合成高分子材料在水工和海工建筑物中的應(yīng)用第1O卷第2期河海大學(xué)科技情報1990年6月合成高分子材料在水工和海工建筑物中的應(yīng)用謝年祥河海大學(xué)摘要臺成高分子材料自三十年代問世以來應(yīng)用越來越廣泛河海大學(xué)積搬開展臺成高分子材料在水工和海工建筑物中的應(yīng)用研究,韭取得重大進(jìn)展本文就河海大學(xué)在聚烯烴整治建坑材料土工織物與砂墊層復(fù)臺加固軟土地基,SPB系列塑料排承板,玻璃鋼鋼絲網(wǎng)水記復(fù)臺材料聚臺物靜驥防滲等五個方面的研究進(jìn)展進(jìn)廳綜述關(guān)鍵詞臺成高分子材料永工建坑物T海工建坑物河道整治I土工薄虞土工織物砂墊層軟土地基地基加固地基防滲聚臺物塑料板玻璃鋼鋼絲網(wǎng)綜述自從3O年代合成高分子材料問世以來,由于它的某些優(yōu)良的建筑性能,以及價格逐漸降低,一些傳統(tǒng)的建筑材料如水泥,金屬,木材正日益受到它的挑戰(zhàn)合成高分子材料在水工,海工等建筑物中的應(yīng)用,是水工,海工,土工,施工,結(jié)構(gòu),建材等學(xué)科根據(jù)各自的特點(diǎn),按不同的要求而進(jìn)入這一領(lǐng)域的高分子合成材料的日益廣泛應(yīng)用充分體現(xiàn)了這種新材料的生命力本文從以下幾個方面對河海大學(xué)在合成高分子材料在水工和海工建筑物中的應(yīng)用研究進(jìn)展情況分而述之1聚烯烴整治建筑材料2土工織物與砂墊層復(fù)合加固款土地基,3SPB系列塑料排水板J4玻璃鋼鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合材料及其它,5聚合物薄膜防滲一聚烯烴整治建筑材科聚烯烴用作河遭整治材料在國外是近二三十年的事河海大學(xué)在參加長江口整治的研究工作中,鑒于長江口水深浪大,應(yīng)用傳統(tǒng)的梢石料工程量大,不僅投資巨大,且運(yùn)輸能力也承受不了為此從七十年代開始將工廠生產(chǎn)的聚烯烴引用于整治建筑物,進(jìn)行了網(wǎng)壩,人工水草和編織袋充泥筑壩的幾種形式的試驗研究應(yīng)用聚乙烯或聚丙烯絲編結(jié)成網(wǎng),設(shè)置于河道或海岸邊灘,深泓等處,減緩流速,促進(jìn)水流或潮流中挾帶的泥沙落辯,為圍墾創(chuàng)造條件,或改變水流結(jié)構(gòu),刷深航道,淤高邊灘,改善航行條件經(jīng)過在滬,蘇,皖,浙四省市海岸及河道中的實踐檢驗,取得了理想的效果經(jīng)過反復(fù)試驗,取得了在深水中應(yīng)用浮網(wǎng)壩和在邊灘淺水中使用樁網(wǎng)壩,以及結(jié)合具體條件,可選用樁,權(quán)或墜體固定網(wǎng)體的結(jié)構(gòu)型式7O年代國外巳進(jìn)行了人工水草緩流促淤的現(xiàn)場試驗河海大學(xué)于1977年和1985年分別研本文執(zhí)筆謝年祥呼延如琳俞仲泉劉寒牽魏震木,束一鳴37銣F,仃化和物11法發(fā)泡舊容重達(dá)0,IG/CM的人工水卓絲經(jīng)過在啟東海灘,長R口漕涇和九江的場檢驗,證_11它們都能起一定的緩流促淤作用但由于試用水草的河道或海的流速都較太,水草的浮力和剛睦不足以充分抵御,致使流速增大時水草即伏倒于床面,效果不夠理想兩種水草中以物理發(fā)泡的剛度較大,尚能抵御LM/S的流速為此,需進(jìn)一步研濺能抵御大流速的水草應(yīng)用聚丙烯贏縫編織袋充泥筑壩,主要問題是材料老化102“9年河海大學(xué)與南