摘要：对热固性塑料结构盲沟的结构形式进行了简要介绍，并通过其与传统碎石材质盲沟的对比，简要介绍和阐述了热固性塑料在我国城市排水系统盲沟中的应用情况。
关键词：热固性塑料；城市盲沟排水系统；应用
中图分类号：TQ323文献标识码：A文章编号：1005－5770(2016)01－0105－04
高分子材料技术的快速发展使工程技术人员有了更多选择，进而开发出多种热固性塑料结构盲沟。作为一种新型建筑材料，热固性塑料盲沟是由聚合物形成的多种纤维制品组合而成［1－2］。其组成材料，热固性塑料的应用虽然只有几十年的历史，但其在水利、铁路、公路、市政、建筑和电力系统的使用得到广泛推广，作为塑料薄膜形态首先作为防渗材料不仅应用于城市地下隧道防渗、排水与防潮、道路路基集排水等水利建设工程，而且也多用于海岸、湖岸及河道的护坡工程。
众所周知，城市排水系统作为城市污水排放的大动脉和城市道路的重要组成部分，其排水能力和工作效率将对城市居民生活的舒适性产生直接影响，进而对保护城市生态环境、改善城市生活环境质量产生重要影响［6］。目前来讲，热固性塑料结构盲沟的结构设计形式具有足够的强度、刚度、孔隙率高和韧性耐久性，这样不仅实现了从路面路基结构内部与地下排水系统作为一个综合系统来统一考虑的目的，而且还具有反滤、排水、防渗等功能，使其已经在公路及城市建筑物地基集排水系统等道路工程的建设中得到广泛应用。
1塑料材质盲沟的简介
一般来说，盲沟又称之为暗沟，其作用是在一些排水要求高的道路路基、活动场地等城市排水系统中排除地下水、降低地下水位。工程技术人员利用先进的新材料、新工艺和新技术对热固性塑料盲沟通过加入一定比例的阻燃、抗衰老等添加剂进行重新制作，使之功能更完善，效率更高［7］。一般来讲，这种结构是由内部塑料盲沟体和外包无纺土工布滤膜两个主要部分组成。这种热固性塑料盲沟由于采用热熔一次成型技术，通过喷嘴挤压使其芯材外形呈现为三维立体网状的方便面结构，在外观上主要表现为不规则丝状的多孔材料。在城市道路路基建设过程中，这种结构由于具有独特的集排水性能，已经成为城市排水系统中集排水材料中的优先选择。设计人员往往通过铺设塑料盲沟设施并使之作为永久排水设施，并以此将渗入城市路面的积水收集、降低地下水位的侵润线及使之快速排出，这样既防止了路基的软化对楼房建筑和车辆造成伤害，又减少了地下水对城市建筑物的浮力和水压影响。由此可见，热固性塑料盲沟已成为现代城市化建设进程中不可缺少的施工结构。
2与传统碎石结构盲沟的比较
众所周知，对于传统碎石结构盲沟来讲，其主要由天然砂石料制作成实心结构而成。施工时将沟槽回填到与城市街道平面齐平状态，这样不仅在地面上看不到其踪影而且不影响城市道路的交通和美观，而且还利用碎石间的自然孔隙起到沟渠的集排水作用［8］。同时，随着科学技术的发展，也出现了由开孔的钢管或硬质塑料管、无砂混凝土管道制作的盲沟结构。传统的碎石结构盲沟在运行初期表现出良好的使用效果。但是随着时间推移，由于土层及碎石自重等结构缺陷的影响，再加上污水中淤积杂质等因素造成的不均匀沉降或因超载引起的车辆碾压因素的影响，碎石孔隙越来越小，且每况愈下，这也就使得传统的碎石结构盲沟的集排水能力逐渐变差［9］。
随着这种现象的日积月累，路基基础的路肩边坡、排水沟、路面裂缝和中央分割带等部位出现地质松软等症状，路基强度逐渐降低，从而造成路基、路面损坏，孔隙全无以致于排水系统的使用功能处于中断状态。另外，长期以来对于城市排水系统的市政工程建设中多采用碎石材质的盲沟结构设计来说，它不仅因为施工工艺繁琐、工序较多而需要经常翻修，其使用寿命也相对较短，而且施工质量难以得到有效控制，以致于造价相对较高［10］。近几年来，城市建设的速度远快于城市排水管道网络等基础设施的建设，这样就造成城市居民生活的污水量急剧增加。偶尔遇见大量污水排放时，现阶段的排水系统将面临极大压力。城市排水系统采用传统的碎石结构盲沟面临着很多问题，其详细问题如下:
