土工管袋材料的选择与应用

土工管袋材料的选择与应用

劳动管袋是用高汗布制成的大型管袋和袋。它的直径可以根据需要改变。最大可超过5m，长10m。土工管袋最初用于围堤工程中,目前经过广大技术工作者的努力,已被应用到环境保护、农业等领域，随着人们研究的深入,其应用领域会越来越广泛。1材料基础沙浆袋这一技术开始于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,最后于1967年由丹麦AldekA.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年代得到了进一步的发展。当时用的材料是聚乙烯,并有内外两层，内层是用不可渗透的聚乙烯，外层是加有稳定剂的高密高韧机织物,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形。对于一个330英尺长、宽40英寸的袋体，充满需要3～4h。荷兰NicolonBV公司于1988年自主开发注册商标为GEOTUBE的土工袋,袋体中充填的是泥沙。目前,该公司在日本、马来西亚和菲律宾都有在建工程。2袋体充填和排水一般来说土工管袋技术分为3步:第一步是充填,采用高强度且可渗透的土工织物制造成实际需要的袋体,然后充填泥浆进入袋体;第二步是排水,由于构成袋体的土工织物有细小孔洞，它可截留泥浆中的固体物,又可排出泥浆中的水分,这样可有效减少袋体中包容物的体积，袋体可重复进行充填,直至达到袋体材料容许高度,同时排出的水可回用;第三步是固结，在多次充填和排水后,袋体中留下来的细颗粒物体将由于干燥作用会逐渐固结。3土工管袋的制作实际上土工管袋的制作非常简单,关键是要选择适宜的材料。其技术规格通常根据实际情况如土质等进行设计,确定如材料的孔径、克重、密度等参数。根据充填物的不同,土工管袋可采取单层和双层两种形式，对于双层袋体来说一般外部采用高强度的编织物,而内部采用渗透性高的编织物或非织造布。按照设计要求选择好符合要求的材料后,接着就要对材料进行缝制，因为袋体的薄弱点往往在缝接处,因此对缝制有特殊要求,目前内外层一般采用双蝶形缝制方法。袋体可根据应用的实际情况缝制成宽1～5m、长数十米的袋状。4应用4.1土工管袋处理土工管袋可应用在环境保护方面，美国、澳大利亚、日本等国都有将土工管袋应用在环境保护方面的实例,如美国处理皮革厂废水、澳大利亚处理城市污水、日本围护受到二氧芑污染的土壤系统等,我国也正逐步应用该项技术，如昆明滇池淤泥疏挖工程。4.1.1堆场富营养化预处理江河湖海港口码头等地方由于受到多种因素的污染,传统的处理方法就是去除沉淀在这些地方的泥浆,这些沉淀物会被运送到垃圾填埋场,但由于没有有效地去除这些泥浆中含有的水分,体积非常庞大,无形中增加了运输和处理成本。湖泊的富营养化控制是世界上许多国家面临的难题，而我国近20多年的经济发展也带来了不同程度的湖泊富营养化。通常外部污染是导致湖泊的富营养化的根源,而湖底沉淀物对水体释放氮、磷起到了推波助澜的作用。除了加强对外部污染的控制外,如何对湖底沉淀物进行有效处理是应该面对的问题。实践证明采用土工管袋的方法既经济又快速。将湖泊中含有污染物的泥浆充入土工管袋中,通过袋体材料本身的滤水作用,去除泥浆中的水。研究表明,充入袋体中99%的泥浆固体物会留下来,体积减少80%以上,这样袋体可以反复充填,直到达到袋体允许高度,大大缩小了废弃物的占有空间。同时从土工管袋中滤出的水，比清理进去的淤泥混液中有害元素指标减少92%～96%,完全达到了水的排放标准。4.1.2国内土工管袋技术市政污泥主要来自污水厂的污泥,这是数量很大的一类污泥。有资料显示,按照目前污水处理厂通行的处理工艺,每处理1t污水,大约要产生0.5‰～1‰的城市污泥。污水厂污泥脱水车间出来的污泥具有很强的流动性,这是因为其含水率很高,一般在75%～85%之间。