土工合成材料在除险加固时需注意和解决的几个问题

关　建

在汛期抢险的材料应用上，土工合成材料具有整体性强、抢险速度快，适应性强、储运方便等优点，但在长期实践中，也出现了一些需要认真注意和解决的问题。

1土工合成材料做堤后反滤时应注意的问题

1.1土工合成材料做堤后反滤时应遵循的准则

1.1.1保土性：防止被保护土流失，引起渗透变形。

1.1.2透水性：保证渗透水通畅排除。

1.1.3防堵性：保证不致被细土粒淤堵失效。

当土中水流过土工织物时，水可以顺畅穿过，而土粒却被阻留的现象称为反滤或叫过滤。当土中水从细粒土流向粗粒土或水流从土内向外流的出逸处，需要设置反滤措施，否则土粒将受水流作用而被带出土体外，发展下去可能导致土体破坏。土工织物可以代替抢险中传统采用的砂砾等天然反滤材料作为反滤层。用作反滤的土工织物一般是非织造型无纺土工织物，为避免淤堵也可用织造型土工织物。

1.2反滤和淤堵

1.2.1反滤以往的直观概念都认为土工织物起反滤作用，等同于过筛作用，后来的研究和应用实践却证明土工织物所以发挥反滤功能主要是由于它具有促进天然滤层形成的“催化”作用。另外当土工织物作为反滤层而长期作用时，有淤堵现象。

1.2.2淤堵。土工织物中的孔道被堵塞，过水面积减小，渗透性下降的现象称淤堵。形成淤堵的原因可分为机械淤堵、化学淤堵和生物淤堵。一般情况下，机械淤堵为主要形式。机械淤堵是土体中的细颗粒随水流进入土工织物孔隙中，并停留其中，随时间增长，停留的细粒愈来愈多，织物的透水性越来越小；化学淤堵是由于渗流水中的各种离于，受化学作用形成不溶于水的化合物，如碳酸钙(CaCO₃)、二氧化铁(FeO₂)等，停留于织物孔隙中，减少水流通道从而降低织物的渗透性；生物淤堵是土体或土中水内的藻尖、菌头微生物的有机质在织物孔隙中滋长繁殖，堵塞孔隙所造成。淤堵对织造型和非织造型土工织物有着不同影响。织造型织物孔口通道单一，管状通道间不连通，故孔口或通道内任一处被堵塞，整个通道即不畅。针刺非织造土工织物(简称针剌织物)则兼有垂直和水平结构，而且它们之间是相通的，织物孔隙呈迂回树枝状的立体结构，水分进入后即可相互串道，所以即使大部分孔隙被堵塞，仍可保持相当的透水性。针刺织物用于粉土堤防反滤易发生淤堵，这在国内外已有报道，所以针刺织物用于粉土反滤要慎重。

2土工合成材料做堤前防渗应注意的问题

要做好渗透破坏的除险加固工作，需从以下几个方面入手①了解渗透破坏属于哪能种类型，并分析其形成的原因；②根据渗流控制原则和具体的工程地质条件，选择经济合理的除险措施。

2.1土工膜做堤前截堵应注意施工应力的问题

土工膜是防渗主体，除要求有可靠的防渗性能外，还应该能承受一定的施工应力和使用期间结构物沉降等引起的应力，故也有强度要求。土工膜的强度与其厚度直接有关，在汛期应用土工膜防渗时建议厚度应在0.3～0.5mm。

2.2防止下滑

单一土工膜表面光滑，摩擦系数小，铺在坡面上要考虑下滑的可能性。为此在堤防坡面较陡的情况下，尽量选择复合土工膜，其表面的非织造土工织物与土的摩擦系数要比单膜的大得多；也可以将单膜加上纹路以增加糙度；也可从铺设方式上着眼，例如：采用锯齿形、台阶等形式铺设，可取得良好的抢护效果。

2.3土工膜做防渗体应有下垫层

下垫层铺在土工膜的下面，有双重功能：①排除膜下的积水、积气，确保膜的稳定：②保护土工膜，下垫层对土工膜起支持层的作用，使其不受支持层的破坏。如果土工膜直接放在坡面上它会被坡面上的草根等物刺破。试验研究证明，0.25mm厚的聚乙烯土工膜铺在级配良好的砂卵石垫层上，作用水头达到200m，土工膜也没有破坏，这表明膜下垫层的状态对膜的安全致关重要。

2.4要有支持层

土工膜是柔性材料，必须铺设在可靠的支持层上，它可使土工膜受力均匀。除上述的下垫层外支持层还可采用级配良好的压实土层，粒径应根据膜厚来选择。

2.5要有防护层

防护层是与外界接触的最外层，是为了防御外界水流或波浪冲击、风化侵蚀和遮蔽日光紫外线而设置。通过抢险工程实践可知，暴露在阳光下的土工膜仅100个日照后功能可下降1/2。所以在汛期多采用土袋或衬砌做防护层。

3土工合成材料做堤前防风浪冲刷时应注意的问题

土工合成材料主要有无纺土工织物、织造土工织物、土工膜，汛期用土工膜作防护材料时应按险情具体情况正确选用。

3.1土工膜直接铺设在堤坡面上防风浪

土工膜与坡面的摩擦系数较小，有滑动的可能性，对其稳定性应采取措施：土工膜是聚合材料，紫外线直接照射会引起降解等破坏作用，故应尽早覆盖保护，大面积铺设时易隐盖险情。汛期紧急时刻采用土工膜作堤坡面防风浪冲刷效果甚佳，但由于土工膜面积大易隐盖险情，所以要重视观察。土工膜直接铺放堤坡面会助长风浪爬高，应警惕漫堤。

3.2土袋防冲刷

土袋是织造土工织物缝成的袋体类似于草包，内填土料，汛期应用土袋防风浪冲刷。可用土工膜做袋，也可以用编造织物做袋，袋内可装冲填土也可装冲填江砂。

防护用的土工织物应符合反滤准则和具有一定的强度。由于要受到往复双向水流作用，为保证细土粒不流失，对织物应有更高的反滤要求，强度应注意抗拉强度或顶破、撕裂强度等。