1)排污量超过设计标准以致造成管道栓塞
随着城市化进程的加快，城市路面大量使用柏油和水泥进行硬化作业，并且其硬化程度所占比例日益提高，这种现象就导致雨水不能及时下渗，只能通过地表汇聚到道路两侧的排水口处进入城市排污系统，不过在雨水汇聚过程中将会夹带城市蓄水池或泵站沉淀的金属丝制品、重油黏稠油污、纤维制品、塑料毛发浮渣等杂物，这些杂物废料的混合物将降低盲沟管道的通行能力，使其不能顺畅地进行排污作业，造成工作效能降低。
2)盲沟施工质量引起的使用问题
由于盲沟一般处于土方层的下方，这样的隐蔽性工程不利于工作人员的监管和维护。具有不同素质和工作态度的施工人员将会对盲沟的施工造成极大隐患，而且如果是碎石结构的盲沟结构将会使工程监管更加困难。为了让提高城市排水系统的排污功效，使其发挥更大的作用，新材料的推广和使用使城市排水系统的施工新技术应运而生。相对传统碎石盲沟结构来说，城市排水系统采用热固性塑料盲沟的结构设计方案通过塑料结构盲沟能够快速有效地排出地表的下渗雨水和路面积水，处于干燥状态的城市路面表层结构不会因积水而导致城市路面沉陷，这样不仅对城市交通和居民生活影响很小，而且使城市路面的使用性能处于良好状态，所以说，热固性塑料盲沟的设计使用使城市盲沟排水系统的设计更加优化，这对改变传统的碎石材质盲沟设计观念起到积极的促进作用。
3热固性塑料结构盲沟在城市排水系统中的应用
为了更好地促进城市的可持续发展，城市排水系统需要采取怎样的结构设计来高质量地完成城市污水及下渗雨水的收集、运送、处理和排放任务。笔者以为，一个设计优良、运行良好的城市集排水系统对城市的健康可持续发展有着重要影响。
3.1热固性塑料结构盲沟具有的优点
相比于传统的碎石结构盲沟排水系统，热固性塑料结构盲沟解决了传统的碎石结构盲沟面临的开孔率低、集排水性能差、抗压强度低等问题，并使其集排水功能发挥到极佳状态。下面对其具有的独特特点进行详细说明。
1)结构材质的更新使其抵抗外在压力的强度和性能明显增强
由热固性塑料结构的盲沟排水系统的塑料材料构成所知，韧性强度高的塑料熔丝经过高温融结一次成型，并制作成立体网状体，这样不易变形的稳定结构设计不仅抗压性能良好，使之不易被压断或毁坏，而且其柔韧性也使其不会被上层土方压力压坏。通过试验发现，在200KPa外在压力作用下，其抗压性能比管状树脂结构的强度大到10倍以上，压缩变形率低于10%。即使外在压力超过承受负荷，其立体网状结构也会使其残余孔隙率达到一半以上，其集排水状况会保持良好状态，泄压后并能实现原状恢复，不会因为超载或其他原因导致集排水功能降低或失效。由此可见，这种塑料结构的盲沟具有经久耐用和柔韧性好的特点。
2)结构材质的更新使其呈现较高的孔隙率，进而表现出良好的集排水性能
孔隙率是一项反映材料吸水能力的重要指标，孔隙率愈大，集排水能力愈强。塑料盲沟的孔隙率因其组成纤维的排列密度不同而不同，其孔隙率可以达到75%～93%。对于这种有效的收集土层渗水的网状结构来说，通过计算和多次试验发现，其集排水能力是有孔相同截面管的5倍以上，是树脂结构网格管的3～4倍，这样良好的集排水效果使其工作效率明显提高，能够有效地收集土体中的渗水并及时汇集排走。这样的结构形式使其自身密度较小［1］，不仅便于运输和安装，还能明显降低工人的劳动强度，其作用效果远远高于传统碎石结构盲沟等其他同类产品。
3)结构材质的更新使其具备更长久的使用寿命
由耐腐蚀纤维和改性聚合物制作而成的三维立体网状结构使其具备耐老化、不降解的优点，另外添加剂的作用也使其保持永久性材质无变化的特点。
4)结构材质的更新使其对不同的土质要求表现
出良好的柔韧性效果这种轻便的结构构成可以利用良好的柔韧性使其能更好地适应周围土体的变形，这样的结构构成不会由于外在超载、地基变形和断层沉降等原因导致热固性塑料盲沟被切断而影响其集排水功能。这种柔韧性特点也使得现场施工安装十分方便，使施工效率明显加快。
