这些土工合成材料一体化解决方案为何受热捧？

　　土工合成材料的应用是所有土工工程项目材料和节约成本的根本。随着国内民生事业的迅速发展以及民众环境意识的提高，土工合成材料的需求将继续大幅增长，其在各类工程中的应用占比也将不断增大，同时扮演越来越重要的角色。

　　沙漠铁路

　　加固路基本体减少沙源入侵

　　地质环境 中国沙漠化土地面积约为52.7万平方米，是世界上沙漠化土地比较严重的国家之一。中国沙漠的分布特点决定了西部沙漠铁路、公路的工程地质条件远差于东部沙漠，但中国知名的沙漠铁路、公路均位于西部沙漠。沙漠中风沙流在受地形及气候的影响下，会导致风速发生变化，产生风蚀和砂粒堆积两种地质现象，严重影响沙漠铁路、公路的养护及行车安全。此外，气流中的砂粒具有较大能量，对机车及通讯设备进行撞击和磨蚀，特别是在戈壁风沙流地区，会造成严重损害。

　　性能优势 从使用部位上来分，土工合成材料在风沙铁路中的应用，可分为两类。一类是用在路基本体里面的土工合成材料，如土工格栅、土工格室，其作用是加固路基本体，使其满足强度要求;另一类是使用在路基本体之外的土工合成材料，其作用是稳定地表沙源入侵。例如，利用土工合成材料构建固沙方格可增加地表粗糙度，降低近地表层气流强度，降低气流的输沙能力。在固沙带前沿设置高立式栅栏工程，可阻止沙源，使之形成高大的阻沙堤，能起到防止前沿积沙的作用。固沙网格、纱障和化学治沙在无植物生长条件下，可作为治沙措施，在有植物生产条件时，可作为先导措施，为沙丘和风蚀地建立人工植被创造稳定生态环境。

　　灌区

　　节水、减灾成效显著

　　地质环境 灌区是一个半人工的生态系统，是依靠自然环境提供的光、热、土壤资源，加上人为选择的作物和安排的作物种植比例等人工调控手段而组成的一个具有很强的社会性质的开放式生态系统。由于我国灌区大多兴建于20世纪50~70年代，由于当时科技条件有限，加之多年的疲劳运行，目前我国大多数灌区工程老化失修严重，处于超期服役或带病运行状态，致使灌区水资源浪费严重，灌溉水利用率低，灌溉效益大幅度衰减。因此，急需对其进行改造。

　　性能优势 灌区地区在使用土工膜、土工布等材料进行节水改造工程后，工程多方面情况得以改善。一是节水效益明显。以河套灌区为例，通过实施骨干渠道节水改造工程建设，该地区年节水量达到1.5亿立方米，已实施的衬砌段落渠道水利用系数平均提高了0.156，全灌区渠系水利用系数由0.42提高到0.45。实施节水改造工程以来，灌区通过工程节水和管理节水，已累计节水达30多亿立方米。二是提高了部分骨干工程的安全性能。全灌区工程完好率提高到73.8%，提高了20%左右。三是渠道危险工段得到治理，减灾效益明显。衬砌后渠道两侧盐碱地得到改善，确保了渠道的运行安全，缓减了水管单位、地方政府防洪防汛压力。

　　尾矿库

　　建立水利屏障杜绝周边污染

　　地质环境 尾矿库在世界20大灾害事故中排第18位。中国是世界上尾矿库数量多、灾害事故发生率高国家之一。尾矿库是矿山重要的生产措施之一，需对其进行相应的环保防渗。尾矿根据现行国家标准《一般工业固体废弃物贮存、处置场污染控制标准》GB18599、《危险物鉴别标准》GB5085等有关规定分为类一般工业固体废物和第二类一般工业固体废物和危险废物。尾矿库也因此分为类尾矿库和第二类尾矿库。其中，第二类尾矿库应按GB18599及其他危险废物标准进行安全处置。

　　性能优势 第二类尾矿库对于环保防渗层的要求相当严格，常用的措施是在尾矿库库底及库边坡建立一个水利屏障，将库内尾矿及矿浆水与外界隔离，防止污染地下水、地表水及周边土壤，同时组织厂外地表水、地下水进入尾矿库体内，避免尾矿及矿浆水对周边环境造成污染。尾矿库防渗层的主要原料为土工膜、复合土工膜等土工合成材料及钠基膨润土防水毯等复合防护材料。该类材料性能优良，适用于人工复合防渗结构，且使用寿命长，更换方便。但需要注意的是，无论选择何种土工合成材料，都需要按照材料上水头大小、尾矿性质、材料上堆载荷及铺设条件决定，特别是土工膜的厚度应大于1.5毫米。

