土工合成材料 (7).ppt

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1、 第第8章章 防护与防汛作用防护与防汛作用 第八章第八章 防护与防汛作用防护与防汛作用第一节 概 述 防护作用是指利用土工合成材料控制自然界和土建工程的侵蚀现象。例如，河岸冲刷，河底受淘刷，海岸岸壁的稳定，必须采取适当的防护措施。天然的土坡和坝、堤等建筑的边坡在风力、雨水和坡面径流的作用下也会引起坡面土层剥落，流失，甚至发生整体滑动现象。这些冲刷和剥蚀现象统称为侵蚀，而防护措施统称为侵蚀控制。侵蚀控制也是保护环境的重要内容。土工合成材料以其质量轻、强度高、耐腐蚀、适应变形能力强和施工方便等特点，以及具有过滤、排水、隔离等多种功能，可以取代传统防护措施，有效地适应各种防护工程的需求，如边坡防护、

2、岸坡防护、海岸防护和防汛抢险等。将分别论述土工合成材料的各种防护应用型式，介绍它们的设计和施工方法，并介绍土工合成材料在抢险堵漏工程中的应用。第二节 边坡防护采用土工网、土工网垫、植生袋、生态袋、土工格室等防护措施用于边坡坡面防护。一、土工网、土工网垫防护一、土工网、土工网垫防护1、结构组成顺应坡面铺设（紧实贴附）土工网、土工网垫，种植灌木和草，必要时辅以横向排水槽，如图8-1所示。图图8-1 土工网、土工网垫边坡防护设计图（单位：土工网、土工网垫边坡防护设计图（单位：cm）L型钉大样图U型钉大样图第二节 边坡防护2、材料要求及适用范围平面土工网应使用高密度聚乙烯（HDPE）树脂原生料颗粒，三

3、维土工网应使用聚乙烯或聚丙烯（PP）树脂原生料颗粒；土工网、土工网垫等土工合成材料暴露状态下使用寿命应不小于5年；土工网垫的水土保持能力系数（在相同降水量条件下设防护与不设防护水土保持时间之比）不小于5；为了保证土工网垫的三维结构，要求30min时的回弹恢复率不低于80%；土工网纵、横向抗拉屈服强度不小于3.5kN/m、土工网垫纵、横向抗拉强度不应小于1.6 kN/m。土工网、土工网垫等材料可用于适宜植物生长的土质边坡防护；岩石边坡、喷锚边坡及挡墙、护墙墙面等，景观需要时，可采用土工网在坡面上固定，结合常绿爬藤植物进行绿化防护。第二节 边坡防护二、植生袋、生态袋防护二、植生袋、生态袋防护1、结

4、构组成植生袋边坡防护结构组成：坡面叠铺或平铺植生袋，袋内充填种植土、有机肥及草种、灌木种等，必要时可在坡面上设锚杆、外罩钢丝网（图8-2、图8-3）。图图8-2 植生袋与骨架组合防护示意图（单位：植生袋与骨架组合防护示意图（单位：cm）植生袋成型尺寸图图8-3 植生袋与框架梁组合防护示意图（单位：植生袋与框架梁组合防护示意图（单位：cm）节点C大样图（叠铺 1m1.5）第二节 边坡防护第二节 边坡防护生态袋边坡防护结构组成：坡面码砌、叠铺生态袋，可采用联结扣或钢丝网固定，袋内填充种植土及有机肥等（图8-4、图8-5）。图图8-4 生生态态袋袋边坡边坡防护示意图（单位：防护示意图（单位：cm）A

5、节点大样图（坡率1:1.5）比例1:15生态袋成型尺寸图图8-5 生态生态袋与框架梁组合防护示意图（单位：袋与框架梁组合防护示意图（单位：cm）第二节 边坡防护1:m(0.75m1.25)25节点C大样图（叠铺 0.75m1.25）第二节 边坡防护2、材料要求及适用范围植生袋袋体以聚丙烯或聚酯等为主要原料，一般从最外层到内层依次为高强度强降解纤维网、无纺棉纤维布（或纸浆层）、植物种子和无纺土工布；植生袋应透水保土，在使用3-5年后逐步降解；单位面积质量150g/m2，纵、横向极限抗拉强度2.5kN，纵横向断裂伸长率4060%；CBR顶破强力0.3kN，纵横向撕破强力0.08kN，装袋后袋体尺寸

