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1、土工合成材料在长江重要堤防隐蔽工程中的应用 王满兴李思慎 ( 长江重要堤防隐蔽工程建设管理局) 摘要：本文简要介绍了各种土工合成材料在长江重要堤防隐蔽工程中的应用情况、 施工方法和使用效果。同时根据土工合成材料在长江重要堤防隐蔽工程中应用的实践经 验，提出了土工合成材料用于堤防工程建设的优点及需注意的问题。 主题词：土工合成材料堤防隐蔽工程应用 土工合成材料作为一种新型的建筑材料，近2 0 年来在土建工程，特别是在水利工程 建设中在得到了广泛的应用。在长江重要堤防隐蔽工程( 指长江一、二级堤防工程建设中 的穿堤建筑物、基础加固和防渗处理、抛石固基等施工难度大、技术要求高的工程) 建设 中，累计
2、使用复合土工膜4 9 9 万m 2 ，土工布2 1 4 2 万m 2 。 1 复合土工膜防渗工程中的应用 1 1 复合土工膜的适用性及应用堤段 在长江重要堤防隐蔽工程中复合土工膜主要用以处理堤身防渗问题。部分堤身填土内 含有碎石、块石( 马鞍山江堤堤身内最大块石直径达1 3 m ) ，堤顶有高压线、通信线路等 障碍物，堤身防渗墙施工难以进行，沿堤身斜铺复合土工膜进行防渗处理，可不受这些因 素的干扰。 应用复合土工膜进行堤 身防渗处理的堤段有：岳阳长 江干堤、武汉市长江干堤、粑 。 铺大堤、同马大堤、枞阳江堤、 无为大堤、马鞍山江堤、赣抚 大堤等堤段。土工膜一般上部 铺至堤顶，下部与堤脚垂直防
3、渗墙或铺盖连接。为保证工程 的可靠性，常在堤身辅之以堤 原堤线 ，堤身填土 回U 堂 1 0 0 0l 预制砼块1 5 c o “者麓氅笋笔 趔1 1 囹 浆砌石脚槽 防渗墙 = 兰：竖 圈1 土工膜防渗典型断面圈 身锥探灌浆，典型设计断面如图l 。 1 1 土工膜的设计选取 在土工膜的选取上，主要利用渗透系数、土工膜的厚度和抗滑稳定等三项指标进行计 算选取。根据水利水电工程土工合成材料应用技术规范( S L T 2 2 5 9 8 ) ( 以下简称“技 术规范”) 中关于复合土工膜的计算要求，长江重要堤防隐蔽工程复合土工膜主要技术标 2 8 准如表1 ： 表I 复合土工膜技术指标 1 2 复
4、合土工膜的铺设施工 1 2 1 复合土工膜的铺设 复合土工膜铺设前将地上的杂物应清除干净，场地的平整度、压实度以及铺设垫层等 均需满足设计文件要求。复合土工膜的铺设一般采用波浪形松驰铺设型式，其下部般直 接铺设于堤身斜面，上部铺设l O c m 粗砂保护层和l O e m 厚砼预制板。 为便于施工，土工膜自身连接首先在室内粘接，幅宽控制在5 0 m 左右。粘接缝宽度一 般为l O e m ，并保证最小粘接宽度不小于8 c m 。在现场连接时，采用将刨光木板预垫在土 工膜下部，摊平膜体进行连接。 膜体之间的粘接采用热焊、胶接和溶剂焊接。 1 2 2 接缝检测 接缝检测严格按技术规范要求进行，检测
5、方法采用目测、真空法、充气法等；抽样按 约1 0 0 0 m z 取一试件进行抽样拉伸试验测试，要求强度不低于母材的8 0 ，且试样断裂不 得在接缝处。 1 3 复合土工膜的施工效果 利用复合土工膜进行堤身防渗，相对防渗墙防渗而言相当经济，在施工工效上也是防 渗墙施工所无法比拟的。从其近些年来的运行效果来看，降低了堤身浸润线的高度，防渗 效果明显。 2 土工织物在护岸工程中的应用 2 1 土工织物反滤 在部分堤( 河) 段的护岸工程中，土工织物铺设在垫层以下，一方面起反滤作用；另 一方面也可起到隔离作用，防止垫层砂石料与岸坡土层相互混杂，失去垫层料的结构完整 性，造成滤层失效。 隐蔽工程在护岸
