土工格柵
土工格柵合成材料的功能與應用探究
土工格柵合成材料的功能與作用
土工格柵堤防、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，就是避免險情發生；第二是搶險，即一旦險情出現，要迅速采取有效措施消除險情。防汛、搶險最常用的傳統材料主要為土料、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、數量多能就地取材等許多優點，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，同時它還具有以下幾方面的功能和作用：
1.1 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；
1.2 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；
1.3 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；
1.4 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（與傳統反濾材料相比，可節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更具有特殊的價值。
2、土工織物在防汛搶險中的具體應用
河水位高漲，常居高不下，有時還受到大風大浪侵襲，對于堤防薄弱環節，常容易釀成險情。堤壩工程的主要險情有：迎水坡發生大面積塌落，堤壩內出現貫通水流通道和裂縫，下游出現管涌、流土及成片泡泉，下游坡出現大面積散浸，洪水漫頂等。
2.1 堤壩坍塌險工的搶護。當堤壩上游有大面積塌落險情時，可采用覆蓋軟體排防護，這種險情大多要分秒必爭地進行搶護。
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。⑤縱向壓載。搶險隊分成四組，同時向指定豎袋內投入裝土的編織袋，直到裝出水面為止。
2.2 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生滲透變形，產生管涌、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，只能憑經驗處理。
2.2.1 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.
2.2.2 施工時應注意以下兩點：①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，應當繼續填壓石子，也可以用草袋裝石子壓上去，直至壓平為止。②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，歷經一段時間后，若水質變清，說明此時土體內部顆粒不再流失，土工織物已起導滲作用。
2.3 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，最后水流從背水坡滲出。若滲流量過大，出現渾水，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，溝內放土工織物，上面填塞小石子。
2.3.1 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：①土工織物的物理特性（開孔大小和分布、厚度、壓縮性）；②被保護土的物理力學特性（顆粒大小分布、孔隙率、滲透系數）；③水力條件（滲透方向是單向或往復滲透）；④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，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.
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，最后在溝內填放石子和片石壓重。
2.3.2 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。
3、結論與建議
3.1 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。
3.2 用土工織物防汛搶險，汛前必須縫制好各種搶險排體。根據可能出現的各種險情，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。
3.3 防汛備用土工織物材料，應按險情種類的需要去準備。
3.4 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。
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