土工合成材料在除險加固時需注意和解決的幾個問題

關　建

在汛期搶險的材料應用上，土工合成材料具有整體性強、搶險速度快，適應性強、儲運方便等優點，但在長期實踐中，也出現了一些需要認真注意和解決的問題。

1土工合成材料做堤后反濾時應注意的問題

1.1土工合成材料做堤后反濾時應遵循的準則

1.1.1保土性：防止被保護土流失，引起滲透變形。

1.1.2透水性：保證滲透水通暢排除。

1.1.3防堵性：保證不致被細土粒淤堵失效。

當土中水流過土工織物時，水可以順暢穿過，而土粒卻被阻留的現象稱為反濾或叫過濾。當土中水從細粒土流向粗粒土或水流從土內向外流的出逸處，需要設置反濾措施，否則土粒將受水流作用而被帶出土體外，發展下去可能導致土體破壞。土工織物可以代替搶險中傳統采用的砂礫等天然反濾材料作為反濾層。用作反濾的土工織物一般是非織造型無紡土工織物，為避免淤堵也可用織造型土工織物。

1.2反濾和淤堵

1.2.1反濾以往的直觀概念都認為土工織物起反濾作用，等同于過篩作用，后來的研究和應用實踐卻證明土工織物所以發揮反濾功能主要是由于它具有促進天然濾層形成的“催化”作用。另外當土工織物作為反濾層而長期作用時，有淤堵現象。

1.2.2淤堵。土工織物中的孔道被堵塞，過水面積減小，滲透性下降的現象稱淤堵。形成淤堵的原因可分為機械淤堵、化學淤堵和生物淤堵。一般情況下，機械淤堵為主要形式。機械淤堵是土體中的細顆粒隨水流進入土工織物孔隙中，并停留其中，隨時間增長，停留的細粒愈來愈多，織物的透水性越來越小；化學淤堵是由于滲流水中的各種離于，受化學作用形成不溶于水的化合物，如碳酸鈣(CaCO₃)、二氧化鐵(FeO₂)等，停留于織物孔隙中，減少水流通道從而降低織物的滲透性；生物淤堵是土體或土中水內的藻尖、菌頭微生物的有機質在織物孔隙中滋長繁殖，堵塞孔隙所造成。淤堵對織造型和非織造型土工織物有著不同影響。織造型織物孔口通道單一，管狀通道間不連通，故孔口或通道內任一處被堵塞，整個通道即不暢。針刺非織造土工織物(簡稱針剌織物)則兼有垂直和水平結構，而且它們之間是相通的，織物孔隙呈迂回樹枝狀的立體結構，水分進入后即可相互串道，所以即使大部分孔隙被堵塞，仍可保持相當的透水性。針刺織物用于粉土堤防反濾易發生淤堵，這在國內外已有報道，所以針刺織物用于粉土反濾要慎重。

2土工合成材料做堤前防滲應注意的問題

要做好滲透破壞的除險加固工作，需從以下幾個方面入手①了解滲透破壞屬于哪能種類型，并分析其形成的原因；②根據滲流控制原則和具體的工程地質條件，選擇經濟合理的除險措施。

2.1土工膜做堤前截堵應注意施工應力的問題

土工膜是防滲主體，除要求有可靠的防滲性能外，還應該能承受一定的施工應力和使用期間結構物沉降等引起的應力，故也有強度要求。土工膜的強度與其厚度直接有關，在汛期應用土工膜防滲時建議厚度應在0.3～0.5mm。

2.2防止下滑

單一土工膜表面光滑，摩擦系數小，鋪在坡面上要考慮下滑的可能性。為此在堤防坡面較陡的情況下，盡量選擇復合土工膜，其表面的非織造土工織物與土的摩擦系數要比單膜的大得多；也可以將單膜加上紋路以增加糙度；也可從鋪設方式上著眼，例如：采用鋸齒形、臺階等形式鋪設，可取得良好的搶護效果。

2.3土工膜做防滲體應有下墊層

下墊層鋪在土工膜的下面，有雙重功能：①排除膜下的積水、積氣，確保膜的穩定：②保護土工膜，下墊層對土工膜起支持層的作用，使其不受支持層的破壞。如果土工膜直接放在坡面上它會被坡面上的草根等物刺破。試驗研究證明，0.25mm厚的聚乙烯土工膜鋪在級配良好的砂卵石墊層上，作用水頭達到200m，土工膜也沒有破壞，這表明膜下墊層的狀態對膜的安全致關重要。

2.4要有支持層

土工膜是柔性材料，必須鋪設在可靠的支持層上，它可使土工膜受力均勻。除上述的下墊層外支持層還可采用級配良好的壓實土層，粒徑應根據膜厚來選擇。

2.5要有防護層

防護層是與外界接觸的最外層，是為了防御外界水流或波浪沖擊、風化侵蝕和遮蔽日光紫外線而設置。通過搶險工程實踐可知，暴露在陽光下的土工膜僅100個日照后功能可下降1/2。所以在汛期多采用土袋或襯砌做防護層。

3土工合成材料做堤前防風浪沖刷時應注意的問題

土工合成材料主要有無紡土工織物、織造土工織物、土工膜，汛期用土工膜作防護材料時應按險情具體情況正確選用。

3.1土工膜直接鋪設在堤坡面上防風浪

土工膜與坡面的摩擦系數較小，有滑動的可能性，對其穩定性應采取措施：土工膜是聚合材料，紫外線直接照射會引起降解等破壞作用，故應盡早覆蓋保護，大面積鋪設時易隱蓋險情。汛期緊急時刻采用土工膜作堤坡面防風浪沖刷效果甚佳，但由于土工膜面積大易隱蓋險情，所以要重視觀察。土工膜直接鋪放堤坡面會助長風浪爬高，應警惕漫堤。

3.2土袋防沖刷

土袋是織造土工織物縫成的袋體類似于草包，內填土料，汛期應用土袋防風浪沖刷。可用土工膜做袋，也可以用編造織物做袋，袋內可裝沖填土也可裝沖填江砂。

防護用的土工織物應符合反濾準則和具有一定的強度。由于要受到往復雙向水流作用，為保證細土粒不流失，對織物應有更高的反濾要求，強度應注意抗拉強度或頂破、撕裂強度等。