作條件, 提高下游壩體的穩定性和安全度。土工織物運輸量小，重量輕, 鋪設方便,粘土防滲和砂礫石料排滲節省成本, 縮短工期,容易確保工程質量。土工合成材料已經在許多中小型水利工程中得到推廣應用, 且大有取代傳統的粘土心墻、粘土斜墻等防滲措施的趨勢。

柴達木盆地格爾木河支流雪水河上的泉水庫, 是格爾木河梯級電站開發的重點工程, 主要起調節水源作用, 兼顧防洪功能。該區地處海拔4000 m高寒山區, 處于8度高烈度地震多發地帶, 極端最低氣溫時達零下40 度。溫泉水庫由大壩、導流放水洞、溢洪道一共三部分組成。大壩總長880m,壩高最高175 m,壩頂寬度8 m, 壩體上游壩坡比1：3, 下游壩坡比1：2.5, 采用土工織物布防滲砂礫石壩。 該工程是迄今世界上海拔最高, 也是中國首次將復合土工膜應用于高寒區、高地震烈度、高海拔的大型水庫壩體防滲的工程。

由兩種或兩種以上土工合成材料復合而成的土工復合材料 ，包括復合土工織物、復合土工膜、復合防排水材料（排水帶、排水管）等 ，可用于防滲、反濾、加筋、排水及防護等方面。土工特種材料為根據特殊需要加工而成的制品 ，包括土工格柵、土工格室、土工帶、土工網、土工網墊、土工模袋、土工織物膨潤土墊（GCL）、聚苯乙烯（EPS）等 ，主要用于防護、加筋等多方面。土工合成材料是一種很有發展前景的新型壩工材料 ，隨著其產品品種的不斷增加 ，具有隔離、防滲、過濾、排水、防護等多種作用 ，越來越在水利工程中廣泛的采用 ，值得其在土石壩工程中大面積推廣。

1.3剛柔性相結合的防滲技術

剛柔性相結合的防滲技術, 就是采用單管高壓旋噴(或射水法)使防滲墻和鋪土工膜相結合的一種新型防滲技術,與傳統的防滲措施相比具有以下技術優勢：

( 1) 適用于多種類型的土石壩。

采用剛性和柔性相結合的新型防滲技術,施工時不用放空水庫, 受壩體材料和壩基地質情況因素影響較小,因此 適用于不同類型的碾壓土石壩。通常情況下, 采用柔性防滲即鋪土工膜防滲在水庫蓄水位以上, 采用剛性防滲在蓄水位以下,單管高壓旋噴防滲墻防滲, 不用放空水庫即可施工,可適合不同功能的水庫,如竹壩水庫大壩施工時還能保證同安城區的供水需要。

( 2) 適應土石壩沉陷變形的特點。

從國內已鑒定的土石壩看,土石壩壩體沉陷都較大, 一般沉陷量為壩高的1%~ 2%,個別大壩> 2%。采用新型防滲技術柔性材料施工的同時時,即鋪土工膜時, 都預留一定的可控形變量, 能適應土石壩壩體沉陷變形量較大的特點；具有剛性防滲的防滲膜多數使用在壩基, 一般不受變形的影響。

( 3) 防滲效果好。

新型防滲技術應用新材料、新工藝、新技術、防滲效果好。例如新安水庫大壩剛性防滲體, 經基樁鉆芯取樣,砂質層抗滲系數

( 4) 造價低。

采用剛性和柔性材料相結合的新型防滲技術,集剛性和柔性優點于一身, 因此造價成本較低, 例如新安水庫大壩采用新型防滲技術加固處理與常規灌漿方法相比, 大概節約成本38%, 且工效高,防滲效果好。

( 4)工藝可靠,施工速度快。

新型防滲技術的剛性材料施工, 由于采用、新設備、 施工造孔時比較穩定, 噴射的混凝土防滲墻質量也都滿足要求。近幾年已經積累了較多經驗, 施工工藝比較成熟, 施工時可根據大壩的特點分區分塊施工,施工方便迅速。