6、不小于50cm30cm15cm。生态袋袋体以聚丙烯、聚酯等为主要原料，采用无纺针刺工艺制成；单位面积质量150g/m2，纵、横向极限抗拉强度7.5kN，纵、横向断裂伸长率4060%，CBR顶破强力1.4kN，纵横向撕破强力0.21kN，等效孔径O95为0.120.20mm，紫外线光照500小时抗拉强度保持率不低于85；装袋后袋体尺寸不小于55cm30cm15cm。植生袋或生态袋适用于不适宜植物生长的边坡位于风景区或景观要求高时以及填方边坡需要收坡且有景观要求时；也可用于流速不大于1.8m/s，水流方向与边坡近于平行地段的边坡防护。图图8-6 土工格室土质边坡防护示意图（单位：土工格室土质边坡防

7、护示意图（单位：cm）第二节 边坡防护三、土工格室防护三、土工格室防护1、结构组成在坡面上铺设土工格室，在格室内培土，种植灌木和草，如图8-6所示。第二节 边坡防护2、材料要求及适用范围土工格室的原材料为聚乙烯、聚丙烯或聚酯（PET）原生树脂；格室边长为200mmA400mm、偏差10mm；格室高度不小于10cm。格室条带的单位宽度屈服拉力260N/cm，节点对拉强度280N/cm，节点抗剪强度260N/cm，节点剥离强度160N/cm，组间连接抗拉强度280N/cm。土工格室在铺设时应充分展开，培土要填实充满压实，表层人工覆根耕植或植草，并高出格室2-3cm，培土厚度20-25cm，格室不得

8、外露。土工格室可用于适宜植物生长的土质边坡防护，土质贫瘠时应在格室内培种植土植草灌植物防护。也可用于岩石坡面防护。第三节 岸坡防护土工合成材料岸坡防护分为岸坡坡面防护和护滩护底防护。用于岸坡防护的土工合成材料及其构件包括：土工网（垫）、格宾石笼、土工模袋、生态袋、软体排等。1、土工网（垫）土工网（垫）从结构上，有二维和三维两种形式，其材质有聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰胺等。将土工网垫平铺在岸坡上，在将草籽和有机土撒布在网的空腔内，网垫的存在可有效保护草籽和有机土不被雨水冲蚀，并保存一定水分，有利于草的生长。典型土工网护坡及植草如图8-7和图8-8所示。图图8-7 土工网垫土工网垫图图8-8 土

9、工网垫植草护坡土工网垫植草护坡第三节 岸坡防护2、格宾石笼格宾石笼中装入块石等填充料后连接成一体，其体积大、质量重、稳定性好，可作为堤坝、岸坡、海漫等的防冲刷结构。其具有柔性、不需或少需维护、对地基适应性强等特点，尤其适应用于环境恶劣的深水急流处的护坡、护底等工程（图8-9）。石笼网结构采用箱型设计（图8-10），而且利用网中填充物的缝隙还能生长植物，绿化环境，很好地解决了传统的刚性护砌护坡存在较多生态环境及不能适应变形等方面的缺陷。图图8-9 格宾网护坡格宾网护坡 图图8-10 石笼网箱结构石笼网箱结构第三节 岸坡防护3、土工模袋模袋是否设置滤水点（排水点）可分为：无滤水点模袋和带滤水点模袋

10、，后者将上下两层织物在一定间距的格点处直接缝合起来，并使缝合处可以透水，从而有效地增加其稳定性（图8-11(a-b)）。模袋按充填材料的不同又可分为充填砂浆型和充填混凝土型两种主要类型，而实践中也有充填淤沙、河沙的模袋，从而使模袋具有刚性或半刚性（即将上、下两层织物在一定间距的格线处缝合起来，将整体模袋分成多块单元，图8-11(c)）。土工模袋护面结构具有适应性好、抗冻性强等优点，可以水下施工，无需作围堰或断流。但土工模袋护面板块刚度大，无法像软体排一样适应地基掏蚀产生的局部沉降变形工况。第三节 岸坡防护土工模袋的几种基本形式如图8-11所示。（a）无滤水点模袋（c）铰链块式模袋（b）带滤水点

