摘要：土工織物因技術先進、安全可靠、經濟合理，被廣泛應用于防洪工程中。文章以南安美林防洪工程C9標為例，介紹了土工織物在防洪工程中的設計、施工方法。
　　關鍵詞：土工織物；防洪工程；護岸；防沖
　　土工合成材料因技術先進、安全可靠、經濟合理，被廣泛應用于防洪工程中。2001年4月至2002年8月建設的福建省南安市美林防洪工程C9標（路堤結合的土堤）應用了大量的土工織物作為護岸。現以南安美林防洪工程C9標為例，就土工織物在防洪工程應用過程中的設計及施工作一簡單的闡述。
　　一、 工程概況
　　南安市美林防洪工程位于福建省南安城區對岸、晉江西溪左岸。防洪工程范圍：晉江西溪左岸，具體范圍為上起李西村，下至仙游村小山頭。防洪標準近期按30年一遇洪水設防，遠期按50年一遇設防，防洪堤按3級堤防工程設計，排澇標準按5年一遇澇水不漫溢的城市標準。本工程堤防工程為土堤（堤路結合），排澇涵閘穿堤而過。
　　二、土工織物在本工程中的作用及范圍
　　土工織物覆蓋在有水流沖刷處，既能削減水流沖擊能量，又借其反濾作用，使土粒不被水流沖走，從而保證了土體的穩定性。在本工程中的作用范圍有以下三方面：
　　1、 土堤的護岸和防沖：南安市美林防洪工程C9標為碾壓碎石土(堤防內坡為粘土防滲層)土堤，堤防內坡粘性土在汛期可能遭到洪水的沖刷，土工織物在堤防內坡自堤基至堤頂將土堤全部覆蓋，起到護岸和防沖的作用。
　　2、 排澇明渠的護坡和護底：南安市美林防洪工程C9標的排澇明渠穿過土堤將洪水排到外江，土工織物布置在渠道的底部及邊坡上起到護坡和護底的作用。
　　3、 排澇閘工程的護底。
　　三、設計
　　（一）材料選用
　　南安美林防洪工程選用江蘇遠大非織造布廠生產的針刺400g/m2土工布。經監理現場見證后委托華橋大學土木工程檢測中心對下列指標進行檢測：
　　1、 物理性指標：單位面積質量、厚度、等效孔徑（EOS）；
　　2、 力學性指標：拉伸強度、撕裂強度；
　　3、 水力學指標：垂直滲透系數（或透水率）、平面滲透系數（或導水率）、梯度比（GR）；
　　4、 耐久性：抗老化性；
　　檢驗結果為所檢項目符合標準合格品要求，可用于工程施工。
　　（二）校核選用的材料
　　本工程按照反濾準則校核選用的針刺400g/m2土工布。校核方法如下：
　　1、 保土性：
　　按Q95≤nd85公式校核
　　式中：
　　Q95：土工織物的等效孔徑，mm；（由華橋大學土木工程檢測中心檢測報告提供）
　　d85：被保護土的特征粒徑，即土中小于該粒徑的土質量占總質量的85%，采用試樣中最小的d85，mm；（本工程被保護土為殘積粘性土，特征粒徑由華橋大學土木工程檢測中心檢測土樣后提交的檢測報告提供）
　　

　　注：所埋土工織物連同其下土粒可能移動時，n值采用0.5
　　土的不均勻系數CU，按下列公式計算：
　　CU=d60/d10
　　式中：d60、d10為土中小于該粒徑的土質量分別占總土質量的60%和10%。（本工程由檢測報告提供）
　　2、 透水性：
　　2.1按下列公式計算出土工織物的透水率ψa：
　　ψa=kv/δ
　　kv：土工織物的垂直滲透系數，cm/s；（本工程由檢測報告提供）
　　δ：土工織物厚度，cm
　　2.2按下列公式計算出工程要求的透水率ψr：
　　ψr=q/△hA
　　q：估計的來流量，cm3/s；（現場測定）
　　△h：土工織物兩側的水頭差，cm；（現場測定）
　　A：土工織物過水面積，cm2；（現場測定）
　　2.3按公式
