土工织物及土工膜在水利工程中的应用

摘要：土工织物和土工膜可用作反滤、隔水，也可用于排水、防护，加筋等作用。土工织物与土工膜在地下隧道衬砌防水中可以联合运用，可节省投资，改变传统的一些工程做法。

关键词：土工织物及土工膜 工程 应用

土工织物及土工膜是土工合成材料中的一种，土工合成材料是指以人工合成的聚合物为原料制成的各类产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称。土工织物是具透水性的平面土工合成材料，分有纺(是通过织机、针织、编织而成)和无纺(是由细丝或纤维方向排列经机械粘合，化字粘合或热粘合而成的土工织物)。土工膜具不透水性，是用作防渗和隔离的高聚物薄膜。

一、发展简史

土工合成材料是继木材、水泥、钢材之后于20世纪30年代研发出来的一类新型材料，国际上习惯将这四种材料并列称为\"四种工程材料\"。

1926年美国南卡罗来纳州最早用类似于土工膜的绵织物加固公路路面，被视为土工合成材料的开端。1964年，全球第一块合成材料——塑料排水板问世，开创了软基处理排水加固的先河，60年代至80年代为土工合成材料发展阶段，而80年代至今为普及阶段。

二、在我市水利工程的运用

庆阳市地处黄土高原及丘陵沟壑区，区内黄土层覆盖面积大且深厚，原区黄土厚度约在200-300m左右，沟道河流有砂卵石、白垩系砂质、泥质页岩出露，两岸阶地，坡地亦覆盖黄土。又处于湿陷性黄土地区，原区表层黄土湿陷性大，一般均为Ⅱ-Ⅲ级以上。

庆阳市政府所在地西峰区位于黄土原区，1997年城市饮用水改造项目提巴家咀水库水上塬后的两个5000m3沉淀池，原方案拟做钢筋砼地。但后来由于资金等原因，改为土基铺塑料纸上压砼块，经过一个冬天后冻胀破坏严重，于第二年夏季重修，改为土工膜防渗，使用效果至今一直良好。

合水县王家湾水库在溢洪道施工中，基础开挖后由于地下水涌水量太大，导致基础土方开挖、碾压无法进行，最后用土工布结合河卵石建成排水道，降低水位，土体排水固结后强度增加，机械施工顺利进行。其他如合水县新村水库、正宁县庵里水库出险加固工程在临时排水时都以土工布外压砂石料排水，取得了很好的效果。

近几年建成的西峰区南湖人工集雨工程、北湖人工集雨工程，合水县城北区集雨池，华池县县城供水鸭儿洼拦水坝坝前土工膜等，都利用了土工膜(复合土工膜)的隔水作用。降低了投资，使用效果也很好。

三、作用机理

1、反滤作用机理

岩土工程的反滤是指工程中的土工合成材料在使液体通过的同时，保持受渗透压力下的土或其他颗粒不流失。为此根据规范要求，土工织物应满足以下方面：

(1) 保土性。防止被保护土流失以引起渗透变形。

(2) 透水性。保证渗透水通畅易排。

(3) 防堵性。保证不致被细土粒淤堵失效。

2、隔离作用机理

隔离的本义是隔断，作为土工膜(或复合土工膜)，通过土工特种材料将不同的土质结构分离，形成稳定分界面，使各层结构彼此独立于土工持种材料两侧，并按照设计要求发挥各自的特性与整体作用，它也存在三个基本准则：

(1)挡土准则。如路基与软土基的隔离;公路、铁路、机场、停车场等面基与地基之间的隔离;人工填土、堆石或材料场与地基的隔离等均包含有挡土准则的隐用。

(2)渗透准则。诸如江、河、湖、海抛土石方，将土工织物(布)放置水下，既起隔离作用，也起反滤、渗透和加固作用。

(3)强度准则。诸如裂隙发育的岩基，或卵石地基修筑土石堤坝，土工织物(布)用作堤坝与基地之间隔离同时，不让裂隙扩展或让分散的卵石连成连体，显然提高了原来地基强度，起到了加固地基的作用。

四、施工工艺及流程

1、土工织物反滤层

(1)土工流程

基层碾压——织物铺设——回填——表面防护

(2)施工工艺

铺设时要求基层整光滑，清除一切可能损伤织物的杂质;铺设土工布于基层上，要求搭接宽度在旱地时30cm，在不平地、软土、水下搭接宽不小于50cm。基层若粉粒或粘粘超过50%。或有动力载载时，应在其基层上铺10cm厚粗、中砂;再铺土工织物，坡面(斜面)铺设应从下而上;然后做回填，回填物可以为粗、中砂，逐渐变为卵石;其上再铺设砌石、砼块等做为面层防护层。

2、土工膜

(1)工艺流程

基层平整(支持层、下垫层)——土工膜铺设——上部防护层(上垫层、防护层)

(2)施工工艺

防护层：与外界接触的最外层，由堆石、砌石或砼板构成，厚度一般为15~25cm。

上垫层：是防护层和土工膜之间的过渡，是为避免防护层的大块粗糙材料破坏土工膜而设，一般采用透水性良好的砂砾料，厚度不小于15cm，如果防渗材料采用的是复合土工膜，该层可取消。

土工膜：防渗主体，按规范要求，搭接或焊接，应能承受一定施工及使用时的应力，可每隔一段做折皱以适应变形。

下垫层：土工膜之下。排除膜下积水、积气，保护土工膜不受支持层破坏。一般为粗细砂，厚度10~15cm。支持层若平整，且无破坏土工膜的可能性，该层可省。

支持层：土工膜是柔性材料，必须铺设于可靠支持层上，它可以让土工膜受力均匀。支持层可选用级配良好的压实土层，粒径应根据膜厚来选择。对于0.2mm厚土工膜，支持层最大粒径应不大于6mm，不均匀系数不小于20。对于堆石坝，支持层可采用砼或沥青砼面板。

转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/shuililw/4903.html