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1、合成高分子材料在水工和海工建筑物中的应用第1O卷第2期河海大学科技情报1990年6月合成高分子材料在水工和海工建筑物中的应用谢年祥(河海大学)摘要台成高分子材料自三十年代问世以来应用越来越广泛.河海大学积搬开展台成高分子材料在水工和海工建筑物中的应用研究,韭取得重大进展.本文就河海大学在聚烯烃整治建坑材料土工织物与砂垫层复台加固软土地基,sPB系列塑料排承板,玻璃钢钢丝网水记复台材料聚台物静骥防渗等五个方面的研究进展进厅综述.关键词:台成高分子材料;永工建坑物t海工建坑物;河道整治I土工薄虞;土工织物:砂垫层软土地基:地基加固;地基防渗;聚台物;塑料板:玻璃钢钢丝网;综述自从3O年代合成高分子
2、材料问世以来,由于它的某些优良的建筑性能,以及价格逐渐降低,一些传统的建筑材料如水泥,金属,木材正日益受到它的挑战.合成高分子材料在水工,海工等建筑物中的应用,是水工,海工,土工,施工,结构,建材等学科根据各自的特点,按不同的要求而进入这一领域的.高分子合成材料的日益广泛应用充分体现了这种新材料的生命力.本文从以下几个方面对河海大学在合成高分子材料在水工和海工建筑物中的应用研究进展情况分而述之:(1)聚烯烃整治建筑材料;(2)土工织物与砂垫层复合加固款土地基,(3)SPB系列塑料排水板j(4)玻璃钢钢丝网水泥复合材料及其它,(5)聚合物薄膜防渗.(一)聚烯烃整治建筑材科聚烯烃用作河遭整治材料在
3、国外是近二三十年的事.河海大学在参加长江口整治的研究工作中,鉴于长江口水深浪大,应用传统的梢石料工程量大,不仅投资巨大,且运输能力也承受不了.为此从七十年代开始将工厂生产的聚烯烃引用于整治建筑物,进行了网坝,人工水草和编织袋充泥筑坝的几种形式的试验研究.应用聚乙烯或聚丙烯丝编结成网,设置于河道或海岸边滩,深泓等处,减缓流速,促进水流(或潮流)中挟带的泥沙落辩,为围垦创造条件,或改变水流结构,刷深航道,淤高边滩,改善航行条件.经过在沪,苏,皖,浙四省市海岸及河道中的实践检验,取得了理想的效果.经过反复试验,取得了在深水中应用浮网坝和在边滩浅水中使用桩网坝,以及结合具体条件,可选用桩,权或坠体固定
4、网体的结构型式.7O年代国外巳进行了人工水草缓流促淤的现场试验.河海大学于1977年和1985年分别研本文执笔:谢年祥.呼延如琳.俞仲泉.刘寒牵.魏震木,束一鸣.37铷f,仃化和物11法发泡旧容重达0.,ig/cm的人工水卓丝.经过在启东海滩,长r口漕泾和九江?的!场检验,证_11它们都能起一定的缓流促淤作用.但由于试用水草的河道或海的流速都较太,水草的浮力和刚睦不足以充分抵御,致使流速增大时水草即伏倒于床面,效果不够理想.两种水草中以物理发泡的刚度较大,尚能抵御lm/s的流速.为此,需进一步研溅能抵御大流速的水草.应用聚丙烯赢缝编织袋充泥筑坝,主要问题是材料老化.1029年河海大学与南京旭日
5、塑料厂台作研出碳黑抗老化的痛丝编织袋,能在长江口自然环境下延长寿命达10年,经过石洞口电厂灰坝和汉江丁坝应用编织袋充泥筑坝的实践,证明编织袋充泥或装土筑坝都是可行的.为避免充泥在水流和风浪冲击下漏失,表面须用块石防护,为此需进一步研制适应各种颗粒组台的编织袋.(=)工织物与砂垫屡复台加固软土地基土工织物是以丙纶或涤纶锦纶等为原材料加工制成的有纺织物(编织布)或无纺织物.它是近十多年来使用的一种新型软基加固或加筋土材料,对于海堤软基的加固,自1983年以来先后在深圳赤湾港防波堤,北仑港电广灰坝以及青岛前湾港防波堤系工程中采用聚丙烯织编布获得成功.1083年河海大学在深圳赤湾港防波堤工程的设计和试
