土工管袋材料的選擇與應用

勞動管袋是用高汗布制成的大型管袋和袋。它的直徑可以根據(jù)需要改變。最大可超過5m，長10m。土工管袋最初用于圍堤工程中,目前經(jīng)過廣大技術工作者的努力,已被應用到環(huán)境保護、農業(yè)等領域，隨著人們研究的深入,其應用領域會越來越廣泛。1材料基礎沙漿袋這一技術開始于1957年，最初被應用在堤壩建設中，當時人們試圖制成土工管袋,但不是很成功,最后于1967年由丹麥AldekA.S.公司與丹麥水利應用學院合作共同開發(fā)了這種產(chǎn)品,并取得了專利。此后,該技術在70年代得到了進一步的發(fā)展。當時用的材料是聚乙烯,并有內外兩層，內層是用不可滲透的聚乙烯，外層是加有穩(wěn)定劑的高密高韌機織物,袋體中充填的是混凝土或水泥沙漿,利用其凝結后形成板狀防護塊體而成形。對于一個330英尺長、寬40英寸的袋體，充滿需要3～4h。荷蘭NicolonBV公司于1988年自主開發(fā)注冊商標為GEOTUBE的土工袋,袋體中充填的是泥沙。目前,該公司在日本、馬來西亞和菲律賓都有在建工程。2袋體充填和排水一般來說土工管袋技術分為3步:第一步是充填,采用高強度且可滲透的土工織物制造成實際需要的袋體,然后充填泥漿進入袋體;第二步是排水,由于構成袋體的土工織物有細小孔洞，它可截留泥漿中的固體物,又可排出泥漿中的水分,這樣可有效減少袋體中包容物的體積，袋體可重復進行充填,直至達到袋體材料容許高度,同時排出的水可回用;第三步是固結，在多次充填和排水后,袋體中留下來的細顆粒物體將由于干燥作用會逐漸固結。3土工管袋的制作實際上土工管袋的制作非常簡單,關鍵是要選擇適宜的材料。其技術規(guī)格通常根據(jù)實際情況如土質等進行設計,確定如材料的孔徑、克重、密度等參數(shù)。根據(jù)充填物的不同,土工管袋可采取單層和雙層兩種形式，對于雙層袋體來說一般外部采用高強度的編織物,而內部采用滲透性高的編織物或非織造布。按照設計要求選擇好符合要求的材料后,接著就要對材料進行縫制，因為袋體的薄弱點往往在縫接處,因此對縫制有特殊要求,目前內外層一般采用雙蝶形縫制方法。袋體可根據(jù)應用的實際情況縫制成寬1～5m、長數(shù)十米的袋狀。4應用4.1土工管袋處理土工管袋可應用在環(huán)境保護方面，美國、澳大利亞、日本等國都有將土工管袋應用在環(huán)境保護方面的實例,如美國處理皮革廠廢水、澳大利亞處理城市污水、日本圍護受到二氧芑污染的土壤系統(tǒng)等,我國也正逐步應用該項技術，如昆明滇池淤泥疏挖工程。4.1.1堆場富營養(yǎng)化預處理江河湖海港口碼頭等地方由于受到多種因素的污染,傳統(tǒng)的處理方法就是去除沉淀在這些地方的泥漿,這些沉淀物會被運送到垃圾填埋場,但由于沒有有效地去除這些泥漿中含有的水分,體積非常龐大,無形中增加了運輸和處理成本。湖泊的富營養(yǎng)化控制是世界上許多國家面臨的難題，而我國近20多年的經(jīng)濟發(fā)展也帶來了不同程度的湖泊富營養(yǎng)化。通常外部污染是導致湖泊的富營養(yǎng)化的根源,而湖底沉淀物對水體釋放氮、磷起到了推波助瀾的作用。除了加強對外部污染的控制外,如何對湖底沉淀物進行有效處理是應該面對的問題。實踐證明采用土工管袋的方法既經(jīng)濟又快速。將湖泊中含有污染物的泥漿充入土工管袋中,通過袋體材料本身的濾水作用,去除泥漿中的水。研究表明,充入袋體中99%的泥漿固體物會留下來,體積減少80%以上,這樣袋體可以反復充填,直到達到袋體允許高度,大大縮小了廢棄物的占有空間。同時從土工管袋中濾出的水，比清理進去的淤泥混液中有害元素指標減少92%～96%,完全達到了水的排放標準。4.1.2國內土工管袋技術市政污泥主要來自污水廠的污泥,這是數(shù)量很大的一類污泥。有資料顯示,按照目前污水處理廠通行的處理工藝,每處理1t污水,大約要產(chǎn)生0.5‰～1‰的城市污泥。污水廠污泥脫水車間出來的污泥具有很強的流動性,這是因為其含水率很高,一般在75%～85%之間。污泥的高含水率大大增加了填埋場滲濾液的處理量。目前國際上大多數(shù)國家采用干化的方式來實現(xiàn)大規(guī)模減量,并將干化后的污泥用于建材、農用肥等方面。而目前最廉價的減量方式是堆肥,利用污泥自身有機質的發(fā)酵產(chǎn)生的熱量進行蒸發(fā)，可以將含水率從70%以上降到30%以下,但由于占地巨大、有臭氣、效率低等缺點,對于大城市來說難以應用。