土工材料在土建工程中的應用與展望
所屬分類:公司新聞發表時間:2018-05-09

土工材料在土建工程中的應用與展望


    土工合成材料作為一種新型的建筑工程材料,已經顯示其獨特的優越性和強大的生命力。隨著我國國民經濟的發展和高分子聚合物生產工業及紡織工業技術進一步提高,將會在更多的工程領域內,更大規模地予以使用。土工合成材料所具有的強度高,重量輕;防滲、反濾、隔離、排水、加筋、防護性能可靠;施工簡易,速度快,節省勞力,便于運輸,與傳統的砂、石材料相比可以大大減少運輸量(這在缺少砂石料的平原地區,優點更為突出);耐腐蝕、耐久性好,使用壽命較長和能夠大幅度降低工程造價等優點也將進一步得到發揮。根據云南麥子河水庫土壩和山東引黃平原水庫圍壩建設等工程實踐,用土工織物代替砂礫反濾料,可節省投資30%一50%以上。青島前灣港區工作船港池防波堤,為保證施工和使用時的穩定,采取了部分清淤、換填砂墊層和土工織物墊層結合反壓臺的方案,較原設計少填筑2m砂墊層,僅此一項就節省投資100萬元,并使工期縮短1年還多,經濟效益和社會效益均十分可觀。我國土工合成材料事業原材料生產、工程應用到科學研究等各個方面,都取得了顯著成績。我們從德國、英國、瑞士、日本、意大利等國家引進了一大批先進生產設備和全套流水線,國內也自行設計加工生產了一些新型設備。目前,無論是產品的品種、規格,還是產品的質量、數量均可基本滿足國內各項工程的需求。同時,我國在土工合成材料工程的設計理論、施工技術、試驗及測試技術等方面也取得不少突破,為正確應用該項技術提供了基本保證。但是,與世界發達國家相比,無論是產品質量、品種類型,還是設計、施工技術都還有一定的差距,尚需進一步提高產品質量,增加品種,深化試驗研究,擴大應用范圍,提高設計水平,加強施工技長研究,強化施工管理,確保施工質量的可靠性,也就是說需要在提高現有產品質量的前提下,進一步開發新產品、新技術,擴大應用領域,完善和發展符合土工合成材料工程實際的設計理論和施工方法,土工合成材料工程前景是廣闊的。
    以下從土建工程角度考慮,提出今后土工合成材料應用潛力較大的幾個領域,供讀者參考。
    一、水利水電建設方面。就當前我國而言,水利水電是土工合成材料應用最廣泛、用量最大、應用品種最多的工程部門。主要用于土石壩、堤防、水閘、護岸、河道整治及農田水利等工程建筑物和軟弱地基加固、反濾、加筋、防滲等方面。但是,由于技術、經濟等各種原因,發展很不平衡??偟那闆r是東南沿海地區和技術比較先進的地區推廣應用較多,技術落后(包括思想保守)地區則應用較少。此外,技術信息短缺、業務的欠缺、主管部門推廣不力和缺乏可以遵循的技術規范規程等也是造成這種不平衡的一種原因。近年來,隨著國內土工合成材料工程技術的成熟和國家技術規范規程的發布,并在長江三峽工程、長江口綜合開發整治工程、治黃工程和一些大型水利水電工程得到應用,標志著今后土工合成材料在水利水電領域內的應用,將從中小型發展到大型,從試用發展到正常使用甚至是優先使用,應用部位也從比較次要的部位、中低水頭,發展到高水頭、關鍵部位。因此,提高質量,增加品種,滿足水利水電工程各種要求,將是今后一個階段的主攻方向,產量也將會逐年有較大增長,有人估計近年來土工織物產量年增長為20%左右。
 