11、模袋（d）框格式模袋图图8-11 土工模袋的基本形式土工模袋的基本形式第三节 岸坡防护4、生态防护袋生态袋是由聚丙烯纤维或聚酯纤维等土工织物缝制成的袋体，内部装有填充物，具有高强度，耐腐蚀，不降解，抗紫外，抗老化，无毒，裂口不延伸，稳固性好等特点一种构件。规格尺寸一般为850 mm350 mm200 mm（长宽高）。生态袋护坡（图8-12）具有透水而不透土的功能，既能防止填充物（土壤和营养成分混合物）流失，又能减小岸坡的静水压力，实现水分在土壤中的正常交流。图图8-12 生态袋及生态袋河道护坡生态袋及生态袋河道护坡第三节 岸坡防护5、软体排依形式的不同，软体排可分为单片排、双片排、护底排等，其

12、中包括有充填物的和无充填物的软体排等多种形式，分别覆盖于可能发生冲刷的河床和岸坡上，使河床和岸坡土体与水流隔离开来，免受冲刷。在软体排上以抛石、砂肋、预制混凝土块或联锁块体等作为压重，以防止排体被水流漂起或移动，因此也经常把软体排称为“软体沉排”。带砂肋软体排如图8-13所示。图图8-13 带砂肋软体排带砂肋软体排第三节 岸坡防护单片排是利用有纺土工织物缝合而成的单片大面积排体，宽度一般不小于10 m，长度可根据保护区的范围、施工机具、土工织物原产品的幅宽和周围的环境条件确定。双片排是由两片单片垫以一定方式联结起来，双片之间形成一定空腔可以填砂或其它透水性的土料，用作排体铺设时的压重或全部压重

13、。双片排多用于重要防护工程，两片织物垫之间可以有不同的连接方式，如图8-14所示。图图8-14 双片排的构成双片排的构成第四节 防护结构设计一、侵蚀机理一、侵蚀机理1、表面侵蚀降雨和径流是表面侵蚀的主要因素。降雨时，水滴冲击土壤表面，使其局部松动和使土颗粒有较小的位移。由于流水作用，土颗粒被分离和运移。降雨时，土壤有确定的最大渗透能力，超过了它，土壤就不会再吸收更多的水，并在土壤表面形成流水层，故影响侵蚀的主要参数为：1）降雨强度 当降雨强度大于土壤的最大渗透能力时，产生径流。2）雨滴大小 雨滴降到土壤表面产生的冲击使土壤颗粒离开了原位置，为运移提供了条件；降雨带来的另一个作用是使土壤表面12

14、 mm的土层压实，使土壤的渗透系数减小23个数量级，这样会使径流增加，使侵蚀作用加强。雨滴直径越大，这两个作用越强。第四节 防护结构设计3）动能 它反映了降雨强度和雨滴直径两者的影响，参见表8-1。表表8-1 降雨强度、雨滴直径和动能降雨强度、雨滴直径和动能 降雨形式降雨强度（mm/hour）雨滴直径（mm）动能（J/m2/hour）朦朦细雨10.92小雨11.210中雨41.650大雨152.1350暴雨402.41000大暴雨1002.93000大暴雨1004.04000大暴雨1006.04500 由表8-1可见，动能在三个数量级内变化，动能Ek和雨滴的质量m成正比，和速度的平方成正比，雨

15、滴质量m和雨滴的直径d的立方成正比，雨滴的速度v和直径d有下面关系：式中，k为某一常数。最终，动能只是雨滴直径的函数，。(8-1)第四节 防护结构设计4）坡脚和坡长 蚀的严重程度随着坡角和坡长的增加而增加。值得一提的是：当流水产生以后，降雨的影响并不十分重要了，当流水的状态为紊流时，侵蚀更加严重。2、循环荷载作用下的侵蚀波浪、潮汐等形成的动力荷载是一种循环的作用。当波浪、潮汐到来时，土壤特别是渗透能力差的土壤在短期内形成很高的孔隙水压力，并且孔隙水压消散的很慢；当波浪、潮汐退去时，使土壤颗粒上浮，当上浮力大于土颗粒重量时，表层颗粒会被带出。此外，沿岸坡向下的渗透力，也起到搬运的作用，这样往复下