2工程應用

2.1工程概況

某土石壩為擴大黏土心墻砂殼壩。壩頂高程37．6m．，最大壩高26．6 m，壩頂寬度10 m．壩底最大寬度119.29m，壩體填土為含礫黏士和砂礫料。壩基從上到下依次為砂壤土層、砂礫石層、砂質黏土層、凝灰質粉砂巖。大壩現已建40多年,有不少安全隱患，壩體填筑的施工質量較差。壩基滲透變形和大壩下游面抗滑穩定不符合要求等。故采用了低彈性模量混凝土防滲墻對該土石壩進行了除險加同處理。防滲墻厚80 cm．布置在壩軸線上游3.55 m處．底部深入弱風化層即凝灰質粉砂巖層0．5 m．彈性模量為2 100 MPa。大壩加固后的斷面見圖。

圖1大壩加固后的斷面圖

2.2墻體材料物理力學指標的選擇

眾所周知，防滲墻體的彈性模量與其承受的應力和應變存在對應關系，彈性模量越小，周圍土體與防滲墻的變形協調越好，墻體承受的被動土壓力也就越小，彈性模量越大，被動土壓力越大。因此，需要采取措施提高混凝土防滲墻的安全性，一種方法是盡量使混凝土的彈性模量(或變形模量)更小，另一種方法是使混凝土的強度盡可能大，即降低彈性模量與混凝土抗壓強度的比值(模強比)。因此在確定混凝土墻體材料時應使其模強比小于計算值?？紤]抗壓強度的安全系數K=3.5后，其模強比計算容許值見表1。

表1凝土防滲墻計算模強比容許值表

混凝土的模強比與水泥用量有直接的關系，當水泥用量減少時，混凝土的模強比變小，對墻體受力有利。但隨著水泥用量的減少，其滲透系數變大、滲透比降變小，從而影響了防滲墻的抗溶蝕性和耐久性，因此防滲墻的模強比也不是越小越好。近年來，人們對混凝土耐久性問題越來越重視，在該工程混凝土防滲墻設計中，要求在滿足混凝土模強比的前提下，盡量提高混凝土的強度。

該工程混凝土防滲墻的計算結果表明，當混凝土墻體彈性模量大于5000 MPa時，防滲墻體將出現拉應力破壞。由于低彈性模量混凝土抗拉強度很低，也不宜配鋼筋，因此要求混凝土防滲墻的彈模須小于5000MPa。

3結語

（1）土石壩工程中不斷探索和推廣應用新型的防滲材料、防滲技術、新的防滲工藝,可以提高工程質量、提高土石壩工程建設管理和施工水平,通過在工程建設過程中應型材料效果非常顯著,取得了較好的效果。

（2）通過對低彈性模量混凝土防滲墻的工程應用實例，取得良好效果，對防滲材料的參數選取積累了一定的經驗。

參考文獻

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土工合成材料自廣泛用于巖土工程建設以來，在水利水電工程建設中引起不小的變革，這不僅反映在水利水電工程的材料使用上，而且反映在設計原理、計算方法、施工工藝和工程管理上。防滲土工合成材料主要用于垂直鋪膜防滲和坡面鋪膜防滲，因鋪設結構形式的不同，其施工工藝和鋪設技術也不盡相同。

2、滲土工合成材料在工程施工中常出現的問題

經常遭受石塊或其它尖棱物的穿刺破壞；由于土工薄膜缺少約束支持，在承受水壓力和土壓力時易于被鼓破；薄膜受到下層氣體或液體的頂托產生應力集中導致破壞；鋪設在支撐土與混凝土面板之間的土工薄膜由于受到溫度、重力、土移、浪擊和水位變化等因素的影響，可能引起界面滑動，使土工薄膜產生過度拉伸，撕裂或擦傷；在斜面上用土或混凝土面板保護土工薄膜，當水位驟降時，土體中的孔隙水壓力和庫水位失去平衡而造成失穩滑動。只要按照施工規范和施工組織設計施工，確保施工質量，就可避免或減少類似問題的出現。

