土工布充泥管袋技术的应用

土工布充泥管袋技术的应用

0项大工程应用充泥管袋技术是20世纪90年代开发的一种新技术，在中国的许多大型工程中得到了应用，但其作用并不充分。许多应用需要进一步发展。本文就充泥管袋技术的应用情况作一介绍,从而为推动这项技术在我国的应用和发展提供参考。1充泥管袋技术的发展1.1使用长袋体制袋这一新技术的渊源可以追溯到1957年,当时人们用内充水泥混凝土的高强合成纤维袋来护岸护堤,其袋长6.1m左右。为了达到快速简便的目的,人们设想用尽可能长的袋体,于是开始试制这种袋子,但不是很成功。1967年丹麦一家AldekA.S.公司与丹麦水利应用学院合作共同开发了这种管袋,取得了专利,并在70年代得到了进一步的发展。当时的管袋用的材料是聚乙烯,有内外两层,内层是用不可渗透的0.23mm的聚乙烯,外层是高密高韧加有稳定剂的机织物,袋体中充填的是混凝土或水泥沙浆,利用其凝结后形成板状防护块体而成型,对于一个1.02m宽100.65m的袋体,充满需要3h～4h。1.2充填材料在混凝土中的应用这项新技术很快得到发展,荷兰的NicolonBV公司于1988年自主开发了注册商标为GEOTUBE的土工袋,此时袋体中充填的不是混凝土而是泥沙,其应用成本大大降低。目前,该公司在马来西亚和菲律宾都有在建工程,充泥管袋的应用得到很大的发展。我国这几年也开始在大型工程中应用充泥管袋技术,应用这项技术已在北海建造和增高了好几公里的防洪堤及堤岸。近几年来上海在一些工程中应用充泥管袋的情况参见表1。2充泥袋技术的应用土工织物充泥管袋技术已引起土木工程专家的关注,并在以下各方面发挥其越来越重要的作用。2.1土工布充泥管袋技术我国的长江、黄河、淮河、太湖流域等大江大河的长期治理改造无不需要采用先进技术。水利工作者在积极探索中发现,土工布充泥管袋技术可为高质高效地建设防洪工程提供一种新的方法、一种新的思路,采用土工布充泥管袋技术建成的河堤,河水不直接接触泥沙,受冲击的是寿命长达上百年的土工布,这样的堤坝坚固耐用。世界闻名的荷兰海事工程,全部用土工布围筑沿海堤坝,使整个荷兰犹如建在土工布之上,有效地抵御了各种海啸的冲击。2.2沿海相关政策我国是海洋大国,拥有18000km的海岸线,6500多个岛屿的岸线14000km,总计岸线长32000km,可耕良田以沿海平原为主,改革开放也从沿海地区率先开展,因而港口建设、河口海岸线的保护以及城市防洪非常重要。另据报道,受大气变暖等因素的影响,我国海平面正以每年1.5mm的速度上升,风暴潮近年亦有增大的趋势,为了防御海平面上升和风暴潮的袭击,也需不断加高海堤和修建新的海堤。2.3砂料缺乏的城市我国人口众多,而土地资源非常宝贵,特别是上海,如何利用海上资源是多年来面临的大问题,围海造地不失为一个很好的办法。同时,对那些砂石料缺乏的城市(如上海),围堤完全靠砂石不现实,而充泥管袋技术用的是当地淤沙,砂石料缺乏也就不成为问题了。另外,我国近海油田较多,在沿海钻井虽可建人工岛等海上建筑物,但仍以围海造陆创造陆上采油为主,所以无论是胜利油田、大港油田还是辽河油田皆修建了大量围海堤防。我国养殖海生鱼类、盐田建设等也在不断地向海域发展,需要大量建设海堤。2.4是强度大,尺寸大土工布充泥管袋类似于抗洪抢险中装沙土的化纤编织袋(或草袋),只是强度大得多,尺寸也大得多。充泥袋宽5m～30m,长40m～300m,充填高度0.5m～2m。以单只化纤袋装土25kg计算,一个充泥袋的装土容量是化纤编织袋的7000倍以上。2.5水土流失,危害自据有关报道,每年的水土流失是令人吃惊的,每年仅由于雨水冲刷造成40亿t的良土流失。