16、去，侵蚀日益加深。3、河床、河岸的侵蚀机理水流对河底或岸坡的土粒产生剪应力，剪应力随流速的增大而增大，当流速达到某个临界值cr时，水流产生的剪应力超过砂粒间的摩擦咬合力，砂粒便产生运移现象。第四节 防护结构设计 砂粒运移的临界流速cr可用希尔兹（Shields）公式确定：式中：砂粒起始运移时的切向水流速度，m/s；砂粒起始运移时的剪应力，Pa；希尔兹参数，参见图8-15，无量纲；w 水的密度，kg/m3；s 砂粒的密度，kg/m3；砂的相对密度，=(s-w)/w，无量纲；g 重力加速度，9.81m/s2；d50砂粒的平均粒径，小于该粒径的砂粒重占整个砂粒重量 的50%，m。(8-2)(8-3)

17、第四节 防护结构设计图图8-15 希尔兹曲线希尔兹曲线 当流速超过临界流速cr时，就必须设置防护结构。也可用剪应力公式（8-3）进行判断。河床或渠道底部砂粒的最大剪应力：(8-4)式中：max 砂粒所受最大剪应力，Pa；w 水的容重，N/m3；h 最大水深，m；i 水底纵坡，无量纲。当最大剪应力max超过cr时，需要设置防护结构，例如土工织物滤层和块石压重。第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护在块石护层中主流方向是和土工织物表面平行的，但受块石阻挡，将产生局部的绕流，出现与织物平面垂直的流速分量，水流穿过织物进入底土，受织物渗透性能的限制，在底土与织物间的水流速度将大为减小

18、。另一方面，土工织物的挡土作用应满足挡土准则。1、滤层的挡土准则在土工织物滤层中，同一位置的流速方向可以从块石流向底土，也可由底土流向块石，即水流是双向的，这样在织物附近的底土内就不能形成天然的滤层，故要求织物的孔径必须小于单向流动的情况。第四章的表4-15表4-17列出了荷兰、德国和法国一些著名研究单位关于双向流动的挡土准则，可用作土工织物滤层的选择标准。先看美国FHWA的准则：要求 O95 nd85，对双向水流取n=0.5,故要求O95 0.5d85。假设不布置粗粒滤层，要求O981.5d15（荷兰准则）。要求d400.06mm时Dwd90（德国准则）。对不均匀的密实土要求Of0.75d8

19、5（法国准则）。第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护2、滤层的透水准则对土工织物的透水性要求同样缺少统一的准则。根据前西德水道工程研究院(BAW)的建议要求：砂土 Kg10Ks粘性土 式中：Kg沿土工织物法向的渗透系数，cm/s；Ks被保护土的渗透系数，cm/s。3、滤层及压重的抗浮验算参见图8-16，取一个L长段进行分析：忽略土工织物重量，验算织物底部所受法向扬压力Fu是否小于压重层的法向有效压力Fe。Kg100 Ks(8-5)第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护图图8-16 岸坡保护层的上台岸坡保护层的上台 由Fu Fe得：（8-6）式中：h 扬压力

20、(土工织物两侧水头差)，m 压重层有效容重，kNm3；w 水的容重，kg/m3；压重层厚度，m；坡角，度。第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护4、岸坡保护层的抗滑验算 块石沿土工织物的滑动，要求：土工织物沿基土面的抗滑验算。参见图8-17，要求 式中：Fd 下滑力，Fd=lsin；Fr 抗滑力，Fr=(Lcos-whl)fsg；fsg 土工织物与基土间的摩擦系数，由实验确定。(8-7)(8-8)式中：fsg块石(或混凝土块)与织物的摩擦系数，由实验确定。图图8-17 岸坡保护层的抗滑稳定岸坡保护层的抗滑稳定第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护5、抗波浪冲

21、击稳定性岸坡上的织物及压重（块或混凝土块）受波浪的冲击，产生向上的冲刷力和向下的滑动力，同时水进入滤层产生扬压力。设计护层时，在护层高度方面，应比最大浪高高出1m，在护层厚度方面，通常用稳定数SN来判断厚度的合理性。式中：SN 稳定数，无量纲；H 波浪高度，m；其余符号与式（8-6）相符。(8-9)右表8-4列出各种型式护岸要求的稳定数，稳定数越数高，则护层厚度可以越薄。注注意意：右右列列要要求求的的稳稳定定数数是是在在假假设设织织物物的的渗渗透透系系数数大大于于土土的的渗渗透透系系数数情情况况下下确确定定的的，如如两两者者渗渗透透系系数数相相同同，则则表表中中要要求求的的稳稳定定数数都都应应

