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1、前言

正值汛期，各地堤壩工程險情迭出。在汛期中如何針對不同的險情應用土工合成材料進行搶險防護是一個急需解決的問題。

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮加強或保護土體的作用。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料等類型。土工合成材料不僅具有較高的強度。而且具有抗沖、耐磨、耐腐蝕和重量輕等特點。

我國在利用天然纖維材料和織物進行防汛護堤、搶險、堵口方面已有很久的歷史，但利用土工合成材料來防汛搶險還是一項新技術。隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展和對土工合成材料功能和特點的逐漸認識、研究、土工合成材料將越來越廣泛地應用于水利水電工程的搶險等工程中。

2、防汛、搶險的傳統(tǒng)材料和土工合成材料的特點

堤防、涵閘等各類建筑物的安全渡汛主要采取兩個層次的措施：第一是防護，就是避免險情發(fā)生；第二是搶險，即一旦險情出現(xiàn)，要迅速采取有效措施消除險情。防汛、搶險最常用的傳統(tǒng)材料主要為土料、砂料、石料以及草袋、麻包等，它們作為防汛用材已歷史悠久，效果良好，仍然是當前防洪、搶險的主要材料。這些材料雖然有來源廣、數(shù)量多能就地取材等許多優(yōu)點，但也存在重量重、體積大、運輸困難、施工勞動強度大、施工速度慢、工程質量不易保證等不足。

土工合成材料中的土工織物一般都具有較高的強度，單位質量輕、透水性強、防腐及耐磨性好的特點，同量它還具有以下幾方面的功能和作用：

（1）排水功能：土工織物能截斷與匯集土體中的滲水，并能將滲水沿垂直織物平面或平行織物平面排出土體；

（2）反濾功能：由于土工織物構造上的水力學特性，在它排出滲水的同時，能攔阻土體顆粒不被帶出；

（3）隔離作用：土工織物可能把不同性質或不同級配的土石料隔開，以免互相摻雜，從而可以保證施工質量；

（4）對土體的加筋作用：土工織物有較高的抗拉強度，在土體中可以約束土體的應變，提高土體的綜合變形模量，減小土體變形，改善土體的受力狀況。

土工織物這些功能和特性，可以克服或改善傳統(tǒng)材料的缺點或不足。此外，土工織物施工工藝簡單，易保證工程質量，施工速度快，工程造價低（與傳統(tǒng)反濾材料相比，可節(jié)約投資三分之一到二分之一）。因此對于防汛搶險這種時間性非常緊迫的工程，土工織物將成為一種十分理想的新材料，特別對一些缺土缺砂石料的地區(qū)更具有特殊的價值。

3、土工織物在防汛搶險中的應用

汛期江河水位高漲，常居高不下，有時還受到大風大浪侵襲，對于堤防薄弱環(huán)節(jié)，常容易釀成險情。堤壩工程的主要險情有：迎水坡發(fā)生大面積塌落，堤壩內(nèi)出現(xiàn)貫通水流通道和裂縫，下游出現(xiàn)管涌、流土及成片泡泉，下游坡出現(xiàn)大面積散浸，洪水漫頂?shù)取，F(xiàn)針對最常見的險情提出搶護方案。

3．1堤壩坍塌險工的搶護

當?shù)虊紊嫌斡写竺娣e塌落險情時，可采用覆蓋軟體排防護，如圖1和圖2，這種險情大多要分秒必爭地進行搶護。

圖1搶險用軟件體排結構

1-φ5mm縱向拉筋繩；2-φ10mm纜繩；

3-紡織布條；4-搶險排體；5-φ60cm縱向土枕；圖2風浪險工搶護軟體排示意圖

6-φ5mm定位引繩；7-橫枕；8-φ20mm1-木樁；2-堤頂；3-排體；4-壓載縱枕；

間距20mm；9-水流方向5-碎石橫枕；6-2倍波高

沉排搶險施工方法如下：

（1）展排體。將排體運到險工段，放在對應的堤頂上，并展開。

（2）橫枕裝載。指搶險隊要把裝滿土的編織袋放在橫枕中心線上，折轉枕布將對于尼龍繩頭捆在一起，就成裝土橫枕。

（3）滾排成捆。搶險隊站在橫枕一側，滾排成捆，后將捆搭到迎水坡堤肩處。

（4）打樁掛排。在縱枕對應的堤頂上打樁4-6根，將縱向拉筋繩拴在樁上，松緊要適度，使排體沉好后，上端超出水面為準。

（5）沉排護險。搶險隊面向迎水坡，往下推滾排體，使排體沉到預定位置，并在上游側拉緊橫向拉筋繩，固定排體位置，避免移位和翻轉。

（6）縱向壓載。搶險隊分成四組，同時向指定豎袋內(nèi)投入裝土的編織袋，直到裝出水面為止。

3．2管涌險情的搶護

由于滲流的作用，汛期堤壩及地基基礎薄弱處往往發(fā)生滲透變形，產(chǎn)生管涌、流土、滑坡等險情，如不及時處理，就將危及堤壩安全。采用土工織物作為濾層，應對可能出現(xiàn)滲透破壞的堤段取土，進行試驗計算，確定土工織物型號，然后選購所需土工織物。但在防汛搶險時，有時來不及試驗，只能憑經(jīng)驗處理。