污泥的高含水率大大增加了填埋场渗滤液的处理量。目前国际上大多数国家采用干化的方式来实现大规模减量,并将干化后的污泥用于建材、农用肥等方面。而目前最廉价的减量方式是堆肥,利用污泥自身有机质的发酵产生的热量进行蒸发，可以将含水率从70%以上降到30%以下,但由于占地巨大、有臭气、效率低等缺点,对于大城市来说难以应用。最彻底的减量方式是焚烧，减量至原湿泥体积的15%以下,缺点是费用高。而土工管袋技术为此类问题的解决提供了一条新途径。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,也可直接堆叠土工管袋修筑围堤,有效地将清淤和筑堤结合起来，具有堆放时间短、效率高、费用低的优点。4.1.3土工管袋技术工业污泥是指各种工业生产所产生的固体与水、油、化学污染,有机质的混合物。根据其来源,工业污泥有着非常大的差异,主要表现在其粘度、吸湿性、污染物性质、含油率、含水率、有机质比例、无机物比例等多方面。与市政污泥比较来说,具有粘度大、含油率高、无机物比例高的特点,使得其处理难度更高。而来自化学、制药工业的污泥因其高浓度的污染成分,必须妥善处置。20世纪80年代国外就有不同程度地应用土工管袋技术对工业污泥进行减量处理的实例。如核电厂的冷却水处理,可以有效去除水循环系统中大量的重金属;造纸厂的沉淀池污水处理,大大降低待处理的污水沉淀物的体积,有效节约时间和成本;另外皮革厂、化工厂等的工业污染也可使用该项技术,实践证明,不仅有效、而且成本较低。4.2畜禽养殖污染处理的技术措施禽畜养殖业作为农业的污染源,过去没有加以控制。由于传统养殖业与种植业紧密结合,而且是分散的,畜禽的排泄物最终都会送到田里,作为有机肥使用。但是近年来在城市周围兴建了许多规模化畜禽养殖场。由于城市周边没有足够的耕地来消纳如此大量的畜禽粪,使种植和养殖严重脱离。目前中国规模化禽畜养殖的污染规模已达到惊人的程度。针对这种现状,如何采取有效措施控制污染是当前亟需解决的问题。目前比较有效的方法有3个方面:用做有机肥料;作为饲料资源重新加以利用;对粪便进行发酵处理产生沼气。而能够推广并已在国外广泛应用的就是用作有机肥料。有资料显示,建一个有机肥厂投资在20万～70万元之间,一般1～2年就可以收回成本,开始赢利。但由于大量的养殖场采用水冲式清理,使畜禽粪直接进入水中,固液混合,难以分离,无法成为有机肥原料,并且使水处理成了养殖污染处理中最花钱的项目。据介绍,1t废水处理成可直接排入河道的地表水需要0.5万～1万元。而土工管袋技术能够很好地解决固液分离的问题,它可以将采用水冲式的固液混合物直接充入袋体,通过袋体材料本身的滤水作用,很容易就能将固体物截留而滤出符合排放标准的水,待固体物固结后送到有机肥料厂进行加工处理,这种方法既简单又经济，不需很高的技术水平,就可以掌握使用，有很好的发展前景。4.3土工管袋技术在河海堤的建设中有许多如河流.圩田、护岸、水下围堰和防护提,以及滑坡和崩岸的治理等技术问题,可采取多种方法加以解决,但近年来的多项工程实践表明,采用土工管袋技术是比较满意的方法。表1从技术上和经济上对采用传统方法和采用土工管袋技术进行了比较。国内外已有多项堤防工程在应用该项技术,也是目前应用最为广泛的一个领域。表2是目前该项技术在国内外的应用情况。5建立土地废地系统土工管袋在堤防工程已有较多应用,将来的发展方向是开发一种内壁阻力较小的管材,使水砂混合体能被输送得更远,理想的内壁是低摩擦、多孔隙。而在环境保护方面,填埋场中的应用发展目标是利用土工管袋创建永久性的弃置场,解决土地问题。首先将整个弃置场划分为几个单元,逐个充填,通过渗漏体循环降解，原来的弃置物就可以在一定的时间内被开采,制作肥料、覆盖物等有益用料。因此,如果弃置物的来量不变、可以创建一个永久性的弃置场。另外，土工管袋技术在农业上的应用将不仅仅局限在禽畜养殖业上,将来可逐渐扩展到灌