22、适适当当减小，例如都减小减小，例如都减小40，但最小不得低于，但最小不得低于2。护层类型稳定数乱抛或干砌块石2沥青灌注散抛块石4.3充砂排体5铰交混凝土块5.7浆砌铰接块8表表8-4第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护6、排体叠合部分的稳定性在水下的排体，例如充砂织物排，铺放时，重叠部分上层的边缘应对着下游侧，否则将受到水流的冲击，并产生上托力，见图8-18。排体叠合部分被抬起的流速称为临界流速，由式(8-10)计算：式中：g 重力加速度，m/s2；s 取决于边缘形状和流动条件的系数，无量纲，在1.42.0之间；其余符号同式(8-6)。将临界流速和排的厚度关系绘成右图8-1

23、9。图中曲线1为排的孔隙充满空气的情况，例如不透水膜制成的排；曲线2为孔隙充满水的情况，如透水织物制成的排。(8-10)图图8-18 排体叠合边缘所受的上抬力排体叠合边缘所受的上抬力图图8-19 防止排边上抬的设计图防止排边上抬的设计图第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护7、水中排体的抗冲稳定性通过模型试验分析得流速与压重之间的关系，例如南京水利科学研究院的测试结果如右图8-20所示。从图可见，当流速不大于3m/s时，采用1.0kN/m2压重即可。对于散块压重，不仅要知道对滤层单位面积的压力大小，还应对块体大小提出要求，例如对石块来说，建议用图8-21选择块石的重量，然后用

24、式（8-12）计算块石的平均粒经：式中：d50 块石的平均粒径，m；W 块石的重量，kN。块石护层的最小厚度一般取2d50。(8-12)图图8-20 流速与单位面积压重流速与单位面积压重图图8-21 流速与块石重量流速与块石重量第四节 防护结构设计二、河岸与河底防护二、河岸与河底防护例例8-2 为防止水流对桥墩基础的冲刷，拟选择单层有纺织物软体排，已知水流速度为2.8 m/s，流动属紊流，试设计块石保护层。解：根据流速为2.8 m/s，查图8-21得要求的块石重量约为1.3 kN，代入式(8-12)得：块石层厚度=2d50=20.45=0.90 m。对用土工网等材料制成的碎石笼排，由于笼的约束

25、作用，所需的厚度可以减小，可参考表8-5选择碎石笼的厚度。流速（m/s）厚度(mm)2.21702.23.22303.24.2300表表8-5 碎石笼的厚度碎石笼的厚度第四节 防护结构设计三、海岸的保护三、海岸的保护海岸的防护结构与河岸的基本相同，故以上设计准则和方法均可应用。主要的区别在于，海岸受到比河床更大的波浪力作用，同时潮汐产生的水位差也较大，特别是伴随风暴时，常给沿海地带造成巨大损失。因此，应注意护层的高度和范围，此外，防浪的块石应有更大的块重。但太大的石块可能使织物陷入底土造成撕裂，这时要加粒径50300 mm的碎石垫层，例如当单块石重超过18 kN时，应加一层垫层，当超过50 k

26、N时，应加两种粒径的垫层，典型的海岸保护层参见图8-22。由图8-23可查块石重量。图图8-23 典型的海岸护石重量典型的海岸护石重量图图8-22 三层块石的海岸防护三层块石的海岸防护第四节 防护结构设计三、海岸的保护三、海岸的保护同样，可根据式(8-12)确定块石的平均直径d50，并取保护层最小厚度为2d50。对太重的石块，在织物与石块之间应铺碎石垫层，碎石粒径由下式确定：式中：d100F 较细垫层的d100，m；d50L 大尺寸石块的d50。垫层的最小厚度也取2d50F，并可再根据式(8-14)选择第二层垫层（更细的垫层）。例例8-3 确定海岸护岸石块和垫层的厚度，岸坡为1:1.5，浪高2