6、验研究中,提出了士:亡织物与砂垫层复合加固软基的新方法.赤湾港防波堤为建造在8-I2m厚的淤泥地基上的抛石堤,淤泥呈流塑状态.堤基处理采取了局部清淤,抛砂垫层,在局部堤段的砂垫层中间铺设一层土工织物.实践表明,采取了土工织物与砂垫层复合加固的措施,既改善了地基变形,使堤轴线附近的最大沉降有所减少,堤轴线两侧的沉降略有增大,因而调整了不均匀沉降,减少了地基的水平位移,又提高了地基的稳定性.这是因为土工织物与砂垫层相接触,其界面特性较好.赤湾港防波堤的土工织物在防渡堤软基处理的应用已获交通部1089年科技进步三等奖又如厦门东渡港二期煤码头驳岸工程建造在1618m厚淤泥地基上的抛石堤,愿设计拟采用袋
7、装砂井预压加固地基方案.鉴于在海上打设袋装砂井施工相当困难,又缺乏施工机具设备.1988年,对该工程提出了土工织物与砂垫层复合加固的处理方案.此方案不仅施工简便,能i【i足地基稳定和变形的要求,且可节省1/8的工程造价.为了研究土工织物与土共同作用下的拉伸和摩擦特性,1088年河海大学研制了一种DJS一多功能剪力仪.它可醴以(1)进行土工织物的拉伸试验测定其应力应变曲线(2)进行土工织物与填料接触面之间的摩擦特性试验,(3)进行土工织物的蠕变应力橙驰试验,测定土工织物的强度一变形一时间关系.试验可模拟土工织物在工程实践中的受力情况,测得的数据能反映土工织物与土共同作用下的特性,从而适用于工程实
8、际.(-)SPB系列塑料撵水板用塑料板排水是对软土地基和超软土地基进行加固的一种有效方法,从60年代后期开始在国外广为应用.河海大学于1079年在国内首先开始了这项技术的研究.1981年,在南京塑料研制厂的协作下试制出我国第一种塑料排水板sPB一1型塑料排水板.1082年至1084年,与天津港务局,交通部第一航务工程局合作在塘沽新港进行了我国第一个用SPB-1型塑料排水板预压法加固软基的实验工程,取得了成功.实验证明其排水效果相当于直径7c111袋装砂井预压加固地基的效果,而造价一般可节省1O以上.1982年12月江苏省及南京市对SPB一1系列塑料排水板进行了技术鉴定,鉴定认为,河海大学在这方
9、面的研究填补了我国应用38此项技术的空订.j此基础,I删定了南京sPI一1SPB一2型排水板质量标准,为此获南京市1987年科技进步三等奖.自1982-1984年塘沽新港采用塑料排水板预压法加固软基实验取得成功以来,仅天津塘沽新港东突堤,深圳皇岗口岸工程,广州珠江口电厂堆场,京津塘高速公路,广深珠高速公路等工程的软基加固先后用塑料板排水预压加固的面积已达200万m以上,应用的塑料排水板已达2000万延米以上,其中7O%为SPB一1和SPB一1B型,国内目前最大的加固深度迭20m,最近交通韶第四航务工程局已将SPB一1B型排水板应用到孟加拉国吉大港的软基加固.目前由河海大学研制的SPB系列排水板
10、共有三种型号,经多个工程应用证明其性能优于某些国外同类产品.此外还和郑州机械设计研究所合作研制成接地压力仅为0.15kg/cm的cR一11ogc地插板机.另外,我们还对排水板的材料性能,排水机理和加同技术,施工工艺等进行了研究,建立了一套较完整的塑科板性能测定仪器,装备了现场用的观预设备.先后承担了一些工程的现场试验和所用塑料排水板的性能检测,为保证工程质量作出贡献.(四)玻璃钢钢丝网水泥复合材料厦其它钢丝网水泥是一种高强薄壁结构材料,与传统的钢筋混凝土相比,它具有抗裂性好,强度高等优点,40年来,在国内外日益受到重视,得到迅速发展.1960年,河海大学首先研究了将钢丝网水泥制品应用于水工闸门