每小时20m的雨速击地,可侵蚀任何无保护土壤。水土流失一方面破坏了土壤表面,另一方面抬高了河床等。这一问题的解决一般采取两种办法,一种是在坡面上种植天然植物,另一种就是铺设保护层,一般用的是混凝土、沥青、金属条框等。前一种方法必需保证植物能生长于其上,但由于自然条件的恶劣,很难保证这一点;而后一种方法虽然安全可靠,但势必造价大、工期长。2.6充泥管袋工程在大城市,如何处置从河底清出的淤泥倍受人们的关注。通常的做法是将淤泥外运至郊外垃圾堆场,这样做既花费大量人力物力,又占用宝贵的土地资源。充泥管袋技术,为解决此类问题提供了一条新途径。把高含水量的淤泥充填到土工织物袋里,加上荷载进行预压,能加快淤泥的排水固结。固结后的土既可作为回填土,也可直接堆叠充泥袋修筑围堤,有效地将清淤和筑堤结合起来。2.7土工管袋:快速、高效的废水最近据GFR杂志报道,土工管袋技术又有了一项新的应用。美国一家制革厂积累了太多的废水,如果不及时排放出去,将影响厂内正常生产和周围居民的生活,同时还要受到环卫部门的处罚,结果在田纳西州的一家合成材料公司和在马里兰州的一家建筑公司的帮助下解决了这个问题,他们采用的正是这种土工管袋。结果证明土工管袋是快速和高效的。最初抽进袋体的废水样品TSS(固体悬浮含量)是441g/L,在泵抽的时间里从袋体中渗出去的水TSS是0.65g/L,这表明99.998%的固体保留在袋体中,废水中铬的含量也从3.370mg/L下降到0.8437mg/L。他们由此获得了IFAI(国际产业用布协会)的国际成就奖。2.8基本处理土料受到模袋的侧向约束作用,因此可以达到提高地基的承载能力和减少沉降的效果。2.9修建支撑墙在平原和山区可用来修筑挡土墙,在沙漠地区可用来修筑挡沙墙,保护交通。2.10军事技术用于军事,当机动部队通过沼泽地时,可用充泥袋快速修筑行军通道。3技术的优势在河海堤的建设中有许多技术问题,可采取多种方法加以解决,但近年来的多项工程实践表明,采用土工布充泥管袋技术具有以下优点。3.1施工速度快几小时或几天内可迅速将堤岸增高50cm至1m,袋体可长达150m～300m。3.2地板材料采用现场丰富的土资源,能够利用河底的淤沙充填土工袋,增高河堤的同时达到清淤的效果,一举两得。3.3施工技术简单不需要复杂的机械设备,主要设备是土工布模袋,高压水枪,泥浆泵等。3.4防洪堤和基础材料的应用根据东华大学非织造布研究中心统计,300g/m2的机织土工布约10元/m2,每立方米管袋土约16元,以一个袋体充高50cm计算,每立方米造价约为86元,而采用砂石方案的话,上海市造价约合每立方米120元。美国密西西比河的防洪堤增高工程采用充泥管袋前后在成本和工期方面形成了鲜明的对比。据美国《土工布报道》杂志报导,1973年密西西比河流域发生了一场大洪水,此后,河堤委员会计划增高跨越阿肯色州密西西比州和路易丝安那州长达488km的密西西比河防洪堤。按照计划,在2029年前将防洪堤增高0.6m～2.7m。截至1997年已完成134km,尚剩354km,所需投资总额为6.98亿美元,约合每公里197万美元。如按已完成的防洪堤的构筑方法和进度增高余下的354km,需要46.3km2取土区,到2029年也只能完成一半。巨大的经济压力和过于缓慢的建设速度成为增高河堤的主要困难。运用充泥管袋新技术,难题迎刃而解。在原河堤顶部铺设土工袋,由挖泥船从密西西比河河底取土,通过送泥管注入土工袋。充泥土工袋滤水完毕,即成河堤的一部分。该技术可以利用河底的淤砂,省却购买46.3km2取土区的大笔费用,而且取土填土一次完成,不需大量机械,施工方便快速。每公里造价为96万美元,354公里总价3.3亿美元,预计可节约