土工合成材料在堤防护岸工程中的应用

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1、土工合成材料在堤防护岸工程中的应用 赵根生卢金友 ( 长江科学院，湖北武汉4 3 0 0 ) , 0 ) 蠹霞囊土工合成材料是一种多琦能的土工建筑材料，可以广泛应用于堤防护岸工程。本文综合分析了 人工夸成材料的功能介绍了土工合成材料在堤防护岸工程中的新技术度相关的原理比较分析了土工 复合材井与传统材料在堤防护岸工程中的扰缺点。从河流健康的角度对土工告成材料在堤防护岸工程中 的理论意叉和实或意义进行了初步耀讨。 鬟熬土工合成材料；堤防；护岸；河流健康 上 再置 土工合成材料是以化纤材料为基本原料，经过特殊的加工工艺而成型的一种新型的土 工材料。在堤防护岸工程中的应用兴起于2 0 世纪5 0 年代

2、，而我国是从2 0 世纪8 0 年代开 始引进、推广并应用于堤防建设当中的。随着新技术的发展，一些新的土工复合材料开始 应用于堤防护岸工程中，对河流的整治和维持河流的健康等产生了直接的理论价值和应用 价值。 现在有很多生产土工合成材料的工艺，但是土工合成材料无外乎两种有纺合成材 料和无纺合成材料，分别根据不同的工程性质选择不同的类型。根据土工合成材料的布置 形式，土工合成材料又可以分为土工垫草皮护坡、土工格栅、土工网、土工软体排和土工模 袋，等等。 由于土工复合材料自身的性质和结构的特点，使得土工合成材料在堤防护岸工程中有 着很突出的功能，为工程应用奠定了坚实的基础。 2 土工合成材料在堤防护

3、岸工程中的形式和应用 土工台成材料在堤防护岸工程中发挥着重大的作用，应用新理论、新材料和新工艺开 发研制的新型堤防护岸工程发挥的工程价值和环境生态价值将远远超过传统的堤防护岸 工程。 2 1 土工格室 土工格室时有强化的P E 宽带，经过强力焊接而成的网状格室结构。这种结构可以伸 缩自如，运输和安装前可以折叠起来，安装时可以张开填充土石料或者混凝土材料，构成具 有侧向限制的大刚度结构体。逐层水平布置的土工格室可以用于堤防的加固按照护岸的 坡面方向布置，可以对护岸的坡面起到很强的侵蚀控制作用。 2 2 土工网垫草皮护岸 土工网垫又称为三维植被网，是用聚乙烯、尼龙或聚丙烯材料合成的绳索以一定的方

4、作者简介：赵根生，男长江科学院硕士研究生在读。 量塑堡堕堡i 呈璧堡蟹翌崖王垂i 坌圣垦- 式缠绕成的柔性网垫，具有开敞式的结构，空隙率大于9 0 ，厚度为l O 3 0 r n m 。将土工网 垫铺于堤防护坡上，一般是按照沿最大坡度线铺放的原则，在坡顶距坡肩3 0 0 r n m 处设锚 钩，埋深3 0 0 m m ，并沿坡面用竹钉或者木桩固定。在铺好的土工网垫上播撒耕植土、肥料 和草籽，用以填充网垫的缝隙。 土工网垫的防护可以降低水流的能量，防止降雨和河道水流引起的冲沟，并且有利于 植物的生长。同时，研究对比发现，由于土工网垫对植草根系的加筋作用，其允许的径流流 速是普通草皮护岸的2 倍。

5、 2 3 土工绳网护岸 土工绳网由聚丙烯绳( 黄麻绳) 制成，典型的绳径是5 m m ，开口为1 5 m m 1 5 m m ，其开 口的面积比大概是6 0 ，即有4 0 的坡面被网直接保护。土工绳网对护坡有较强的加筋 作用，保护坡面上的土壤不被水流冲刷。同时，在土工网绳的空隙中间可以种植草木，由于 黄麻绳易于腐烂分解，但是无污染，寿命可以维持0 5 2 0 年，在这期间植被可以逐步 形成。 近年来，这种生态型的护岸形式在河道迎水坡的防护方面开始应用。 2 4 人工水草 人工水草是一种防止床面冲刷的土工合成材料，开始应用于防止海底的冲刷，现开始 应用于内河的冲刷现象的治理防护。人工水草多由聚丙