6、工程使用土工织物的主要 有下荆江河势控制工程( 湖北段) 、解洲河段整 治工程、和县江堤等河( 堤) 段。典型断面图见 图2 。 2 1 1 土工布的选择 1 严 | 1 贾截诜构 图2 土工织物护坡断面图 土工布的选择在满足强度条件下，以选择等效孔径大小为主要设计依据。根据规范要 求，采用0 9 5 0 5 d 8 5 进行计算。根据长江堤防堤身土质的情况，一般选用0 9 5 小于0 1 0 m m ， 重量大于4 0 0 9 m 2 ，渗透系数在1 0 一1 0 - 2 c m s 规格土工布。 2 1 2 土工布的铺设 土工布铺设沿岸坡自下而上铺设，相邻土工布之间搭接或缝接连接。平地搭接
7、宽度取 3 0 c m ，不平地或软土地面应不小于5 0 c m 。 2 1 3 土工布的铺设效果 在工程完工后对护坡进行的开挖检查中，发现在护坡垫层下加铺一层土工布后，经过 2 。4 个汛期的运行，碎石垫层结构完整，坡面稳定。 2 2 模袋砂 模袋砂整体性及抗冲性能较强，能较好适应岸坡的变形，但遇抛锚等情况容易损坏。 对应用河段要求岸坡平缓，流速不大。在武汉长江干堤万人当段，采用了模袋砼进行水下 岸坡的防护，总工程量为7 1 0 0 0 m 2 。 2 2 1 模袋织物及充填物的选择 武汉长江干堤万人当段模袋采用无锡新海浪工业用布有限公司生产的模袋，模袋和加 筋带均为高强丙纶材质，设计典型断
8、面图如图3 ，具体技术指标如表2 。 充砂口采用同样材质的丙纶，孔径2 0 c m ，袖口长度7 0 c m 。 充填砂选用施工所在段河砂，要求d 8 5 0 1 m m ，粘粒含量不超过1 0 。 表2模袋砂模袋及加筋带材料技术指标 注：加筋带宽7 c m 。 2 1 2 模袋砂的铺设施工 模袋的充填采用水力方 法造浆充填，浆液浓度控制在 2 0 4 5 之间。施工顺序为从 下游向上游逐步施工。 根据旌工前坡面的不同 情况选定不同的施工方法，对 警；七 预制谊缺捍玳曲 辞希望层毋拍里- 糙砂垫层蒯卫 靠砌石脚槽 图3 模袋砂断面图 于水下堆石较集中的部位采用放排施工，其余部位采用水下拖拉铺排
9、施工。所谓放排施工， 即将模袋在浮吊船上按排体单元边充填边沉放。放排施工模袋尺寸为宽4 m ，长3 5 5 0 m ： 熹 萨 拖拉排施工是将排体在岸上整体充填完成后再利于浮吊船将排体拖放入江中。排体尺寸为 宽1 5 6 m ，长3 5 - 5 0 m 2 1 3 施工效果 该段模袋砂施工最大铺宽5 4 m 。模袋在充填5 天后检测密度均大于1 4 5 K N m 3 ，充填 度大于8 0 ；经过潜水员水下摸排，排体搭接良好，排体施工满足设计要求。工程至今已 运行2 个年度，从枯水期排体出露的情况看，排体完整，没有断裂、袋体也没有损坏。 2 3 模袋砼 模袋砼隐蔽工程施工共有两处，一处为无为大
10、堤汤沟段，用作水下护岸；另一处为下 荆江( 湖北) 河势控制工程熊家洲段，用作水上护坡。 2 3 1 无为大堤模袋砼水下护岸 模袋砼水下护岸抗冲能力强，工程整体性强，但自我调整能力较弱。在适用时对坡面 平整度有一定要求。 无为大堤汤沟段位于安庆小圩一大拐河段宽浅内凹岸线中上游段，主流线贴靠左岸。 该段采用模袋砼护岸，工程量约2 0 0 0 0 m 2 。 2 3 1 1 模袋砼的设计 设计选取模袋的具体型式为： 模袋砼在I 区采用无排水点砼模袋型式( N F 型) ，间距3 4 m 设中1 0 c m 透水孔，模 袋尺寸为长( 顺河流向) X 宽( 顺岸坡向) - - 4 2 0 m ，袋上留
11、有灌注口，充灌C 2 0 砼，砼 充填厚度为1 5 c m 。 区采用铰链块型，单块尺寸4 x 3 m ，不设透水孔，充填C 2 0 砼， 充填厚度2 0 c m 。典型断面图如图4 。 2 3 1 2 模袋织物及充填物的选择 汤沟段模袋砼模袋及加筋带采 用了江苏省无锡市第一毛纺织染厂 生产的高强机织土工布缝制而成，加 筋带宽7 c m 。两者技术指标如表3 ： 区褴震砼争咖 表3 模袋砼模袋及加筋带技术指标 【 堡! 塾! ! I! 里!1 充填物为C 2 0 砼，砼设计配合比1 ：1 7 4 ：3 0 2 ：0 5 2 ( 水泥：砂：石子：水) ，坍落度控制在 2 0 2 5 c m 。