　　ψa≥FSψr進行判定
　　FS：安全系數應≥3（本工程取3.5）
　　3、防堵性
　　本工程被保護土級配良好，水力梯度低，流態穩定，修理費用小及不發生淤堵，按以下公式校核：
　　Q95≥3d15
　　d15：被保護土的特征粒徑，即土中小于該粒徑的土質量占總土質量的15%，mm。
　　4、結論：
　　本工程所選針刺400g/m2土工布通過校核，滿足保土性、透水性、防堵性要求，故可用于本工程的建設。
　　（三）選擇土工織物防護結構型式
　　土工織物防護工程面上應有足夠的蓋重，同時，為防止織物被刺破，土工織物上設砂礫料保護層。按照上述原則，美林防洪工程C9標選擇的結構型式如下：
　　1、 土堤的護岸和防沖：護坡壓載材料為厚300mm的干砌塊石，保護層為厚200mm（D20-40）碎石墊層。岸坡端部的防沖結構為M7.5漿砌石擋墻，擋墻基礎深度按河床沖刷深度確定為2.8m，擋墻頂寬0.6m，底寬2.35m。擋墻在施工中，按擋墻施工規范要求在地基可能變形處設沉降縫，以適應地基變形。詳見岸坡端部防沖結構圖。
　　2、 排澇明渠的護坡和護底：護底壓載材料為厚300mm的干砌塊石，保護層為厚200mm（D20-40）碎石墊層。護坡壓載材料為厚600mm的干砌塊石，保護層為厚100mm（D5-15）碎石墊層。渠道出口的防沖結構為深2.0m的防沖槽，底部長度2.0m，頂面長度6.0m，防沖槽用干砌塊石回填。詳見渠道出口結構圖。
　　3、 排澇閘工程的護底：護底壓載材料為厚500mm的M7.5漿砌塊石，保護層為厚200mm（D5-15）碎石墊層。排澇閘進口底板的防沖結構為寬800mm，深1100mm的M7.5漿砌石鎖口擋墻，土工織物沿排澇閘進口底板向鎖口擋墻上游延伸2m并回折做成壓枕。詳見：土工織物在水閘底板中的布置圖。
　　

　　
　　（四）對選用的土工織物防護結構進行校核
　　對選用的土工織物防護結構進行校核以保證工程在運行中的安全。土工織物防護結構應校核以下內容：
　　1、漂浮核算
　　①靜水條件下護坡土工織物抗浮穩定條件為：
　　△h≤γpcosα/γw
　　△h：土工織物上下水頭差，m；（試驗測定）
　　γp：土工織物上壓載體單位面積浮重，KN/m2；（試驗測定）
　　γw：水容重，KN/m3；
　　α：坡角
　　②風浪作用下護坡土工織物抗浮穩定條件由穩定系數SN判定，判定按下式進行：
　　SN=H/γrδm
　　H：浪高，m；
　　δm：護坡厚度，m；
　　γr：護坡的浮相對容重:γr=（γa-γw）/γw
　　γa、γw：護坡材料容重與水容重，KN/m3。（試驗測定）
　　用各種護坡壓載材料時，SN應滿足下表：
　　

　　如果土工織物的透水性低,接近于被保護土的透水性,則需將表列數值乘以0.6,采用折減值與2之間的較小值。
　　2、抗掀起核算
　　當水下流速不大于下式算得的臨界流速υc時,土工織物防護結構將是穩定的。
　　υc=θ(γrgδm)1/2
　　θ:系數,按下表取值；
　　g：重力加速度，m/s；
　　其余符號同上。
　　護底土工織物抗掀動要求的θ值(水深2m)
　　

　　對直接放在河床底,無壓載的織物排,θ值可采用1.4
　　3、土工織物及防護結構順坡下滑核算
　　土工織物及防護結構抗滑穩定條件為:
　　△h≤γsatδm[cosa-（sina/fsg）×Fs]×(1/γw)
　　γsat：土工織物及防護結構的飽和容重，KN/m3；（試驗測定）
　　a：坡角；