3、防滲

防滲結構設置上、下墊層的目的是保護土工膜不受破壞；下墊層尚有排水、排氣作用。

鋪設土工膜后，膜下仍可能因缺陷引起滲漏而積水，也可能有土中排出的氣體或產生的沼氣等，水、氣可能頂托土工膜，危及膜的安全，尤其是在大面積的膜下，必須考慮排水、排氣措施。

4、工程防滲設計與施工

對含毒礦場的尾礦壩等，有毒物質混入水體將造成環境污染，危及人、畜生命安全，必須嚴格防止。條文中所述措施是為了確保安全。建議渠道防滲土工膜厚度不小于0.25mm是根據多年的實踐經驗。土工膜太薄可能產生氣孔，也易于在施工中受損，使防滲效果減小。一般生活垃圾和工業垃圾不含毒質或毒質較小，故可采用單層防滲結構。如果這類垃圾也含有毒物質，則應選用雙層防滲結構。如含劇毒，甚至要求多層結構。隧道、洞室防滲應采用復合土工膜或合適的防排水材料，是因為圍巖（土）中皆有滲水，必須將其通過土工織物或防排水材料流入下方縱（橫）向排水溝排走，以確保防滲襯砌安全工作。

5、加筋土擋墻設計

加筋土擋墻采用的筋材有兩種。因筋材的抗拉模量不同，墻內填土中的潛在破壞面相異。

目前加筋土擋墻設計有極限平衡法和有限元法兩大類。由于筋材、填土以及兩者相互作用的本構關系難以準確和協調建立，加之缺乏破壞準則，工程中幾乎均采用極限平衡法，后者可作為一種輔助和對比方法。排水設備對保證加筋土擋墻的穩定十分重要。

6、加筋土墊層設計與施工

實踐可知，加筋墊層抗深層滑動計算采用圓弧法，得到的穩定安全系數往往提高較少，表明加筋效果很不顯著，實際效果卻很明顯。這說明現有的穩定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析認為，加筋所以發揮明顯作用可能與下列因素有關，例如加筋后潛在滑動面可能往深處發展，地基土的側向位移受到部分限制以及地基中應力分布發生了變化等，而這些有利因素在計算中卻未能計入，可見現有分析方法有待改進。我國鐵路、公路系統目前在作圓弧滑動分析時，認為首先所加底筋應該是穩定的，即滑動圓弧不應該切斷底筋，應將筋材及其上填土視為一整體，為此，潛在圓弧必然下移，穩定安全系數自然有所提高。此項考慮是否符合實際，應通過實踐和積累資料來加以驗證。由于筋材承受拉力才能發揮其加筋作用。所以建議回填順序，目的是使筋材始終處于受拉狀態。

7、軟土地基處理中排水帶設計與施工

利用排水帶加固地基的目的，即是要求在預定工期內消除地基的規定預期沉降和提高地基土強度。排水帶地基設計方法與傳統的砂井地基設計相同。利用砂井計算方法時應將排水帶斷面轉化為當量砂井直徑。砂墊層所用應為潔凈砂料，以保證排水通暢。存放排水帶需加封蓋，是為保護其不變壞。

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關鍵詞|：水利工程土工膜 應用

土工膜是一種新型的工程材料，具有質輕、強度高、伸長率大、防滲性能好、適應變形能力強、施工簡便、易于保證質量、造價低廉等優點，因而廣泛地應用于水利工程上。綏中地處遼西走廊，水資源短缺，年平均降水量僅為620毫米，尋求提高利用有限的水利資源，減少輸水、蓄水工程的滲漏損失，采用土工膜解決防滲問題不失為一良策。在水利工程建設中防滲的傳統做法是利用塑料瀝青處理滲漏，進入九十年代，隨著土工合成材料技術的發展，土工膜逐漸得以研究開發和廣泛地應用于各種防滲工程。目前我縣已在渠道、水庫、河道、攔蓄、防洪渡汛等工程上，普遍應用土工膜防滲，并收到了良好的經濟效益及技術效果。