6、烯材料( 密度为0 9 9 c m 3 ) 制成棕 榈叶状的聚合物叶子，泡沫型聚丙烯的密度仅为0 6 9 c m 3 。由于该材料密度小于l g c m 3 ， 人工水草在水流中可以直立。 人工水草可以在河道当中起到加糙的作用，使边坡处的水流流速降低，导致水流挟沙 力减小，从而使泥沙在该处淤积；同时，当水流过大时，人工水草会倾覆在水底，从一定程度 上可以减轻水流对河岸的冲刷。 2 ，5 工织物长管 土工织物长管是由高强度土工织物块( 片) 缝合在一起，内冲压浆体而形成的结构体。 在国内外开始应用于河岸的坡脚防护当中，与传统的抛石护脚相比，稳定性、经济性等方面 都具有较强的优势。 3 土工合成材

7、料在工程应用中的优势 3 1 环境影响评价 土工合成材料的使用可以将不适合进行护岸建设的材料在堤防护岸工程中发挥重要 作用。在很多情况下，可以在堤防护岸工程的周边地区获得大量的砂石来充填土工合成材 料做成的各种结构，而实际上，这些材料在传统的堤防护岸工程中发挥的作用很小。因此， 这样就可以大大减少堤防护岸工程中的外来建筑材料的引进，而土工合成材料结构在整个 的堤防护岸总质量中不到1 。同时，由于土工合成材料结构体的填筑的砂石料来自于河 床和原有堤防护岸的材料，这样就可以大大减小堤防护岸建设对当地公路运输系统的压 力，或者说，不需要因地方建设而新建公路，节约了大量的人力、物力和能源，对环境影响

8、较小。 土工合成材料除非暴露在高温或者酸碱环境下，不会发生化学变化而影响河流的生态 塑重塑理曼垫崖王墼 环境。 3 2 结构的可移动性 如果堤防护岸工程影响了河流的健康，造成了不可低估的影响，土工合成材料建成的 堤防护岸结构很容易、很快捷地移走，将填充于土工合成材料结构内的砂石重新还原到原 来的位置，使河流的河岸形态恢复到建设堤防护岸工程一样的状态或者相似的状态，从而 使河流的健康得以恢复，重新塑造出健康的河流。 3 3 建立了新的河流生态圈 采用土工台成材料进行堤防护岸建醍，同时也建立了新的生态圈。如在土工网垫草皮 护岸和土工绳护岸上面种植了大量的草皮，可以将堤防上的土壤牢牢地固定住，减少堤

9、防 的水土流失，同时还给水生两栖动物提供了生存环境；再如人工水草可以给水生生物提供 栖息环境和繁殖地，可以保持水生生物的多样性。依靠土工合成材料堤防护岸可以在很短 的时间内使植被和生物种类成倍的增加。这就在一定程度上弥补了传统混凝土护岸和浆 砌石护岸影响生物栖息的弊端，可以营造出新的生态平衡的河流系统。 3 4 耐久性 土工合成材料的设计试图抵抗由于水流冲刷、辐射、生物和化学等的影响引起的老化， 尽管存在着一定的人为破坏，土工合成材料的寿命至少是2 5 年。在加速测试试验中，虽然 有强大的水流冲击试验，但是，寿命超过1 0 0 年的情况也是存在的。一旦土工合成材料运 用于堤防护岸建设，它的寿命

10、会随着覆盖在纤维上面砂石层密度的增加而增加，并且它的 抗冲刷能力也会随之增强，生物和化学因素的影响随之降低。 3 5 规模建设的可行性 土工合成材料在堤防护岸建设中可以工厂化生产，然后在现场统一组装。大量的生产 实践表明，土工合成材料堤防护岸工程的建设进度实质上与施工单位的生产能力有关，而 不是与现场砂石料的大小和质量有关。如果能够保障土工材料供应和组装能力，大规模的 堤防护岸建设可以快速地进行。 3 6 生产成本 与其他堤防护岸建设方法一样，土工台成材料堤防护岸也是跟很多因素有关的。如施 工队的生产能力、材料供应、施工场地和施工建设条件等。然而，在很多的堤防护岸工程 中，尤其是在大的堤防护岸