    二、防汛搶險方面。自古以來,洪澇災害就是中華民族的心腹之患。據不完全統計,自西漢至中華人民共和國成立的2155年間,共發生可考證的洪水災害有l092次,黃河決溢l000余次,重大改道26次,波及范圍北抵天津,南達江淮,縱橫28萬km2,長江較大洪水200余次,平均10年1次。因此,歷代都把防治洪水作為治國安邦的大事。中華人民共和國成立后,對主要江河進行了大規模治理,防洪減災成效顯著,但是由于氣候的異常變化,人類活動對生態環境的影響,我國的防洪形勢仍十分嚴峻,例如1954年長江,1963年海河,1975年淮河,1991年江淮,1994年珠江,1995—1996年湘、資、沅水及贛江,1998年長江及松花江等相繼發生大洪水,經濟損失均以千億計。特別是1998年的特大洪水,受淹面積達6610km2,受害人口2.3億,直接經濟損失高達2600多億元。因此,增強水患意識,更有效地防治洪水災害,已成為我國日益迫切的任務。由于我國主要江河現已達到的防洪標準普遍較低,洪災頻發區經濟發達,人口密集,因此,全國各地每年都要在防汛上投人大量的人力、財力和物力。防汛搶險的大量實踐表明,土工合成材料是一種比較理想的防汛搶險材料。它與傳統的防汛材料(草袋、梢料、木樁、拋石等)相比,具有強度高、重量輕、工業化生產、供應有保證、耐久性好、耐摩擦、抗滑穩定性好和便于運輸、便于加工、便于鋪設及投放等優點。例如,我國每年汛期各地都要儲備大量草袋、麻袋,以備搶險急需,僅中央防辦就要儲備300萬只。由于草袋、麻袋極易腐爛,常需年年更換,耗費甚巨,而土工編織袋體積及重量只有麻袋的1/8,耐儲存,柔性好,經過特殊處理的土工編織袋與土工布和細砂之間的摩擦系數分別為0.567和0.584,均高于麻袋。至于像柳枝、梢料和木樁等材料不僅費用高,而且破壞生態環境,來源日益枯竭。至于土工合成材料在質量和技術效果方面的優越性則更是傳統材料所無法比擬的。根據我國近20年在防汛搶險中的實踐,可概括為效果好、速度快、耗費省等三大優點。例如,在防汛搶險中比較難處理的散浸、管涌險情,現在只要鋪一塊土工布(排),就能很快堵住漏洞,效果好,速度快,工料都比較節省??梢灶A見,隨著社會對防汛要求的提高,大量采用工業化生產、適合防汛搶險需要的土工合成材料防汛是必然的趨勢。例如,專用的編織袋,抗沖、防漏及抗管涌的土工布排及采用土工網、土工格柵和土工繩網做成的各種碎石枕、石籠及防沖體,等等。


    三、港灣與海岸工程建設方面港灣與海岸工程是最早使用土工合成材料的工程部門之一,情況與水利水電工程類似,主要用作反濾材料、軟土地基加固、海岸防護及防波堤工程。隨著經濟建設的發展和海岸防護工程標準的提高,土工合成材料的應用前景十分廣闊,而且具有工程規模大、技術要求高等特點。另外,港區集裝箱堆場、場內排水盲溝及港區內部道路等也可以廣泛采用土工合成材料,比較著名的如長江口航道整治、天津新港東突堤軟基處理及碼頭濾層、青島前港灣區防波堤、上海盧潮港及金山石化防波堤等。     四、環境工程方面眾所周知,隨著世界經濟的發展,大量的工業廢渣、建筑垃圾、生活垃圾及廢水、廢氣等,嚴重污染著城市和鄉村的整個生態環境,嚴重影響人們的正常生活和生產,危害全人類的生存和安全,環境問題已引起全世界各國的重視。保護環境、防止并治理污染已成為我國的基本國策。土工合成材料是環境工程中比較理想的建筑材料,采用土工合成材料構筑工業廢料庫、垃圾場、廢水處理池等工程,在國外早已獲得極大成功。國內隨著環保意識的增長和有關環保法規的制定,此類工程在我國城市和鄉鎮都將有很大的發展前景。此外,土工合成材料在水利保持、保護水源和造林綠化等方面也都有廣泛的應用。


    五、鐵路、公路、市政建設及其他工業與民用建筑方面土工合成材料在鐵路和公路工程中,主要用于路基加固、防治翻漿冒泥、防治嚴寒地區路基凍融、加筋路堤、加筋擋墻以及邊坡防護、路基排水等方面。另外,利用薄型無紡土工織物防止瀝青路面產生反射裂縫,效果也很顯著。目前,在鐵路、公路和高速公路建設中,均在不同程度上應用了土工合成材料,并取得了良好的技術經濟效果,發展亦比較迅速。至于在市政和其他建筑工程方面,土工合成材料的應用尚處于開始階段。雖然應用尚不廣泛,但是也有很好的發展前景。近年來,在地下工程(隧洞、地鐵、廊道及壓力礦井等)防滲、減壓,建筑物及構筑物地基排水固結、加筋墊層、基坑支護、水下基礎托換,均化沉井基底壓力分布,地面防滲、防裂,地面排水和屋面防水等方面,都有成功的范例??梢灶A見,在其他土建工程實踐帶動下,隨著設計、施工技術的提高和傳統觀念的改變,土工合成材料在市政和建筑工程其他部門的推廣應用速度將會迅速加快。

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