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李林海:土工织物在滚河防护工程中应用的初步研

来 源:中华水网   发布时间:2011-04-17 移动版

兰考滚河防护1-20坝均采用了土工布做反滤,由于土工布是一种新型的土工合成材料,在黄河防洪工程中的应用从近年刚刚起步,所以研究其具体性能及应用中的问题颇具现实意义。

   洪水时,对常出现在背河堤坡、堤根的渗水、管涌、流土,漏洞等险情,传统的抢护方法是用砂石,梢料反滤层处理,随着新技术的研究与推广,以土工织物做反滤代替传统的砂石反滤已成为一种趋势,同时在河道整治工程有关丁坝的反滤设计中已普遍采用了土工布,有必要对其作用原理进行阐释。

一,土工布的特性和作用原理

   土工布一般由人工合成的聚合物为原料制成,其特点是重量轻,连续性好,施工方便,抗拉强度高,耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好。把土工布置于土体表面,可以有效的阻止土体颗粒通过,从而防止由于土体颗粒的过量流失引起的渗透变型,对丁坝的土胎稳定构成威胁。

二, 土工布在兰考滚河防护中的应用

  1. 土工布的选用

   根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL5225-98),所选用的土工织物必须符合该规范的反滤准则。

(1) 保土性:防止被保护土流失引起渗透变型。
(2) 透水性:保证渗透水畅通排除。
(3) 防堵性:保证不致被细土粒淤堵失效。

   对于动力作用和往复水流的情况,保护材料的保土性应符合:O95≤0-5D85(式中:O95为反滤土工布的导效孔径,单位为mm;D85是被保护土壤的特征粒径,单位为mm)。通过对兰考防护工程取土场土样的颗分实验,D85=0.038mm,因此,选取土工布的导效孔径为O95≤0.5d85=0.019mm。

    依据规范要求,土工布的透水性应符合:KG≥10ks(kg、ks为土工布和被保护土的渗透系数,单位为cm/s),筑坝土料经分析为中壤土,夯实后其渗透系数一般为ks=5x10-3—10-4,这里取kg≥5x10-3。
保护规范,要求其防堵性:当KG≥5x10-3时,GR≤3(KG为梯度比),通过计算确定其抗拉强度:纵向大于2.5kn/5cm;横向大于2.125kN/5cm,选用复合土工布较为合适。

  2.  土工布的施工

(1) 土工布的连接问题

   根据土工布的出厂规格,结合工程实际,土工布的连接采用先缝接后搭接的形式较为科学,所谓缝接是指先把土工布在场外缝合成20-30m(不含园头)的条块,要求缝接时采取《规范》中的“对接”形式,对接宽度15cm以上,缝合之后,铺设现场,块与块的连接采用“搭接”形式,搭接宽度不小于50cm。

(2) 土工布的施工顺序和方向问题

   土工布块的搭压方向,沿来水方向,上游土工布块搭压下游土工布块。
土工布的铺设方向:建议采用由下跨角起始至散抛石裹护段起点,以便于土工布搭压的顺利施工。
复合土工布的“无纺面”朝下防渗透变形,“有纺面”朝上抗拉。

(3) 土工布的施工防护问题

   在河道整治工程中,土工布的两个临界面一般都是土胎内坡和坦石(散抛)内坡,即土工布铺设完毕后,紧接着就是散抛坦石和根石的施工。所以土工布的防护问题就一跃成为施工中的主要问题。如何解决“土工布的施工防护”问题是一个新的课题,它涉及的因素较广,以下就兰考滚河防护中的施工实践浅谈几点意见。

  1. 土工布上铺设草苫进行垫层防护

   土工布反滤与传统的反滤方法相比有很多的优点,但其自身有着不可回避的缺点就是“抗紫外线能力低,如果暴露受日光照射,很容易老化,土工布铺设完毕后,紧接着是散抛坦石,石块与石块之间的缝隙在所难免,如何避免土工布受阳光直射及风雨侵蚀是问题关键所在,结合兰考当地的实际情况,我们选用了“草苫覆盖法”,这样就使土工布与外界处于隔离状态,而且基于草苫有一定的厚度和弹性又为吸收散抛石时的冲击动能,减小机械破坏对土工布构成的威胁奠定了基础。草苫的采购在当地较为便利,该措施的实施增加了工程投资,但工程质量得到了强有力的保证,事实证明这种“垫层保护”的措施是十分有效的。

  2.  改进散抛石施工工艺是解决土工布防护问题的核心

   考察以往上土工布施工中的质量事故,大多是因为散抛石施工时,砸烂土工布引发,所以深入细致的研究散抛石裹护施工工艺,加强现场施工管理,对土工布的防护将起到事倍功半的作用,在滚河坝的施工中,我们采取了如下措施:

(1) 根石和坦石的施工一律遵循“先排垒,后散抛”的原则。即先对裹护面(包括根石槽底及内外坡)进行人工石料排垒,形成有效的防护层后再进行散抛石方的操作。排垒方向:由下至上,先排垒根石槽外坡(1:1)后铺垫槽内底,再筑根石台,最后由下至上排垒坦石至坡顶。排垒厚度:要求坦面(垂直坡面)与根石台结合部位1米厚以上,坦坡排垒0.5m厚以上,槽底及外坡0.5m以上,以上根据的细化以便于施工单位质检系统进行质量控制。

(2) 铺设土工布时要求民工脚穿软底鞋,防止扭拉散气,局部应力集中撕破土工布。

(3) 散抛石操作尽量“滚抛”,避免采用“加力斜抛”,以减小对土工布的冲击。

(4) 避免散抛石施工时,局部卸石集中,造成土工布局部区域应力集中超过其抗拉强度构成损坏。

  3.  加强现场施工组织管理,使土工布防护得以有效实现。

   根据兰考段河道整治工程有关石方的经验,石料的搬运、卸放、倒石、垒石、排拣、散抛时民工的组织将是直接影响工程质量的首要因素,对土工布的防护更是如此。有鉴于此,施工之前由项目经理召集技术与质检人员会同各作业段民工负责人进行技术交流,及早预测施工中可能出现的问题,制定切实可行的措施和责任追究制度,加强对现场施工秩序的维护,使土工布防护措施得以有效实施。

  4.  土工布施工防护新技术的探讨

   综上所述,土工布防护的核心问题是如何避免散抛石施工铺设。以上着重从施工组织及工艺方面进行了探索,下面就在黄河防洪工程实践中正在或即将采用的“机械化”施工进行探讨。 转载请注明出处: https://www.chndk.com/view-9797-1.html

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