使用土工織物對管涌險情的搶護，其施工方法是：

（1）將泉眼周圍或嚴重散浸的地面整理平整，清除草皮雜物以及尖角石塊。

（2）如泉眼較小，可以用整塊的土工織物蓋住泉眼，如泉眼較大或連片泉眼，則應將土工織物互相搭接并用線縫起來，或采用化學粘合。搭接寬度一般為15-20cm。在松軟的土基或水下施工時，搭接寬度應取40-60cm。

（3）將土工織物蓋在泉眼上面，即以重物將其固定，再由周圍向中央壓易透水的2-4cm粒徑的小卵石或小石子，厚度30-50cm。石子上面再壓塊石或混凝土塊，最后形成中心高，四周低的壓重體。

（4）鋪放土工織物的面積取決于泉眼的大小和嚴重滲水段的范圍，其面積應大于需要保護的滲水范圍0.5m以上，土工織物施工如圖3所示。

圖3管涌險情的搶護示意圖

施工時應注意以下兩點：

第一，當管涌處水壓較大，土工織物覆蓋其上后，往往被水柱頂起來，一般說，這是壓重不夠，應當繼續(xù)填壓石子，也可以用草袋裝石子壓上去，直至壓平為止。

第二，當有些冒砂孔比較大時，將土工織物蓋在上面，加壓重后就會凹下去，甚至會將土工織物撕破。遇于這種情況，應當在孔內(nèi)先用大石子，小石子瓜子片將孔洞填平（可略高于附近地面3-5cm）以分散集中的滲流。在瓜子片，石屑上面鋪放土工織物并按前述辦法加壓重。

土工織物鋪放以后，開始由于土體中微粒子被滲水夾帶出來，水色變渾濁，歷經(jīng)一段時間后，若水質變清，說明此時土體內(nèi)部顆粒不再流失，土工織物已起導滲作用。

3.3大面積散浸險情的搶護

有些土堤、壩構筑土料雜亂或施工質量差，擋水以后，隨洪水位升高，水壓增大，浸潤線相應抬高，其滲漏也隨之出現(xiàn)，最后水流從背水坡滲出。若滲流量過大，出現(xiàn)渾水，背水坡松軟，有滑坡，塌陷等險情時，宜用土工織物反濾排水，以穩(wěn)定壩身。土工織物用于土壩散浸排水方法有兩種，一是用土工織物作貼坡排水，二是堤坡開挖導滲溝，溝內(nèi)放土工織物，上面填塞小石子。

3.3.1貼坡排水法

使用土工織物作貼坡排水，一般應考慮以下因素：

（a）土工織物的物理特性（開孔大小和分布、厚度、壓縮性）；

（b）被保護土的物理力學特性（顆粒大小分布、孔隙率、滲透系數(shù)）；

（c）水力條件（滲透方向是單向或往復滲透）

（d）作用于土工織物上的力及土工織物應具備的抗拉抗壓、撕裂強度等。

用土工織物貼坡排水的施工方法是，先整平堤坡，或用砂填平，然后平鋪土工織物。土工織物一般鋪設在比逸出點高0.5-1m以上。然后在土工織物上鋪放石子，石子上面可以放塊石。施工時，不穿帶釘子的鞋子作業(yè)，以免將織物扎破。織物之間搭接用線縫或用化學粘合劑粘合，搭接寬度一般為15cm左右，如圖4。

圖4貼坡排水法示意圖

當滲透水通過土工織物排出以后，可以在堤腳開挖一條導滲溝，將集流引出，同時溝內(nèi)也鋪放土工織物。排水溝要開挖平整，土工織物要緊貼排水溝底和兩側，并與堤坡，壩坡的土工織物搭接粘牢，最后在溝內(nèi)填放石子和片石壓重。

3.3.2開挖導滲法

其施工方法是：從浸潤線逸出點沿坡面至堤腳開挖若干橫向溝（即垂直于堤身縱向軸線）溝的間距一般5m左右，溝深0.3-0.5m，寬0.3-0.8m，溝內(nèi)必須開挖平整，然后鋪放土工織物，在織物上面放小石子。土工織物放入溝內(nèi)要預留一定寬度的織物在溝外，而且留在溝外的織物需蓋上草席，以減少日光照射。如圖5。

圖5開挖導滲法示意圖

4、結論與建議

（1）塌岸險工搶護、管涌、下游坡散浸、開溝導滲等險情搶護，排體透水編織布效果較好。

（2）用土工織物防汛搶險，汛前必須縫制好各種搶險排體。根據(jù)可能出現(xiàn)的各種險情，相應備好搶險排體，一旦遇險就可立即搶護。否則會貽誤時機，造成不必要的損失。

（3）防汛備用土工織物材料，應按險情種類的需要去準備。

（4）土工織物用于防汛搶險新技術，在確保堤壩安全渡汛方面有著重要意義。在堤岸多有樹木的情況下，必須常規(guī)搶險技術與土工織物搶險技術結合使用。汛前要組織快速搶險隊，做好培訓和實踐演習。人員要少而精，一般30-50人即可。

總之，土工織物的獨特優(yōu)點越來越被廣大水利工作者所認識，用于防汛搶險有著廣闊的前景和巨大的潛力。