京旭日塑料廠臺作研出碳黑抗老化的痛絲編織袋,能在長江口自然環(huán)境下延長壽命達(dá)10年,經(jīng)過石洞口電廠灰壩和漢江丁壩應(yīng)用編織袋充泥筑壩的實踐,證明編織袋充泥或裝土筑壩都是可行的為避免充泥在水流和風(fēng)浪沖擊下漏失,表面須用塊石防護(hù),為此需進(jìn)一步研制適應(yīng)各種顆粒組臺的編織袋工織物與砂墊屢復(fù)臺加固軟土地基土工織物是以丙綸或滌綸錦綸等為原材料加工制成的有紡織物編織布或無紡織物它是近十多年來使用的一種新型軟基加固或加筋土材料,對于海堤軟基的加固,自1983年以來先后在深圳赤灣港防波堤,北侖港電廣灰壩以及青島前灣港防波堤系工程中采用聚丙烯織編布獲得成功1083年河海大學(xué)在深圳赤灣港防波堤工程的設(shè)計和試驗研究中,提出了士亡織物與砂墊層復(fù)合加固軟基的新方法赤灣港防波堤為建造在8I2M厚的淤泥地基上的拋石堤,淤泥呈流塑狀態(tài)堤基處理采取了局部清淤,拋砂墊層,在局部堤段的砂墊層中間鋪設(shè)一層土工織物實踐表明,采取了土工織物與砂墊層復(fù)合加固的措施,既改善了地基變形,使堤軸線附近的最大沉降有所減少,堤軸線兩側(cè)的沉降略有增大,因而調(diào)整了不均勻沉降,減少了地基的水平位移,又提高了地基的穩(wěn)定性這是因為土工織物與砂墊層相接觸,其界面特性較好赤灣港防波堤的“土工織物在防渡堤軟基處理的應(yīng)用已獲交通部1089年科技進(jìn)步三等獎又如廈門東渡港二期煤碼頭駁岸工程建造在1618M厚淤泥地基上的拋石堤,愿設(shè)計擬采用袋裝砂井預(yù)壓加固地基方案鑒于在海上打設(shè)袋裝砂井施工相當(dāng)困難,又缺乏施工機(jī)具設(shè)備1988年,對該工程提出了土工織物與砂墊層復(fù)合加固的處理方案此方案不僅施工簡便,能I【I足地基穩(wěn)定和變形的要求,且可節(jié)省1/8的工程造價為了研究土工織物與土共同作用下的拉伸和摩擦特性,1088年河海大學(xué)研制了一種DJS一多功能剪力儀它可醴以1進(jìn)行土工織物的拉伸試驗測定其應(yīng)力應(yīng)變曲線2進(jìn)行土工織物與填料接觸面之間的摩擦特性試驗,3進(jìn)行土工織物的蠕變應(yīng)力橙馳試驗,測定土工織物的強(qiáng)度一變形一時間關(guān)系試驗可模擬土工織物在工程實踐中的受力情況,測得的數(shù)據(jù)能反映土工織物與土共同作用下的特性,從而適用于工程實際SPB系列塑料攆水板用塑料板排水是對軟土地基和超軟土地基進(jìn)行加固的一種有效方法,從60年代后期開始在國外廣為應(yīng)用河海大學(xué)于1079年在國內(nèi)首先開始了這項技術(shù)的研究1981年,在南京塑料研制廠的協(xié)作下試制出我國第一種塑料排水板SPB一1型塑料排水板1082年至1084年,與天津港務(wù)局,交通部第一航務(wù)工程局合作在塘沽新港進(jìn)行了我國第一個用SPB1型塑料排水板預(yù)壓法加固軟基的實驗工程,取得了成功實驗證明其排水效果相當(dāng)于直徑7C111袋裝砂井預(yù)壓加固地基的效果,而造價一般可節(jié)省1O以上1982“年12月江蘇省及南京市對SPB一1系列塑料排水板進(jìn)行了技術(shù)鑒定,鑒定認(rèn)為,河海大學(xué)在這方面的研究填補(bǔ)了我國應(yīng)用38此項技術(shù)的空訂J此基礎(chǔ),I刪定了南京SPI一1SPB一2型排水板質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