27、.5m。解解：岸坡1:1.5，浪高2.5m，查图8-21可知石块重量为20.5 kN，据式（8-12），石块平径粒径：最小厚度=2d50=21.13=2.26mm。因块石重量小于50kN，仅需铺一层垫层，据式(8-14)，即d100F0.5d50L，d100F0.51.13d，d100F0.57m最小厚度取2d50F，因缺少细粒的级配曲线，可取最小厚度略大于d100F，例如0.70 m。(8-14)第四节 防护结构设计四、土坡的冲蚀控制四、土坡的冲蚀控制土工垫加筋草皮可应用于陡坡的护面、渠坡和土坝的溢洪道防冲等。直立的草茎阻碍水流，降低流速，同时给地面提供一个保护层，尤其是当草被水流拖倒时。此

28、外，草根伸入基土起锚固加筋作用。1984年英国建筑工业研究和信息协会（CIRIA）为植草防护的溢洪道编写抗冲蚀指南，推荐的抗冲极限流速如图8-24所示。图图8-24 推荐的抗冲蚀极限流速推荐的抗冲蚀极限流速可见，土工垫加筋草皮的极限流速是一般草皮的两倍，短期可承受6m/s的流速，如水流持续时间为2昼夜，亦可允许4m/s的流速。第四节 防护结构设计四、土坡的冲蚀控制四、土坡的冲蚀控制水利水电工程土工合成材料应用技术规范SL/T225-98给出了植被防护的设计与施工要点：1）根据土的粒径，水上坡按最大降雨强度，水下坡按水流速度决定是否需要保护。参见图8-25和8-26。2）草种选择，应根据当地气温

29、、降水和土质条件优选,必要时进行试种。3）修建植被护坡时应避开寒冷和高温多雨季节。图图8-25 水位上土坡防要求水位上土坡防要求图图8-26 水位下土坡防冲要求水位下土坡防冲要求第五节 防汛抢险如前所述，土工合成材料在护底、护坡、防冲刷等工程中起到了反滤、加筋、保护等作用，在堤防抢险中也可根据现场险情的类型和级别选择不同的材料和方法。例如土枕、土工网块石笼可用于堵口和抢修丁坝和矶头，土工织物袋装土可用于护岸、堵漏和加高堤防等。与传统的草袋、麻包相比，土工合成材料具有强度高、反滤性能好、可以长期保存、不发霉、重量轻、便于抢运等优点。一、常用材料及特性一、常用材料及特性1、防汛编织袋防汛编织袋的材

30、质为全新聚丙稀树脂，主要用于防汛抢险临时筑堤、填压等，具备摩擦系数大、透水性能好、防老化和顶破强力高等性能。2、防汛土工织物防汛土工织物主要用于防汛抢险时排水、过滤、隔离、防护等，规格涵盖塑料编织土工织物、长丝机织土工织物以及非织造针刺土工织物。第五节 防汛抢险3、防汛复合土工膜主要用于防汛抢险时防渗、防护、隔离、加强等。4、防汛针刺复合土工织物防汛针刺复合土工织物（普通型或防老化型）包括编织针刺复合土工织物和机织针刺复合土工织物，主要发挥反滤、排水、隔离等功能，特别适用于泥沙颗粒小的抢险现场排水反滤。5、其他防汛抢险土工合成材料（1）防汛土工滤垫由两层土工席垫和一层特制滤层组合而成。是抢护堤

31、坝管涌的主要措施之一，其作用原理为“保土排水，即防止土颗粒流失，排除渗水，消减全部或大部水压力，以保护土体结构不发生变化，达到稳定险情的目的”。（2）三维复合滤垫由滤层材料和三维网垫等三层构成。具有抢险速度快、劳动强度低、效果显著和可重复利用等优点。同时它还能有效抑制和保护堤坝背水坡冲刷险情。（3）泄洪防护垫专门用于防止临时泄洪时背水坡泄洪段的冲刷破坏。第五节 防汛抢险二、防洪抢险中的应用二、防洪抢险中的应用1、堤岸崩塌的抢险对于堤外无滩迎流顶冲的崩塌险情，当必须临河抢护时，应以护脚为主。这时可在临河侧抛块石、石笼、编织袋土枕或在崩岸段沉放编织布（有纺土工织物）软体排，在其上加足够压载以抵抗水