　　典型案例

　　为保证国内土工合成材料的健康发展，行业间应加大土工合成产品协作开发的力度，使产品的设计与开发搭上应用的“顺风车”，为不同的行业、不同的工程条件服务。同时，非织造土工布生产商应进一步拓展相关工程的开发，通过与上游企业的合作为下游采购企业提供相应的配套材料，以使产品更好地应用于工程中。

　　南疆铁路风沙防治工程

　　多种防沙体系搭配使用

　　工程解析 南疆铁路库喀段长970千米，空间跨度大，沿线各处的风沙防治体系工程环境条件差异较大，在建设和运营期间，根据工程所处环境不同，应用了多种防沙体系工程。在流动沙丘地段，前期采用土工合成材料防沙，后期采用高效节水的滴灌技术营造植物防沙体系工程。在既无水源条件又无植物材料的地段，采用土工材料制作的方格沙障和高立式阻沙栅栏构建防沙体系工程。由加入了抗老化剂的土工材料制作的防沙结构，使用寿命约为8~10年。

　　工程解析 长江口深水航道整治工程总长141.5千米，由各50千米长的南、北导堤和丁坝组成，分一期、二期工程。部分护堤的堤身下排排体布采用丙纶长丝机织土工布，余排排体布采用丙纶机织加涤纶非织造针刺复合土工布。

　　西藏玉龙铜矿一期尾矿库工程

　　衬垫与边坡分别设计

　　工程解析 西藏玉龙铜矿尾矿库属于第二类固体废弃物排放。其场底防渗衬垫结构自上而下为：黑色长丝土工布(200g/m2)+200mm厚黏土层+1.5mm厚HDPE膜+300mm厚压实黏土层(压实度为93%);其边坡防渗衬垫结构自上而下分别是：黑色长丝土工布(200g/m2)+1.5mm厚HDPE膜+300mm厚压实黏土层(压实度为93%);预留焊接边采用HDPE糙面土工膜。该工程各项物理、化学指标均合格，完全满足国家对重点尾矿库项目的各项技术要求。

　　创新工艺

　　开发新型土工合成材料及其配套工程，应着重考虑使用环境，不仅加大对所用材料的等效孔径、渗透系数等方面的研究，还要考虑综合工程的使用成本，同时加强第三方检测机构对材料及工程设施的检测。

　　立体复合防渗系统

　　防渗防腐性良好 可杜绝污水外泄

　　工艺特点 新型复合层防渗系统包括强大防渗性能及结构可靠性、自动修补漏洞、整个系统无能量消耗3大应用特点。根据填埋场防渗设施铺设方向的不同，可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗两类。

　　垂直防渗系统是根据填埋场的工程、水文地质特征，利用填埋场基础下方存在的独立水文地质单元、不透水或弱透水层等，在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程，将垃圾沥出液封闭于填埋场中进行有控制地导出，防止沥出液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控制释放，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多，这主要是因为山谷型填埋场大多具备独立的水文地质单元条件。该系统可用于新建填埋场的工程，也可以用于老填埋场的污染治理工程。

　　水平防渗系统是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作的衬层系统。该系统是将渗滤液封闭于填埋场中进行有空地导出，防止渗滤液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控释放。

　　应用思路 以运用立体复合防渗系统的紫金山铜矿堆浸场改造工程为例，该工程首次在国内堆浸场地采用“HDPE防渗膜+环氧树脂连接槽+次水泥膨润土泥浆墙”垂直防渗墙。既具有高标准防渗性能又具有抵抗酸性腐蚀的双功能新型防渗墙，吸收了HDPE膜的高防渗性能和水泥膨润土泥浆塑型墙技术各自的优点，集成创新，形成一种具有高防渗性能、强抗酸性能的高效拦截水平的新型防渗墙。3年实践经验表明，该系统有效地阻隔了地下污水的扩散，起到了保护环境的作用。此外，智能自动抽水井利用水位差原理，获得屏障隔离能力，杜绝了场内污水泄漏到环境的可能性，一方面进一步提升了立体复合防渗系统的防渗功能，另一方面大幅度提高堆浸场工业系统的环保安全能力。