),為此獲南京市1987年科技進(jìn)步三等獎自19821984年塘沽新港采用塑料排水板預(yù)壓法加固軟基實驗取得成功以來,僅天津塘沽新港東突堤,深圳皇崗口岸工程,廣州珠江口電廠堆場,京津塘高速公路,廣深珠高速公路等工程的軟基加固先后用塑料板排水預(yù)壓加固的面積已達(dá)200萬M以上,應(yīng)用的塑料排水板已達(dá)2000萬延米以上,其中7O為SPB一1和SPB一1B型,國內(nèi)目前最大的加固深度迭20M,最近交通韶第四航務(wù)工程局已將SPB一1B型排水板應(yīng)用到孟加拉國吉大港的軟基加固目前由河海大學(xué)研制的SPB系列排水板共有三種型號,經(jīng)多個工程應(yīng)用證明其性能優(yōu)于某些國外同類產(chǎn)品此外還和鄭州機(jī)械設(shè)計研究所合作研制成接地壓力僅為015KG/CM的CR一11OGC地插板機(jī)另外,我們還對排水板的材料性能,排水機(jī)理和加同技術(shù),施工工藝等進(jìn)行了研究,建立了一套較完整的塑科板性能測定儀器,裝備了現(xiàn)場用的觀預(yù)設(shè)備先后承擔(dān)了一些工程的現(xiàn)場試驗和所用塑料排水板的性能檢測,為保證工程質(zhì)量作出貢獻(xiàn)四玻璃鋼鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合材料廈其它鋼絲網(wǎng)水泥是一種高強(qiáng)薄壁結(jié)構(gòu)材料,與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土相比,它具有抗裂性好,強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),40年來,在國內(nèi)外日益受到重視,得到迅速發(fā)展1960年,河海大學(xué)首先研究了將鋼絲網(wǎng)水泥制品應(yīng)用于水工閘門上,設(shè)計了承受雙向水頭的鋼絲網(wǎng)水泥密肋圓拱門,這在國內(nèi)外是首次此門與同跨度的弧形閘門相比,節(jié)省鋼材4O左右,而門重僅增加2O由此開始了鋼絲阿水泥制品在水利工程上的應(yīng)用研究1966年,河海大學(xué)接受江蘇省水利廳邀請,全面指導(dǎo)了越閘鋼絲網(wǎng)水泥扁殼閘門的實驗研究工作,此門成功地應(yīng)用于越閘上隨后這一新門型迅速推廣到全國鋼絲網(wǎng)水泥存在耐久性不高,因受裂縫寬度限制而使材料強(qiáng)度不能充分利用以及很薄的砂漿保護(hù)層在施工時很難控制等缺點(diǎn),針對這些缺點(diǎn),河海大學(xué)又研制了玻璃鋼鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合材料此種材料應(yīng)用于滁河閘,至今近2O年仍完好無損,其成果已寫成論文被邀在鋼絲網(wǎng)水泥第二屆國際會議上宣讀,并編入該會議論文集和發(fā)表在有關(guān)刊物上此頊成果還獲得水利電力部1986年科學(xué)技術(shù)進(jìn)步四等獎近年來我們已研究成8種配方的玻璃鋼材料,可根據(jù)不同復(fù)合對象鋼,鋼筋混凝土等環(huán)境海水,淡水,大氣,功能抗沖刷,建筑等級分別采用尤其是對于金屬結(jié)構(gòu)不必噴砂除銹就可復(fù)合,與目前公認(rèn)為先進(jìn)可靠的噴鋅,噴鋁方法相比,具有界面除銹簡單,耐久性好,造價低,以及可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