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土工织物充填管袋工程应用简介
【字体: 】  【发布日期:2022-05-19 14:20】  【来源:中国土工合成材料工程协会】  【作者:中国土工合成材料工程协会】
  土工织物充填管袋是用土工织物缝制而成的一种土工包裹系统,具有众多的优点,广泛应用于我国沿海地区的围垦造地工程、海堤工程、河道治理工程、围堰渗漏处理工程、环保清淤等工程中。土工管袋的应用范围越来越广泛,引起了土木工程专家的关注。
一、土工织物基本概念
  土工织物又称土工布。是由纺织布、非织造布﹑编织或缝黏纤维或纱线形成的扁平材料物,土工织物质地柔软且具透水性,是目前工程中应用广泛的一种土工合成材料。它具有重量轻、整体连续性好(可做成面积较大的整体,目前在长度上可特制成数百米到上千米长),易加工、施工方便、抗拉强度高﹑耐腐蚀和侵蚀﹑渗滤性好、施工方便、能与土很好地结合等诸多优点,使得土工织物广泛地用于隔离、过滤、排水、加筋、包裹(排污、排废)和水土保持等方面。按照制造方法可分为有纺土工织物和无纺土工织物,具体分类见图1。
图1 土工织物的分类
 
1.有纺土工织物
  有纺土工织物是由长丝或纱按照一定方向排列机织而成的结构物,又分为机织型和针织型两类。机织型土工织物由两组平行的细丝或纱按一定方式交织而成,两组细丝是垂直的,如图2所示,但也可织成斜角方向的。沿机器方向的称为经纱,横过机器方向的称为纬纱。单丝与细条的土工织物一般很薄,约为0.5mm,多丝、细纱,原纤维纱的土工织物较厚,一般为3~5mm,特殊的可达10mm。经编型土工织物是用经编线把经纬线的交叉连接起来,如图3所示。与机织型相比,针织型土工织物一般具有较高的抗拉强度和较低的延伸率。
 

图2 机织型土工织物          图3 经编型土工织物

2.无纺土工织物
  无纺土工织物是细丝或纤维随机或定向排列而成的蓬松纤网经过机械加工使之连接起来而成的结构物,如图4所示。为了增强土工布的适应性,往往会对土工织物做涂层、叠层或化学处理,使之满足实际工程中防火、防燃、防菌、防霉等特殊要求。

图4 无纺土工织物
 
二、土工管袋基本概念
  土工包裹系统是指用土工合成材料将松散土石材料或河底沉积物包裹起来形成的包裹体。土工管袋是土工包裹系统后一种,可由聚丙烯纱线编织并缝合而成,砂浆在高压泵的作用下灌入模袋中,多余的水分可以从织物空隙中渗出,最后形成管状结构。
  土工织物充填管袋具有以下优点:
  1.施工速度快,施工周期短。土工织物充填管袋使用水力充填,机械化程度较高,施工速度快。
  2.就地取材,减少费用。采用当地淤泥或砂进行施工建设时可减少土或砂石的运输,节约成本。
  3.施工工艺简单,不需要复杂的机械设备。
  4.维护生态平衡,有利于保护环境。施工占地面积小,同时土工管袋可用于江河湖海淤泥处理,市政污泥处理,工业污泥处理等。
三、土工管袋在工程中的应用
  如前所述,因为土工织物和土工管袋有诸多优点,它已引起土木工程专家的关注,在我国沿海地区的围垦造地工程、海堤工程、河道治理工程、围堰渗漏处理工程、环保清淤工程中应用较为广泛和成功。
1.国外应用
  土工管袋技术的渊源可以追溯到1957年。最初被应用在堤坝建设中,当时人们试图制成土工管袋,但不是很成功。1967年由丹麦Aldek A.S.公司与丹麦水利应用学院合作共同开发了这种产品,并取得了专利。此后该技术在70年代得到了进一步进展。荷兰Nicolon BV 公司在1988年自主开发注册商标为GEOTUBE的土工袋,该公司产品在日本、马来西亚和菲律宾都有应用。
  在美国,1973年的一场大洪水给密西西比河流域带去了严重的灾难,河堤委员会计划增高密西西比河的防波堤,按照原计划,长达488km的防波堤必须在2029年前增高0.6-2.7m。然而截止到1997年,只完成了134km,每公里投资约合169万美元。按此工程建设进度和取土方法,到2029年也只能完成工程的一半。利用土工布充砂袋技术可以较好地解决这些问题,该技术利用河底的淤泥,省去了取土的费用,施工方便快速,缩短了将近一半工期。
  在日本,被二痒芑污染的土壤引起了人们的重视,为此日本政府颁布了“反二痒芑的具体措施法(Law Concerning Special Measures against Dioxins)”。土工布充砂袋技术被用于处理二痒芑污染土的维护系统,为检验其适用性,进行了试验研究,结果表明:土工布充砂袋技术是一种处理二痒芑污染土的积极有效的方法,该方法能过滤高含水量的二痒芑污染土中的水分,而保留二痒芑在其内。
  在南美洲,最早采用土工布充砂袋的工程位于哥伦比亚的布韦那文图拉。在该工程中,土工布充砂袋被首尾相连地放置,围成一圆周形,用于构筑挖泥处置区的岛屿,能抵御一天两次约4m的潮汐。
  在中东地区,沙特阿拉伯湾的Amwaj Islands 2001年利用土工布充砂袋筑堤技术,造地620公顷,建立起了世界级的综合观光旅游区,比传统的抛块石建堤的费用减少了50%。
2.国内应用
  充泥管袋筑堤是在九十年代发展起来的一种新技术、新工艺、该创造性的技术,为我国围海造地、航道治理、抗洪抢险、环境保护、垃圾处理等方面作出了卓越的贡献。表1所列是近年来国内土工织物充填袋的一些实际工程应用。

表1 国内工程应用
用途 实际工程
围海造地 浦东水上乐园围海造地工程
浦东新区931围海造地工程
漕泾化学园区围海造地工程
漕泾促淤围垦工程
浦东国际机场围堤工程
慈溪市四灶浦围涂工程
上海青草沙水库工程
长沙河-福山塘段边滩综合整治工程
南通中远航务启东海工基地
新通海沙南通开发区上段岸线综合整治工程
长江澄通河段通州沙西水道河道整治(一-四期)工程
长江重要堤防隐蔽工程铜陵河段崩岸治理工程
堤坝工程 浦东国际机场
上海船舶污水处理厂
天津港海堤工程
塔里木河河岸土工织物袋防护

续表1 国内工程应用
用途 实际工程
航道治理 黄骅港一期引堤工程
横门出海航道治理工程
长江口深水航道治理一期工程
荆山河口段航道整治工程
路基工程 沪宁高速公路昆山试验段
外坡拓宽 长兴北沿新圈围工程海塘达标及保滩工程
环保清淤工程 云南滇池治理工程
天津汉沽污水库治理工程
株洲清水塘大湖清淤
苏州河底泥治理工程
天津生态城污水治理工程
 
 
(a)充泥管袋的充填          (b)围堰拆除进水
图5长江深水口围堰施工


 
(a)土工管袋围堤            (b)大型充砂袋
图6 围海造陆工程


 
图7 土工管袋淤泥脱水

 
图8 加筋充泥管袋在长江岸线水下防护工程中的应用

 
  随着土工管袋技术的逐步发展,土工管袋应用范围日益广泛,将越来越多的应用到我国的工程建设当中。
 
【撰写:杨 佳 审核:刘伟超 编辑:许喜娟】
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