12、3 1 2 3 。1 3 模袋砼的施工 首先依照绘制的地形图，根据设计要求，放样绘制模袋分块图。模袋生产厂家应按模 袋分块图组织生产。模袋按照从下游往上游，从岸边向江心的施工顺序铺设，施工时按照 设计提供的坐标准确铺放。 模袋在浮吊船上充填后沿滑道准确依次沉入江中，浮吊船沿模袋中心线向江心移动， 并不断调整滑道坡度。 2 3 1 4 旅工效果 本次模袋砼铺设长度5 1 2 m ，最大铺宽6 0 m ，施工工效约5 0 0 m Z 台班。工程于2 0 0 1 年 4 月完工，施工后通过潜水员及水下电视录像，证明模袋混凝土充填饱满，接缝密贴。工 程运行3 个年度后，从枯水期模袋出露情况看，模袋无破
13、损、断裂现象。 2 3 2 下荆江( 湖北) 河势控制工程水上护坡 2 3 2 1 工程实旅情况 下荆江( 湖北) 河势控制工程模袋织物选用锦纶和丙纶各占5 0 的土工布，其技术指 标如表4 。 表4 模袋织物技术指标 每个模袋单元宽度3 8 m ，长5 m 内分三格，模袋厚1 5 c m ，充填砼等级为C 2 0 。水灰 比不大于0 5 5 ，塌落度为2 5 2 7 c m ，最大骨料小于2 c m ，配合比为水泥：砂：石子= l ：2 2 ：1 9 ， 砼灌注按先左后右再中间。 2 3 2 2 工程实施效果 该工程于2 0 0 2 年5 月6 日完工至今，经四季的温差变化、汛期考验，效果很
14、好，未 发现有移位、滑动、破碎、断裂等情况。 2 4 土工织物一砼铰链排 长江重要堤防隐蔽工程护岸还采用了土工织物一砼铰链排进行水下固脚，主要实施堤 段包括：粑铺大堤洋澜堤段、黄冈长江干堤陈港口段、枞阳江堤唐家河一大砥含段，共计 实施约1 0 0 万m 2 。 2 4 1 土工织物砼铰链捧的适用性 砼铰链沉排最早运用于美国密西西比河。8 0 年代初长江武汉天兴洲曾引进该技术护 岸，运行长达2 0 年，效果良好。但因造价较高未予推广。考虑到砼铰链排虽一次性造价 较高，但运行年份长，其综合经济费用还是不高的。隐蔽工程在部分新护段或历史抛石量 较少的河段应用了该技术，并在砼排体下加铺土工织物防止砼板
15、之间约1 5 c m 的空档被水 3 2 流冲刷。其主要优点是整体性和柔性好， 经常性的维修加固。适用于河岸冲刷较严 重的河段。 2 4 2 土工织物的选取 选择土工布主要考虑其反滤性能、耐 磨性能、干湿抗拉强度等指标。一般在排 首到平均枯水位之间的水位变幅区内铺 放无纺布，为避免系排梁基础不被淘刷和 水位较低时土工布日晒老化，在无纺布上 加铺一层1 0 e r a 厚的碎石后盖排；在水位 护冲能力强，能较好地适应河床变形，且不需要 图5 土工织物一砼铰链排断面图 变幅区以下铺涤纶布，在涤沦布上直接盖排。设计断面图如图5 。以黄冈长江干堤为例， 其选择无纺布和涤纶布性能指标如表5 、表6 。
16、表5 无纺布性能指标 单位质量0 9 5抗拉强度( 经、纬向) c B R 墨破强薯鬈产 2 5 0 9 m 0 2 5 m m2 3 6 N 5 c m 、4 8 8 N 5 c m1 3 2 K N7 9 1 0 1 表6 涤纶布性能指标 织物密度( T Xw )孔径抗拉强度( 经、纬向)C B R 顶破强渗透系数 树10 c m r a i nK N 5 c m度( c m s ) 1 8 8 4 X1 6 6 3O 。t 1 9 O 2 91 6 3 、0 8 2 90 9 3 8 K N6 4 X1 0 。1 2 4 3 无纺布的沉放施工 水位变幅区以上部分人工铺设，铺设后无纺布上加铺碎石。相邻土工布块搭接3 0 c m 。 坡顶伸入系排梁下8 0 e r a 锚固。 水位变幅区以下将单无排体与土工布连接后一起沉