最徹底的減量方式是焚燒，減量至原濕泥體積的15%以下,缺點是費用高。而土工管袋技術為此類問題的解決提供了一條新途徑。把高含水量的淤泥充填到土工織物袋里,加上荷載進行預壓,能加快淤泥的排水固結。固結后的土既可作為回填土,也可直接堆疊土工管袋修筑圍堤,有效地將清淤和筑堤結合起來，具有堆放時間短、效率高、費用低的優(yōu)點。4.1.3土工管袋技術工業(yè)污泥是指各種工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的固體與水、油、化學污染,有機質的混合物。根據(jù)其來源,工業(yè)污泥有著非常大的差異,主要表現(xiàn)在其粘度、吸濕性、污染物性質、含油率、含水率、有機質比例、無機物比例等多方面。與市政污泥比較來說,具有粘度大、含油率高、無機物比例高的特點,使得其處理難度更高。而來自化學、制藥工業(yè)的污泥因其高濃度的污染成分,必須妥善處置。20世紀80年代國外就有不同程度地應用土工管袋技術對工業(yè)污泥進行減量處理的實例。如核電廠的冷卻水處理,可以有效去除水循環(huán)系統(tǒng)中大量的重金屬;造紙廠的沉淀池污水處理,大大降低待處理的污水沉淀物的體積,有效節(jié)約時間和成本;另外皮革廠、化工廠等的工業(yè)污染也可使用該項技術,實踐證明,不僅有效、而且成本較低。4.2畜禽養(yǎng)殖污染處理的技術措施禽畜養(yǎng)殖業(yè)作為農業(yè)的污染源,過去沒有加以控制。由于傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)緊密結合,而且是分散的,畜禽的排泄物最終都會送到田里,作為有機肥使用。但是近年來在城市周圍興建了許多規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場。由于城市周邊沒有足夠的耕地來消納如此大量的畜禽糞,使種植和養(yǎng)殖嚴重脫離。目前中國規(guī)?；菪箴B(yǎng)殖的污染規(guī)模已達到驚人的程度。針對這種現(xiàn)狀,如何采取有效措施控制污染是當前亟需解決的問題。目前比較有效的方法有3個方面:用做有機肥料;作為飼料資源重新加以利用;對糞便進行發(fā)酵處理產(chǎn)生沼氣。而能夠推廣并已在國外廣泛應用的就是用作有機肥料。有資料顯示,建一個有機肥廠投資在20萬～70萬元之間,一般1～2年就可以收回成本,開始贏利。但由于大量的養(yǎng)殖場采用水沖式清理,使畜禽糞直接進入水中,固液混合,難以分離,無法成為有機肥原料,并且使水處理成了養(yǎng)殖污染處理中最花錢的項目。據(jù)介紹,1t廢水處理成可直接排入河道的地表水需要0.5萬～1萬元。而土工管袋技術能夠很好地解決固液分離的問題,它可以將采用水沖式的固液混合物直接充入袋體,通過袋體材料本身的濾水作用,很容易就能將固體物截留而濾出符合排放標準的水,待固體物固結后送到有機肥料廠進行加工處理,這種方法既簡單又經(jīng)濟，不需很高的技術水平,就可以掌握使用，有很好的發(fā)展前景。4.3土工管袋技術在河海堤的建設中有許多如河流.圩田、護岸、水下圍堰和防護提,以及滑坡和崩岸的治理等技術問題,可采取多種方法加以解決,但近年來的多項工程實踐表明,采用土工管袋技術是比較滿意的方法。表1從技術上和經(jīng)濟上對采用傳統(tǒng)方法和采用土工管袋技術進行了比較。國內外已有多項堤防工程在應用該項技術,也是目前應用最為廣泛的一個領域。表2是目前該項技術在國內外的應用情況。5建立土地廢地系統(tǒng)土工管袋在堤防工程已有較多應用,將來的發(fā)展方向是開發(fā)一種內壁阻力較小的管材,使水砂混合體能被輸送得更遠,理想的內壁是低摩擦、多孔隙。而在環(huán)境保護方面,填埋場中的應用發(fā)展目標是利用土工管袋創(chuàng)建永久性的棄置場,解決土地問題。首先將整個棄置場劃分為幾個單元,逐個充填,通過滲漏體循環(huán)降解，原來的棄置物就可以在一定的時間內被開采,制作肥料、覆蓋物等有益用料。因此,如果棄置物的來量不變、可以創(chuàng)建一個永久性的棄置場。另外，土工管袋技術在農業(yè)上的應用將不僅僅局限在禽畜養(yǎng)殖業(yè)上,將來可逐漸擴展到灌