11、工程中，实践表明土工合成材料结构与浆砌石结构基本相当。 4 土工合成材料在工程应用中的不足 4 1 施工经验不足 现在，国内的堤防护岸施工单位在砂石结构和混凝土结构堤防护岸建设方面有着很丰 富的经验，但是，运用土工合成材料进行堤防护岸建设却是很少见的。尽管土工合成材料 在堤防护岸建设方面的技术发展得很快，而真正用于工程实践中的却不多。 4 2 抵抗机械破坏和人为破坏的能力 如上文所述，如果土工合成材料堤防护岸在安装和运用期间能够得到正确的养护它 的寿命至少是2 5 年。大量试验表明，土工合成材料有着很强的抗冲刷能力，然而，它抵御 量堑堡堕星i 鱼理星塑崖王塞i 塞塞 机械破坏和人为破坏的能力要

12、低于浆砌石结构和混凝土结构。因此，在土工台成材料堤防 护岸建设过程和使用过程中一些必要的防护设施需要设置的；在某些位置需要采取一定的 措施来防止人为的破坏。在某些情况下，土工合成材料堤防护岸上面需要覆盖一些防护材 料来防止来自船舶的蓄意破坏或者意外破坏。 4 3 缺少设计指导方针 目前，土工合成材料堤防护岸设计的规范还相对较少，限制了设计施工工作的进展。 然而，尽管缺少官方的设计规范指导，但是仍然在土工合成材料堤防护岸工程方面存在着 大量的研究，这些研究结论和以前的大量工程实践经验为合理的设计提供了保障。 5 结语 土工合成材料自身有着突出的性能，它的应用对河流健康和堤防护岸的稳定有着重要 影

13、响，能够对堤防护岸建设做出突出的贡献。 参考文献 1A JO d g a a r d ，J FK e n n e d y ( 1 9 8 3 ) “R i v e r B e n dB a n kP r o t e c t i o nb yS u b m e r g e d V a n e s ”J o u r n a lo fH y d r a u l i cE n g i n e e r i n g ，A S C E ，1 0 9 ：8 8 。1 1 6 1 1 1 7 3 2A JO d g a a r d ，C EM o s c o n i ( 1 9 8 7 ) “S t r e a

14、 m b a n kP r o t e c t i o nb yS u b m e r g e dV a n e s ” J o u r n a lo fH y d r a u l i cE n g i n e e r i n g ，A S C E ，1 1 3 ：4 4 ，5 2 0 5 3 6 3A R T I F I C I A LS U R F I N GR E E FC O N S T R U C I O NT e c h n i c a lD o c u m e n t4 ：G E O T E X T I L EM A T E R l A L SS U M M A R Y 4 L

15、e n z e ，B ，H e e r t e n ，G ，S a a t h o f f ，F 8 LS t e l l i j e s ，K ( 2 0 0 2 ) “G e o t e x t i l eS a n dc o n t a i n e r s S u c c e s s f u lS o l u t i o n sA g a i n s tB e a c hE r o s i o na tS a n d yC o a s t s S c o u rP r o b l e m su n d e rH y d r o d y n a m i cL o a d s ”L i t t o r a l2 0 0 2 ，T h eC h a n g i n gC o a s t ，E U R O C O A S T E U C C P o r t o - - P o r t u g a l 5 卢秀佳，王学民，戴长占土工织物在水利I 程中的应用水利科技与经济，2 0 0 5 ，1 1 ， ( 3 ) ：1 8 3 6 黎礼刚，何广水，周哲华( 2 0 0 8 ) 长江中下游堤防加固护坡工程问题水利水电快报， 2 0 0 8 ，2 6 ( 1 6 ) 7 俞章林，叶洪兴土工织物在护坡支护中的应用建材技术与应用，2 0 0 4 ( 2 )