土工織物在堤防及渠道工程中的應用

周福華，姚輝勇

（1.濟寧市水利工程施工公司，山東　濟寧　272100；2.南水北調東線山東干線有限責任公司，山東　濟寧　250001）

土工織物在堤防及渠道工程中的應用

周福華1，姚輝勇2

（1.濟寧市水利工程施工公司，山東濟寧272100；2.南水北調東線山東干線有限責任公司，山東濟寧250001）

結合南水北調柳長河渠道防滲、西葦水庫主壩加固等工程，對土工織物的防滲、加固作用進行分析，提出了土工織物材料的施工工序，并對土工織物的防滲加固效果進行了分析，為類似的工程施工提供借鑒。

南水北調；土工織物；渠道防滲；主壩加筋土

土工合成材料功能較多，可用于過濾、排水、隔離、加強、抗拉、防護、防滲等。在水利工程中也有較多的應用，針對水利工程建設過程中對防滲的要求，研究土工合成材料防滲特性及其工程中應用具體問題，結合南水北調柳長河施工現場以及西葦水庫主壩加筋土施工技術，分析了土工織物在水利工程防滲、加固中的主要作用，闡明了其應用設計理念及施工技術，對加快新型土工材料的推廣應用，對提高水利工程建設的經濟和社會效益，具有重要的指導意義。

1　土工織物防滲作用

土工織物作為防滲材料，具有防滲效果良好，自重輕，施工簡單，造價低，方便運輸的優點。在水利工程中主要應用于堤壩的防滲斜墻或心墻，透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻，各種壩體的防滲體、渠道的襯砌防滲、隧道和堤壩內埋管的防滲和施工圍堰的防滲。土工織物容易因日光紫外線照射而降解或破壞，故在儲存、運輸和施工等各個環節，必須時時注意封蓋遮陽，特別是在施工過程中，應盡量縮短其外露時間，原則上應隨鋪隨用土覆蓋。

2　土工織物工程應用實例

2.1工程概況

1）南水北調柳長河工程概況。柳長河位于東平湖新湖區的西部，是東平湖新湖區排水、灌溉的一條重要河道。柳長河輸水結合航運工程開挖整平后首先鋪設聚苯乙烯保溫板，再鋪設復合土工膜，最后澆注混凝土板。聚苯乙烯保溫板鋪設厚度為3 cm；復合土工膜采用一布一膜，布采用300 g/m2；防滲膜采用聚乙烯（PE）膜，厚度0.3 mm；現澆混凝土板平面尺寸為300 cm×300 cm，板厚15 cm，采用C25混凝土，抗滲等級采用W6，抗凍等級采用F150。該項目土工織物涉及到土工膜渠道防滲。

2）西葦水庫主壩加固工程概況。西葦水庫位于淮河流域南四湖水系白馬河支流大沙河上，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電及漁副業生產的大（2）型水庫。工程主要由大壩、溢洪道、放水洞、水庫管理設施等組成。大壩全長6 010 m，壩頂寬度6.0 m，壩頂高程111.82 m。在主壩加固壩頂碾壓中采用土工格柵加筋壩肩。

2.2土工織物的選擇

土工織物除滿足強度高、密度大外，還要滿足：

1）擋土準則。為了避免顆粒從土工織物的孔隙中流失，發生流土和管涌現象，要求土工織物的等效孔徑小于土料的特征粒徑。

2）滲透性準則。為了使滲透水流更加流暢，需要保證土工織物的滲透系數不小于被保護土料的25倍。

3）強度準則。土工織物必須具備一定的抗拉強度、斷裂強度、延伸率和CBR頂破強度。通常用單位重量、厚度、均勻性等物理性能，來反映土工織物的綜合指標。

2.3土工織物加筋層布置

1）總加筋力確定。確定原滑動面所需的總加筋力Ts，按下式計算：

式中：Ts為單位坡長需要的總加筋力，kN/m，作用于H/3處；Fsr為工程處理后所要求的安全系數，取1.3；Fsu為工程處理前壩坡的安全系數，取0.91；Md為滑動圓心的滑動力矩之和，kN/m；D為加筋力Ts的力臂，m，此處D=R。代入有關數據，計算得Ts=129.6 kN/m。