3.2热固性塑料结构盲沟的实际应用情况
1)给排水及过滤作用的实现
热固性塑料结构盲沟由于其具有的强大孔隙结构，使水流沿着通道能快速排出，进而与其他排水材料共同构成水平方向的排水层系统，有利于加速土层的固结。据相关研究资料表明，在同一孔径规格的要求前提下，热固定塑料结构盲沟与砂石的下渗性能基本相当。在污水下渗推力的作用下，水流中的细微颗粒会通过盲沟出现逐渐向滤层运动的现象，与此同时，部分超细微颗粒将通过盲沟孔隙随着下渗水流被排出。从而在内部水流与外部土体之间逐渐自然形成过滤带，形成一个阻止土壤颗粒流失的动态平衡，亦即共同形成一个完整的过滤系统。
2)在土质疏松状况下加固地基的使用
目前来讲，进行土方浅层的城市排水系统铺设作业时，为了提高土方浅层的路基承载能力，增强此处路基的稳定性，热固性塑料结构盲沟的使用可以通过其较高的延展性能来提高上部土方的负荷扩散。当外在载荷比较大时，热固性塑料结构的盲沟就像混凝土里面的钢筋一样，可以减缓路基底部的断裂，延缓这种地基沉降现象，使路基变形更加和缓、均匀，而不像创痛的碎石结构盲沟一样随着地基沉降发生断裂现象。究其具体原因，可以理解为热固性塑料盲沟所具有的刚度和抗拉特性使其在疏松土质中铺设时，由于施工机械和土方的预压作用而发生一定的沉降现象，并在其局部周边发生侧向形变，进而影响到盲沟的受力状态而产生拉应力，同时高弹性模量的热固性塑料作为城市排水系统的重要组成部分，其本身结构所具有的柔韧性还对稳定路基沉降具有明显作用。热固性塑料结构的盲沟对这种沉降现象引起的地基变化产生约束，减少路基底部的差异沉降，抵消部分荷载，起到支撑外在载荷和增加路基稳定的作用。
3)在城市地铁和地下通道等特殊位置的使用
城市地铁和地下通道作为地平面下的基础设施工程，由于其含有较丰富的地下水资源，此地段设置完善的排水系统是十分必要的。对城市地铁或地下通道等特殊位置而言，因其附近土层或岩层含地下水较丰富或出现渗水现象，设计人员针对此种现象将进行防水干燥设计。此时往往在通道内部衬砌防水层，并在其底部利用热固性塑料的柔韧性设置横向环形结构盲沟，同时沿隧道方向也利用热固性塑料的柔韧性进行纵向布置盲沟作业，使之形成交叉排水网络系统，最后通过水沟排到城市排水网络中，通过此种设计可以有效地降低透过隧道衬砌的渗水量。
4)城市公园草坪等斜坡路面的排水使用
对于城市公园的斜坡草坪等一些要求排水良好的活动场地来说，铺设的热固性塑料结构盲沟应该利用这种斜坡结构尽量少挖土方，并铺设在含水丰富的地方，否则将会导致流水不畅，进而导致盲沟淤积泥土。但是若草坪坡面下部实为砂质土层结构时，应该在其下部铺设热固性塑料结构盲沟，这样不仅能够集聚水源用以保持草坪的水量来源，而且还不会导致砂质土层坡面龟裂而影响草坪美观。通过以上应用发现，这种热固性塑料结构盲沟已经成为现代化城市排水系统的独创，其产生的较好集排水功效更能明显增强城市排水系统的排水效果，这种新型材料的使用不仅能优化城市排水系统的施工工序、进而提高城市基础设施的施工效率，而且还能降低人力资源的使用成本。
4结论
在城市基础设施建设的过程中，排水系统的设计、施工及运行对城市的可持续发展具有积极作用，这直接关系到一个城市的生态环境质量是否符合现代环保要求。热固性塑料结构盲沟制造技术是综合性的应用技术，在我国城市排水系统中的应用仍处于开发推广阶段，但从最近几年的情况看，这种开发和推广无论在材质质量、性能指标，还是在设计理论和方法上，已经出现显著效果，并且其应用范围也在逐步扩大，这样不仅提高了城市排水系统的施工质量，缩短了施工工期，而且由于其长久的使用寿命还降低了原材料消耗，并达到了提高经济效益和社会效益的目的。
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作者：张智 苏炳邦 单位：青海民族大学建筑工程学院 德令哈市水利局