土工膜有關性能

土工膜的選擇主要考慮其抗拉強度，伸長率和防水性能。此外還有抗頂破強度和刺穿能力、抗撕裂度，以及土工膜與土的摩擦性能和接觸界面的滲透性等。土工膜是一種柔性較好的材料，如無外力擾動，不暴露于大氣中，特別在有巖石保護下使用，使用年限會更長。經過試驗分析，取得了土工膜的有關性能，見表1、表2。

土工膜在水利工程中應用

1.渠道防滲

遼寧綏中縣王石灌區始建于七十年代，灌區引大風口水庫水灌溉前衛鎮、網戶鄉、王寶鎮部分稻田，設計灌溉面積3.5萬畝，該地區土質多為砂壤土，灌區渠道滲透嚴重，渠系水利用系數只有0.5，采用聚丙烯編織布做防滲體后，渠系水利用系數提高到0.96。該渠道設計引水流量9.2m3/s,正常水位0.85m,土工膜采用埋入全鋪式，堤坡比1:1.35，其上設置不小于0.35m的土料保護層，以增強土工膜的抗滑穩定能力，在二分之一水深處增設一鋸型齒墻。王石灌區利用涂膜編織布進行防滲，渠道長達20余公里，工程竣工后經過運行，收到了良好的防滲節水效果。

2.水庫防治

綏中縣利用土工膜代替粘土心墻防滲建成多座土壩，取得了明顯的經濟效益。具體施工方法，采用土工膜代替粘土心墻，土工膜的上、下采用30cm厚的保護層，土工膜之間及其與周邊建筑物的連接必須嚴密不滲水，施工應和壩體同步進行。在土壩的施工建設中，采用傳統的粘土墻防滲與改用土工膜防滲通過經濟造價對比，后者不但降低了工程造價，而且防滲效果更加理想。

3.地下防滲

綏中縣九江河流域面積180平方千米，河長33千米，為山區季節性河流，其特點河流比降大，流速急，汛期洪水暴漲暴露。九江河河床為大小不等的砂卵石，地下埋藏深度4～5米，非汛期河段干涸一片，為結合“九門口長城”旅游開發，一九九六年我縣對九門口河段進行了綜合治理，修建了翻板式攔河壩工程，壩長80m，采用聚丙烯涂膜編織布進行地下截潛，修筑攔河壩時，當溝槽開挖至不透水層后交涂膜布呈U形鋪設在槽中，澆筑砼止水塞，銪沿壩坡自下而上鋪至壩頂，每隔2.0m留一重疊褶皺部分，以適應回填土沉降變形。該工程竣工后，筑壩回水至九門口長城城址，出現了“水上長城”為九門口長城的旅游增添了靚點，同時攔河壩蓄水直到了防洪及周邊農田灌溉的綜合效益。

4.防洪渡汛工程

土工膜土袋壓截，河道護底坎體排壓載一般為拋石，砼塊等材料，但對于缺少砂石的平原地區，利用土工膜制成土袋子裝土做為河底壓載具有安全經濟效果。該方法便于就地取材，造價低，易于施工和保證工程質量，同時土工膜在水下不存在老化問題。土枕材質為涂膜編織布，枕袋及土枕施工要素見表3。

土枕水下每延長米重0.138t，如每延長米拋一條壓載土枕，則有效壓載1.39Kpa,在邊載與布排連接情況下，通過大動干戈試驗，河底流速不大于1.10m/s時，可滿足沖刷穩定要求。

5.圍堰工程

在河道內修建工程，施工時受水影響，需修建施工圍堰，采用0.2mm厚塑料薄膜做迎水面的防水層。土工膜固定在打入土中的板樁上，板后用填土筑壩抵抗水壓力，該臨時圍堰結構簡單，施工方便，質量易于保證，防水效果理想。

結束語