水利工程中应用土工合成材料的措施探究

摘要：近年来，土工合成材料在水利工程中得到了广泛的应用，土工合成材料作为一种新的施工材料，其在水利工程中的应用能够发挥加筋、防护、隔离等作用。本文基于此，对我国常见的土工合成材料作了介绍，并分析了水利工程中如何应用土工合成材料。

关键词：水利工程;土工合成材料;应用探究

一、引言

土工合成材料是近年来兴起的一种新型材料，广泛应用于岩土工程当中，该材料将合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物进行有效融合，进而形成具有特殊性质的施工基础材料。近年来，随着我国经济的不断发展以及建筑行业的不断进步，新的建筑材料层出不穷。有人建议将土工合成材料看成是钢材、水泥、木材后的第四大建筑材料，这种说法尽管存在一定的片面性，但是由于土工合成材料本身具有排水、防渗、土筋加固等作用，因此在当前的建筑工程领域应用非常广泛，有效推动了建筑工程中岩土工程技术的进步，为我国的建筑工程增添了新的动力。

和西方发达国家相比，我国对土工合成材料的使用开始较晚，但是由于我国在该领域投入的时间较多，因此我国土工合成材料在建筑工程中的应用发展非常快，基本上各种类型的岩土工程以及大型的水利及堤防工程中都得到了广泛的应用。举例来说，1974年，江苏省通过对土工织物进行处理，使之成为软体排，然后辅以混凝土块加固，用来对长江两岸进行加固，避免决堤。上世纪80年代，非织造土工织物开始在灰堤以及铜矿开采大坝上得到了广泛的应用，而在北方重镇天津市，塑料排水带在天津新港应用非常广泛，有效实现了软地基的加固和稳定。近年来，我国已经基本上实现了对土工格栅的批量生产，土工格栅的应用对于推动我国加筋土技术的进步也具有重要的意义。而聚苯乙烯板块作为近年来兴起的建筑工程材料，将其用于我国北方寒冷地区，对于实现建筑工程防冻也具有重要的意义。有相关统计资料显示，迄今为止，我国应用土工合成材料开展的建筑工程超过了10000项。

二、土工合成材料的类别

上世纪30年代，随着化学研究的不断深入，高分子化学工业作为一种新型的工程开始受到了人们的广泛关注。很多工人把天然气、煤炭、石油以及石灰石作为原料，借助化学反应的方法合成了高分子聚合物，然后将其作为土工合成材料的基础。这些高分子聚合物为后来的化工生产打下的基础，在当时，土工合成的原材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、高密度聚乙烯以及聚氯乙烯等。對于水利工程来说，在开展施工建设时能够应用的土工合成材料包括土工织物、土工膜、土工复合材料以及土工特种材料等四大类型。

2.1土工织物

土工织物，就是指将合成纤维通过不同的方法进行合成，然后将其制成具有透水能力的土工合成材料。根据土工织物制造方法的不同，可以将其分为织造型土工织物和非织造型土工织物两大类型。织造型土工织物又可以根据其特性，将其细分成平织、编织以及针织三种类型，织造型土工织物一般是由单丝或者多丝织造而成的，在对其进行生产制造的过程中，可以利用薄膜制造的扁丝来将其制造成具有特殊形态的布状卷材。而对于非织造型的土工织物来说，可以借助短纤维或者喷丝长纤维来将其进行随组合，形成絮垫，然后根据机械缠合或者热粘等方法来将其制造成布状卷材，也就是我们常说的无纺布。

2.2土工膜

土工膜于上世纪70年代在英国、美国等西方发达国家首次出现，土工膜是由聚合物或者沥青所形成的一种透水度较低的卷材。在进行聚合物的取用时，需要在工厂内进行吹塑、压延以及涂敷等方法，而在使用沥青时，则可以在施工现场或者工厂内采用浸渍法或者喷涂法来进行。

2.3土工特种材料

对于土工合成材料来说，常见的土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网络、土工石笼、三维网垫以及土工模袋等，这些特种材料的制作方法各不相同，举例来说，在进行土工格栅的制造时，需要借助聚合物片材由单孔或者双孔进行双面拉伸，从而形成具有长方形状的格栅，这种格栅的抗拉伸能力极强。而土工带则是由聚合物进行挤压拉伸后融入筋材所形成条装抗拉伸材料。土工网，顾名思义就是由聚合物进行挤压成网或者由较粗的模版条通过挤压所形成的网状结构的合成材料。土工模袋则是由双层化纤织物借助一定的模版所形成的厚度不同、间距不同的袋装结构材料。

2.4土工复合材料

在当前的土工合成材料当中，土工复合材料包括复合土工膜以及复合防排水材料，这些材料都是由两种及以上的材料组成形成的。举例来说，土工复合膜是由土工膜以及土工织物通过加热滚压所形成的新型土工合成材料，它能够增加材料的强度，从而承担更加的压力。

三、土工合成材料在水利工程中的作用和应用

3.1加筋作用

加筋作用，顾名思义就是指在土体的部分位置埋设土工合成材料，然后将施工场地的土体压实，让施工场地的土和土工合成材料紧密接触，形成一种新的复合物，即加筋土。当复合土体表面施加压力时，由于加筋材料和周围土体之间的连接较为紧密，因此土体的抗压能力和承载能力心显著提升，有效增加了土体的稳定性，这对于施工安全是非常有帮助的。

对于水利工程来说，在进行施工建设时想要发挥土工合成材料的加筋作用，可以将其用于土石坝、防坡堤等工程当中，切实加强稳定性不足的地基;其次，还可以将其用于边坡的土体当中，加强边坡开挖时的稳定性;另外，土工合成材料还可以用于挡土墙回填土当中，提升其稳定性。

3.2防渗作用

防渗，顾名思义就是防止液体的流失以及气体的挥发扩散，对于水利工程来说，良好的防渗作用是其发挥功能的基础。而通过土工合成材料中弱透水材料的使用，能够有效防止水利建筑的液体渗漏以及气体挥发，切实保障建筑安全。

3.3防护作用

防护，就是指为了减少自然现象对人为建筑的损伤而采取的一系列措施，对于水利工程施工来说，防护作用包括河岸、湖岸以及海岸防水流冲刷以及波浪冲击等。过去我国在进行上述场地的防护时，主要采用的材料包括石笼、柴排、抛石护坡等，上述方法尽管在短时间内能够实现护坡作用，但是其使用寿命较短，想要长期发挥防护作用，不仅需要投入大量的资金，同时还需要人力的付出。而现阶段土工合成材料的成熟以及其在水利工程中的应用，为岸坡的防护提供了新的思路和方法。具体来说，可以选择将土工织物注入到模袋当中，然后置于河岸上，就能够避免波浪对其的不断冲击。同时，还可以将其应用于湖岸以及土坝干砌石下作为防垫层。

参考文献：

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作者简介：侯飞龙（1988.10.5），男，汉，甘肃渭源，水利水电建筑中级，本科，研究方向为水利工程建筑。

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