　　加筋土陡边坡技术

　　限制土体位移 保障工程安全

　　工艺特点 加筋土陡边坡技术是把具有抗拉强度的土工合成材料埋于土体内适当位置，通过其余土体之间的相互作用，提高土工结构强度和稳定性，达到限制土体位移的效果，对工程结构安全具有重要作用。

　　该工艺的设计步骤主要包括10个方面：确定几何尺寸、载荷及功能要求，现场土体工程技术及参数采集，加筋边坡填土工程特性及参数采集，筋材设计，无加筋边坡稳定性分析，加筋土边坡筋材设计，加筋土边坡外部稳定性分析，加筋土边坡内部稳定性分析，加筋土边坡坡面防护数据采集，加筋土边坡排水工程设计。需要注意的是，在进行加筋土边坡内部稳定性分析时，如筋材间距过大，应验算层间土体挤出破坏的可能性;当边坡坡面局部失稳时，可采取减小筋材间距、设辅助短筋加固、返包式边坡或格宾坡面等措施。

　　应用思路 加筋材料采用整体钢塑土工格栅，整体钢塑土工格栅采用整体成型工艺，钢塑复合材质，肋带的主要受力元件为条带内的高强冷拔钢丝，蠕变极小;经抗老化处理的聚乙烯保护层，具有耐酸、碱、盐腐蚀的化学特性，破断伸长率小，强度高;条带交叉交点结点分离力要求大于500N。设计力学及物理尺寸指标必须满足交通行业标准《公路工程土工合成材料　土工格栅　第1部分：钢塑格栅》(JT/T925.1-2014)的要求。加筋体填料要求采用现场开挖的散体状、碎块状强风化岩回填，综合内摩擦角不小于35度，与加筋材料接触部分的填料不允许有尖锐的棱角以避免损伤加筋材料。填料分层碾压，加筋体区域内及加筋体以外压实度均要求不小于95%。加筋挡墙墙面采用C30预制混凝土模块，模块错缝组合安装，要求与加筋材料连接可靠。其中1、2、3阶采用YI型预制块，墙面垂直;4、5、6阶采用YII型预制块，墙面坡率1∶0.1。

　　立体式HDPE防排水板

　　排除隧道间隙水 构筑牢固防护层

　　工艺特点 HDPE防排水板采用特殊工艺，将高密度聚乙烯片材压制成封闭突起的柱体壳体，形成凹凸状膜连续、具有一定排水控件、水可以在其间自由流动的防排水功能性材料。其立体式构造为环境水的排放提供了空间，从而可以有效排除间隙水;壳体顶部覆盖土工布过滤池，确保排水通道不会因外来物而阻塞，适用于隧道内的防排水、车库顶板绿化、地下室内外墙体、屋面防渗和隔热层等。根据施工资料显示，施工缝、变形缝采用凸壳型排水板防水比止水带可节省50%以上造价。此外，HDPE防排水板平面柔性好，空间刚度高和抗穿刺能力强等特点，可承受50Kpa(相当于25吨/平方米)的抗压负荷。同时，防排水板的凹凸状膜/壳构造使其可与混凝土产生很好的机械咬合力，与二衬混凝土粘结良好并形成一体，当凹凸的壳内填满混凝土时，其抗围岩压力可达到二衬混凝土抗压强度的20%。应将排防结合的设计理念引入高速公路隧道防水工程中。

　　应用思路 隧道结构的传统防水层难以避免破坏，山岭岩体的环境水会在破坏的防水层内扩散，由于水位流体，会沿小阻力路径流动，隧道发生渗漏后不易准确找到渗漏根源，进行堵漏处理既复杂又不经济。因此，如果将二衬结构外的环境水及时排泄掉，隧道内部就无水可渗。隧道设有纵向排水坡度，允许排泄环境水，采取防排结合设防方法是一种很好的防水措施。HDPE防排水板能够排泄流到板材表面的环境水，对建筑物起到防水、排水等保护功能，同时可与聚酯非织造布搭配使用，因为非织造布可以形成具有透水过滤功能的防护层，有效防止土颗粒进入排水控件而阻塞排水通道、防止土体流失。根据隧道岩体节理、裂隙发育，裂隙水情况，可采用单道盲沟或双道盲沟排水系统，防排水板仅在顶拱、侧壁及排水沟部位设置，引导汇集的环境水至排水盲沟内排掉。


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