要采用不同顏色等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)已被葛洲壩泄水閘,北京永定河閘,江蘇滁河閘,楊家灣船閘等建筑物采用,應(yīng)用于河南淮河大棱槽時,除達(dá)到對原漕身補(bǔ)強(qiáng),防老化的功能外,還因表面糙率低而增加流量2OW聚臺物防滲薄膜聚合物薄膜用于渠道,小水庫防滲,在國外已有40多年歷史,用于中高水頭的土石壩,圍堰防滲也已有一二十年國內(nèi)僅有用于12M高的小土石壩河海大學(xué)對土石壩防滲及圍堰防滲的新結(jié)構(gòu)新材料進(jìn)行了深入的研究針對長江三峽樞紐工程高85M的三期上游圍堰提出了加筋氯丁橡膠上游面斜鋪與中央防滲兩種防滲結(jié)構(gòu)型式,芷對加筋氯丁橡膠的深水施工新工藝,材料的物理力學(xué)性能試驗以及土工膜中央防滲結(jié)掏的理論分析方法進(jìn)行深入的研究,從多方面較全面地論證了土石工程量迭000萬M其中水下工程量為420萬M的三峽三期上游圍堰能在一個牯水期建成,不僅安全可靠,技術(shù)E可行,而且比鋼板樁防滲方案能節(jié)省391T30TSOOJJ無,最煎要的是能俅三峽恒緬舊劃發(fā)L氈與航運(yùn),預(yù)訓(xùn)年的收益可選10億羌以上研究成提出的一整套躦深水施R新亡藝可簡述為首先蔣通航導(dǎo)流明渠中預(yù)埋既能適應(yīng)折疊又能適應(yīng)浮起定位的整帽土工膜,截流后由充氣浮袋將士工膜從深水中攜起監(jiān)固定于舟橋上,DJ舟橋上的皮帶機(jī)進(jìn)行分區(qū)深水拋填,10天印可完成水下防滲結(jié)構(gòu)的施工,轉(zhuǎn)八水上干填施新工藝中包括土工膜的錨固技術(shù),深水中整幅土工膜的形狀尺寸設(shè)計方法折疊預(yù)理方法,保護(hù)錒蓋板鎖定技術(shù),浮袋充氣攜土工膜浮起藍(lán)定位于舟橋牽引扦上的技術(shù),舟橋上架設(shè)皮帶機(jī)進(jìn)行流水線式深水分區(qū)拋授的技術(shù)等全套技術(shù)措施在國內(nèi)尚無試驗規(guī)程的情況下,對三峽三期上游圍堰所采用的錦綸帆布氯丁橡膠一布二膠和錦綸絲布氯丁橡膠二布三膠作了應(yīng)力應(yīng)變,蠕變,撕裂試驗和斷裂韌度計算,抗水壓擊穿,滲透,碎石頂穿,膠接工藝大氣及水中老化等試驗研究,監(jiān)使試驗條件盡可能符合土工膜在實際工程中的運(yùn)行情況較全面地揭示了氯丁橡膠類土工膜的性質(zhì),在工膜中央防滲土石壩的結(jié)構(gòu)理論分析方面,提出了將士工膜剖分為柔索單元與壩體土石材料四邊形單元作為一個整體進(jìn)行分析的有限元應(yīng)力應(yīng)變計算方法,可同時分別得出壩體與土工膜的應(yīng)力,變形通過三峽三期上游圍堰土工膜中央防滲結(jié)構(gòu)的有限元分析,得出中央防滲土工膜在土石壩內(nèi)的工作是安全的結(jié)論目前正在進(jìn)行三峽三期圍堰土工膜上游面傾斜防滲結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式施工工藝,材料試驗及理論計算的研究,防滲村科為兩層無紡型土工織物夾一層聚氯乙烯的組合式土工嚷此外還為小浪底土石壩底部用聚臺物薄膜代替混凝土防滲方案,進(jìn)行了薄膜與粘土間的摩擦系數(shù),接觸沖刷等界面性能的試驗近幾年國內(nèi)已有融下幾個工程采用了河海大學(xué)建議的聚合物薄膜防滲方案1青海黑石山水庫,副壩高15