11、上,设计了承受双向水头的钢丝网水泥密肋圆拱门,这在国内外是首次.此门与同跨度的弧形闸门相比,节省钢材4O左右,而门重仅增加2O%.由此开始了钢丝阿水泥制品在水利工程上的应用研究.1966年,河海大学接受江苏省水利厅邀请,全面指导了越闸钢丝网水泥扁壳闸门的实验研究工作,此门成功地应用于越闸上随后这一新门型迅速推广到全国.钢丝网水泥存在耐久性不高,因受裂缝宽度限制而使材料强度不能充分利用以及很薄的砂浆保护层在施工时很难控制等缺点,针对这些缺点,河海大学又研制了玻璃钢钢丝网水泥复合材料.此种材料应用于滁河闸,至今近2O年仍完好无损,其成果已写成论文被邀在钢丝网水泥第二届国际会议上宣读,并编入该会议论
12、文集和发表在有关刊物上().此顼成果还获得水利电力部1986年科学技术进步四等奖.近年来我们已研究成8种配方的玻璃钢材料,可根据不同复合对象(钢,钢筋混凝土等)环境(海水,淡水,大气),功能(抗冲刷,建筑等级)分别采用.尤其是对于金属结构不必喷砂除锈就可复合,与目前公认为先进可靠的喷锌,喷铝方法相比,具有界面除锈简单,耐久性好,造价低,以及可根据结构需要采用不同颜色等优点.现已被葛洲坝泄水闸,北京永定河闸,江苏滁河闸,杨家湾船闸等建筑物采用,应用于河南淮河大棱槽时,除达到对原漕身补强,防老化的功能外,还因表面糙率低而增加流量2O%.(-W.)聚台物防渗薄膜聚合物薄膜用于渠道,小水库防渗,在国外
13、已有40多年历史,用于中高水头的土石坝,围堰防渗也已有一二十年.国内仅有用于12m高的小土石坝.河海大学对土石坝防渗及围堰防渗的新结构新材料进行了深入的研究.针对长江三峡枢纽工程高85m的三期上游围堰提出了加筋氯丁橡胶上游面斜铺与中央防渗两种防渗结构型式,芷对加筋氯丁橡胶的深水施工新工艺,材料的物理力学性能试验以及土工膜中央防渗结掏的理论分析方法进行深入的研究,从多方面较全面地论证了土石工程量迭000万m.(其中水下工程量为420万m)的三峡三期上游围堰能在一个牯水期建成,不仅安全可靠,技术E可行,而且比钢板桩防渗方案能节省391t30-tsooJj无,最煎要的是能俅:;三峡恒缅旧划发l毡与航
14、运,预训?年的收益可选10亿羌以上.研究成提出的一整套:躜深水施r新亡艺可简述为首先蒋通航导流明渠中预埋既能适应折叠又能适应浮起定位的整帽土工膜,截流后由充气浮袋将士工膜从深水中携起监固定于舟桥上,dj舟桥上的皮带机进行分区深水抛填,10天印可完成水下防渗结构的施工,转八水上干填施:.新工艺中包括土工膜的锚固技术,深水中整幅土工膜的形状尺寸设计方法折叠预理方法,保护锕盖板锁定技术,浮袋充气携土工膜浮起蓝定位于舟桥牵引扦上的技术,舟桥上架设皮带机进行流水线式深水分区抛授的技术等全套技术措施.在国内尚无试验规程的情况下,对三峡三期上游围堰所采用的锦纶帆布氯丁橡胶(一布二胶)和锦纶丝布氯丁橡胶(二布
15、三胶)作了应力应变,蠕变,撕裂试验和断裂韧度计算,抗水压击穿,渗透,碎石顶穿,胶接工艺大气及水中老化等试验研究,监使试验条件尽可能符合土工膜在实际工程中的运行情况.较全面地揭示了氯丁橡胶类土工膜的性质,在工膜中央防渗土石坝的结构理论分析方面,提出了将士工膜剖分为柔索单元与坝体土石材料四边形单元作为一个整体进行分析的有限元应力应变计算方法,可同时分别得出坝体与土工膜的应力,变形.通过三峡三期上游围堰土工膜中央防渗结构的有限元分析,得出中央防渗土工膜在土石坝内的工作是安全的结论.目前正在进行三峡三期围堰土工膜上游面倾斜防渗结构的结构型式施工工艺,材料试验及理论计算的研究,防渗村科为两层无纺型土工织