　　fsg：排體材料與坡面間的摩擦角，用水下值；（試驗測定）
　　Fs：安全系數，可用1.3；
　　其余符號同上。
　　4、壓重
　　排體上要求的壓重,與當地水流流態與流速有關,按下圖查用.當流速v≤3m/s時,可以采用1KPa。
　　      
　　5、結論
　　本工程通過校核，抗漂浮、抗掀起、抗順坡下滑、壓載重量均滿足穩定條件。所選用的防護結構可用于工程施工。
　　四、施工
　　（一）運輸及儲存
　　土工布在運輸過程中和運抵工地后應妥為保管，避免日曬，遠離火種，防止黏結成塊，并將其儲存在不受損壞和方便取用的地方，盡量減少裝卸次數。
　　（二）土工織物的拼接
　　土工織物的拼接可采用搭接、縫接兩種型式：
　　1、 工織物搭接時，平地搭接寬度為30cm，不平地面或極軟土為50cm，水下搭接應＞50cm；
　　2、 土工織物縫接時，平結的搭接長度＞40cm；本工程采用手持式縫紉機進行縫接施工；
　　（三）土工織物防護結構的施工
　　土工織物防護結構的施工順序為：鋪設土工織物鋪設土工織物保護層鋪設土工織物壓載。
　　1、土工織物的鋪設
　　① 鋪設前先清理、平整場地，將坡面修好、碾壓密實。
　　② 土工織物進行鋪設前要進行復檢，不得使用扯裂、蠕變、老化、破損的土工織物。
　　③ 鋪設時土工織物與基礎間應壓平貼緊，避免架空，清除氣泡。施工中盡量選用寬幅土工織物，相鄰土工織物塊拼接采用縫接或搭接。
　　④ 坡面鋪設自下而上，自下游往上游側依次進行。在斜坡上搭接時，應將高處的土工織物搭接在低處的土工織物面上。
　　⑤ 鋪設過程中，不準直接在土工織物上卸放護坡材料，不準用帶尖頭的鋼筋作撬動工具，嚴禁在土工織物上進行敲打石料和一切可能引起土工織物損壞的施工作業。
　　⑥ 為防止大風吹損，在鋪設期間所有的土工織物均應用砂袋壓住，直至保護層施工完為止。當天鋪設的土工織物應在當天將保護層鋪設完成。
　　⑦ 對施工過程中遭受損壞的土工織物，及時進行修理，對受損的土工織物，外鋪一層合格的土工織物在破損部位之上，其各邊長度大于破損部位1m以上，并將兩者進行縫接處理。
　　⑧ 土工織物鋪設施工時要注意與坡腳結構物的連接處，不得留有空隙，結合良好。
　　2、保護層的施工
　　在土工織物鋪設完成后應立即進行保護層的施工。
　　① 保護層施工在土工布鋪設后進行。
　　② 鋪設前設好樣樁，備足砂礫料。
　　③ 在施工中應注意保證保護層厚滿足設計要求。
　　④ 保護層由坡底向坡頂按設計結構要求鋪設，不得從高處順坡傾倒。
　　⑤ 采用分段鋪筑，應保證不發生漏鋪現象。
　　⑥ 已鋪筑的工段，及時鋪筑上層壓載，嚴禁人、車通行。
　　3、壓載的施工
　　在保護層施工完成后，既開始壓載的施工。施工嚴格按有關砌石施工規范執行。
　　4、坡頂錨固及坡腳防沖結構的施工
　　防護和防沖結構的施工嚴格按相關施工規范執行。
　　五、小結
　　與傳統的防護工程相比，土工織物有反濾功能，能在水流作用下保護土粒不至流失，而水流暢通，就保證了土體的穩定性。并且土工織物由工廠生產，質量穩定，數量也得到保證。
　　防護工程結構簡單，防護工程的材料容易獲得，降低了防護工程的材料費；施工方便，使施工效率提高，降低了施工中耗費的人工、機械費，節省了投資。
　　
　　本文參考資文獻：
　　【1】 中華人民共和國水利部水國科[1998]482號文頒發的《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（SL/T225-98）