M,選用再生橡膠薄膜斜鋪防滲,工程已建成2廣西柳州地區(qū)田村水庫,壩高446M,選用聚乙烯薄膜中央防滲即將竣工,3福建水口水電站二期圍堰,堰高4255M,上部2455M選用組合式聚氯乙烯薄膜中央防滲在建,4甘肅酒泉地區(qū)夾山子水庫,壩高40余111,選用聚乙烯斜鋪及庫盤防滲在建參考文獻(xiàn)1呼延如琳,網(wǎng)壩在實踐中的作用和效果,江蘇水利科技,1980年第4期2呼延如琳,應(yīng)用織物研制新型整治建筑物簡介,河海大學(xué)科學(xué)技術(shù)成果選編,河海大學(xué),1984年7月3呼廷如,合成纖維在整治建筑物上的應(yīng)用,交通部水運(yùn)工程技術(shù)情報網(wǎng),1985年12月4俞仲泉,李少青,土工織物加固堤基的離心模型試驗,巖土工程,1989年第1期5俞伸泉,顧家龍,應(yīng)用土工織物加固海堤軟基的工程實飼,河海大學(xué),1989年7月6俞仲泉,顧家龍,深圳赤灣港西防波堤基處理及穩(wěn)定分析,河海大學(xué),1986年7月7俞仲泉,顧家龍,土工織物與砂墊層復(fù)合加固軟基,河海大學(xué),1989年1月8劉家豪,塑科板排水預(yù)壓加固軟基技術(shù)在我國的應(yīng)用和發(fā)展,河海大學(xué)科技情報,1987年第3期9劉家豪等,垂直排水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)荷蘭,軟基處理技術(shù)研究資料第三集,河海大學(xué)施工教研富,1987年4O10曾希庭,劉家豪等,塑料板排水法姍同軟姨的試驗研究報告,天津軟土地基,天津,天津科學(xué)技術(shù)出版社,1987年EL1魏震木,玻璃錒鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合材料的研究及其在建筑工程中的應(yīng)用,混凝土與水泥制品,1985年第1期12WEIZHENMU魏震木,ARESEARCFIONGLASSFIBREREINARCEDPLASTICFARR0CNFGRPFANDITSAOOZICATIONINIRRIGATIONENGINEERING,13魏震木,開拓玻璃鋼在水工建筑上的應(yīng)用研究,鋼玻璃雜志,1983年第L期E14魏震東,水工金屬結(jié)構(gòu)的復(fù)合防腐蝕ELS魏震東,玻璃鋼鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合材料研究,玻璃錒復(fù)合材料,1986增刊16魏震水黃孟生,鋼絲網(wǎng)水泥力學(xué)性能研究,河海大學(xué),1989年第5期17顧淦臣,土工薄膜防滲結(jié)構(gòu)述評,河海大學(xué),1988年第1期增刊E18束一雞顧淦臣,土工薄膜防滲新結(jié)構(gòu)及其深水施工可行性研究,河海大學(xué),1988年第1期增刊E193束一鳴,顧淦臣,土工薄膜中央防滲土石壩有限元分析,河海大學(xué),1988年第1期增刊20蔡躍渡謝年詳,梁正平,加筋氯丁橡力學(xué)性能及膠接工藝試驗研究,河海大學(xué)1988年第1期增刊21顧淦臣,土工薄膜在壩工建設(shè)中的應(yīng)用,承力發(fā)電,1985年第L0期22HAXO,HENEISON,JR,NANCY,AFACTOTSINTHDURABF“OFFOLY垅斷ICEMBTAN8LINERS,INTRNDTARIAFCONFONGEOM6NBTON6S,DENVER,USA198423LABRE,LO