16、物夹一层聚氯乙烯的组合式土工嚷.此外还为小浪底土石坝底部用聚台物薄膜代替混凝土防渗方案,进行了薄膜与粘土间的摩擦系数,接触冲刷等界面性能的试验.近几年国内已有融下几个工程采用了河海大学建议的聚合物薄膜防渗方案:(1)青海黑石山水库,副坝高15m,选用再生橡胶薄膜斜铺防渗,工程已建成:(2)广西柳州地区田村水库,坝高44.6m,选用聚乙烯薄膜中央防渗(即将竣工),(3)福建水口水电站二期围堰,堰高42.55m,上部24.55m选用组合式聚氯乙烯薄膜中央防渗(在建),(4)甘肃酒泉地区夹山子水库,坝高40余111,选用聚乙烯斜铺及库盘防渗(在建).参考文献1呼延如琳,网坝在实践中的作用和效果,江苏
17、水利科技,1980年第4期2呼延如琳,应用织物研制新型整治建筑物简介,河海大学科学技术成果选编,河海大学,1984年7月3呼廷如,合成纤维在整治建筑物上的应用,交通部水运工程技术情报网,1985年12月4俞仲泉,李少青,土工织物加固堤基的离心模型试验,岩土工程,1989年第1期5俞伸泉,顾家龙,应用土工织物加固海堤软基的工程实饲,河海大学,1989年.7月6俞仲泉,顾家龙,深圳赤湾港西防波堤基处理及稳定分析,河海大学,1986年7月7俞仲泉,顾家龙,土工织物与砂垫层复合加固软基,河海大学,1989年1月8刘家豪,塑科板排水预压加固软基技术在我国的应用和发展,河海大学科技情报,1987年第3期9
18、刘家豪等,垂直排水的质量标准(荷兰),软基处理技术研究资料(第三集),河海大学施工教研富,1987年4O10曾希庭,刘家豪等,塑料板排水法姗同软姨的试验研究报告,天津软土地基,天津,天津科学技术出版社,1987年El1魏震木,玻璃锕钢丝网水泥复合材料的研究及其在建筑工程中的应用,混凝土与水泥制品,1985年第1期12WeiZhenmu(魏震木),AResearcfiOnGlassFibreRein(arcedPlasticFarr0cnf(GRPF)andItsAOOZicationinIrrigationEngineering,13魏震木,开拓玻璃钢在水工建筑上的应用研究,钢玻璃杂志,198
19、3年第l期E14魏震东,水工金属结构的复合防腐蚀ElS魏震东,玻璃钢钢丝网水泥复合材料研究,玻璃锕复合材料,1986(增刊)16魏震水黄孟生,钢丝网水泥力学性能研究,河海大学,1989年第5期17顾淦臣,土工薄膜防渗结构述评,河海大学,1988年第1期(增刊)E18束一鸡顾淦臣,土工薄膜防渗新结构及其深水施工可行性研究,河海大学,1988年第1期(增刊)E193束一鸣,顾淦臣,土工薄膜中央防渗土石坝有限元分析,河海大学,1988年第1期(增刊)20蔡跃渡谢年详,梁正平,加筋氯丁橡力学性能及胶接工艺试验研究,河海大学1988年第1期(增刊)21顾淦臣,土工薄膜在坝工建设中的应用,承力发电,198
20、5年第l0期22HaXO,HENeIson,J.R.,Nancy,A.FactOTSinthDurabfofFoly-垅断icembTan8Liners,IntrndtariafConf.onGeom6nbTon6s,Denver,USA.198423Labre,Loudiere,D.,DsignofFfDamsIncludingAG8am.,Interna.Conf.onGeom,Denve,USA.198424Girard,H,LoudieIe,D.Gourlot,J.SpillemaeckerP.M.,Tisserand,C.,ThaFrenchxperiencofGom.inFZJDams,Interna.Conf.OnGeom.,Denve,USA,198425tonesR.M.着(朱瞬龄等译校),复合材料力学,上海,上海科技出版社,1981年E26RallsK.M.,CourtneyTHwal1ffJ.着(范玉殿等译),材料科学与材料工程导论,北京,科学出版社,1982年_t一.一-.