2）加筋力分配。為了使施工后的土工織物均勻受力，沿高度將總加筋力Ts劃分為底區、中區、頂區3區，底區Tz1=Ts/2；中區Tz2=Ts/3；頂區Tz3=Ts/ 6。代入有關數據得：Tz1=64.8 kN/m；Tz2=43.2 kN/m；Tz3=21.6 kN/m。

3）土工織物間距和層數確定。要確定各區所要加筋的層數和間距，需要以各區土工織物所要承受的拉力為依據。經計算，底區層數為3.43層，取4層；中區層數為2.3層，取4層；頂區層數為1.15層，取2層。由此得到底區間距為0.5 m，中區間距為1.0 m，頂區間距為2.0 m，土工織物加筋層共10層。

4）其他措施。為了達到抗拔需求，在土工織物的錨固段需要設置直角錨，一般斷面尺寸設置為0.4 m×0.4 m。

鋪設后的土工織物，每一層土工織物的圓弧形表面是新老邊坡土之間的接觸面。因為新老邊坡土之間的變形差異，會使接觸面上的c、φ值顯著降低，甚至接近于零，形成新的最危險滑動面。為了避免壩體表面的滑動，在每一層土工織物的錨坑中設置由新鮮松木制成的錨樁，直徑15～20 cm，長2.5～3 m，間距2 m，上面預留0.5～1.0 mm新填土塊，以便能量轉移到壩體深層。

為了提高滑坡體內的總體水平抗滑性能，在擋墻內、外分別設置直徑20 cm，長5.5～6.5 m的二排抗滑樁，打入所有地基巖（土）體中。

2.4施工工序

1）施工工序流程。清理基建面→人工鋪設土工織物→搭接、綁扎、固定→攤鋪上層壩基土→碾壓→檢測。

2）基底處理。精確放出壩基邊坡線，為了保證壩基寬度，每側各加寬0.5 m，清除基底以及打抗滑樁分區開挖到滑體底部邊界后，在鋪設墊層之前將其基底整平并清除雜物，把晾曬好的基底土進行整平后用振動壓路機靜壓2遍，再用震壓4遍，不平整的地方人工配合整平。

3）鋪設土工織物。鋪設土工織物底面應平整、密實，一般應平鋪，拉直，不得重疊，不得卷曲，扭結，相鄰兩幅搭接約20～30 cm，并沿壩基橫向對土工織物搭接部分每隔1 m用8號鐵絲進行穿插連接，每隔1.5～2 m用U型釘固定于底面。

4）鋪土以及夯實。鋪設好土工織物后，開始鋪設30 cm左右砂礫料，把砂礫料運至壩基一側，由推土機或裝載機向前趕推，禁止兩側向中間填筑和推進，禁止機械碾壓未填筑砂礫料的土工織物，保證土工織物平整。

5）錨固及翻卷織物。整平坡面，首先使填土達到設計要求鋪土厚度，在進行鋪土時將預留在坡面外的土工織物錨固于其中，沿坡面向上拉平。在坡面織物上鋪設保護層，進行邊坡防護，每次測量出鋪設的邊線，每側保證邊坡修整后土工織物埋入邊坡內，避免破壞土工織物。

3　結語

在土工織物解決堤壩防滲工程中，土工織物材質和表面防護是需要解決的關鍵性問題。土工織物的堤壩加固施工工序主要包括：清基及打抗滑樁、鋪設織物、鋪土及夯實、翻卷及錨固織物，通過對堤壩加固進行土工織物的設計、施工和運行管理，取得了較好的堤壩加固效果，對類似的水利工程防滲加固施工具有指導和借鑒意義。土工織物等新型土工合成材料的工程應用目前處于探索階段，仍需要更進一步深入的研究。

［1］蘇少麗.土工合成材料加筋土擋墻在河涌整治中的應用［J］.廣東水利水電，2013，（07）：81-84.

［2］蔣學行，李翠玲，李曉紅，呂軍.南水北調中線干渠復合土工膜防滲施工接縫問題［J］.南水北調與水利科技，2011，09 （06）∶16-18.

（責任編輯遲明春）

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1009-6159（2016）-08-0029-02

2015-12-31

周福華（1976—），女，工程師