32、流冲力。如果堤身太单薄，还需视情况在背水坡加筑袋土内帮。袋土的透水性要适当大些，如图8-28所示。如果堤坡发生严重崩塌，可在迎水坡采取编织土工织物土袋垒坡外帮，袋土（袋口应扎紧）与土堤之间，边垒袋，边填土还坡，分层填筑使外帮与堤顶齐平。堤身特别单薄处还可以再加筑内帮（图8-29）。图图8-28 堤身内帮示意堤身内帮示意图图8-29 堤身外帮示意堤身外帮示意第五节 防汛抢险经急流顶冲，堤坝前形成陡坎险情时，可采用编织土工织物土枕防护，其结构参见图8-30。沉放时把长土袋放在陡坎边缘，齐力往下推滚如图8-31所示，如此一个接一个往下沉放，直到陡坎处土枕高出水面为止。2、堤坝背水坡管涌与流土的抢险对

33、于管涌等险情，应按照“上堵下排”的原则来消除。“上堵”是堵住渗漏孔，截断渗水路径。“下排”是将渗过的水及时排除，不使渗出口堵塞增大出口水压力，要解决“保土排水、盖重镇压”的问题。图图8-30 加载用长土袋加载用长土袋图图8-31 陡坡抢护示意陡坡抢护示意第五节 防汛抢险最常用的作法是用装土袋筑埂，围住管涌出口，出口处覆以土工织物，其上用粗粒料压重，如图8-33所示，也可采用桩膜围堰方法快速形成挡水围堰，内注水反压。后者更为简便，且可回收，所用的膜可以是彩条编织土工织物、土工膜，或复合土工膜等；如图8-34所示。3、堤坝背水坡散浸及脱坡的抢险散浸是地下水浸润面已从背水坡面出逸的表现，如果不及时处

34、理，极易酿成脱坡或管涌等险情。脱坡往往不止于岸坡本身，还会连同部分地基一道滑动，在坡脚外出现隆起，严重的会使堤身溃决。图图8-33 管涌出口处筑围井管涌出口处筑围井(a)平面图；平面图；(b)剖面图剖面图图图8-34 桩膜围堰管涌抢险桩膜围堰管涌抢险第五节 防汛抢险常用的抢护方法：背水坡一般散浸可采用沿堤坡每隔一定距离开浅沟，填以砂砾料和土工织物包裹的导渗排水方法。若渗流量过大，出浑水，背水坡土松软，有滑坡塌陷等险情，宜用无纺土工织物作反滤层排水，以稳定堤身。具体方法有两种：一是用无纺土工织物做贴坡排水（图8-35）；二是沿堤坡开挖导渗沟，沟内铺土工织物，回填砂砾透水料，或再以袋土封顶（图8-

35、36）。图图8-35 铺织物排渗铺织物排渗图图8-36 桩土工织物导渗沟桩土工织物导渗沟第五节 防汛抢险如堤身断面不足，外滩狭窄，且背水坡产生严重散浸，则需在背水坡加筑透永压浸台，如图8-37所示。为便于排水，每隔35 m放一道1015 cm的以编织土工织物包裹的砂袋或透水软管，使其与土工织物下缘连接起来，以便把渗水引至堤外小沟排走。海河水利委员会处理严重散浸险情时，采用了“上堵下排”的原则：即在迎水坡上沉放土工膜软体排截渗，在软体排上再压载（图8-38）；下游导渗采用无纺土工织物（图8-39）。导渗排体构造简单，抢护易行，排渗快，是抢救散浸的有效方法。内脱坡是由于堤身质量差、坡陡，汛期时浸润

36、线抬高，背水坡土的抗剪强度降低，内坡整块向下滑动所致。抢险方法仍是迎水坡截流，背水坡导渗。图图8-37 压浸台压浸台第五节 防汛抢险4、跌窝与漏洞的抢险（1）抢护跌窝的具体方法：翻筑夯实（图8-40）适用于跌窝不太深，发生在堤顶附近或背水坡，且不与河水相通，窝内无水流出的情况。“上堵下排”即用防汛土工膜在迎水坡截渗，堵住漏源；将跌窝翻筑夯实；漏洞下游出口用防汛无纺土工织物等滤水材料做反滤井（图8-41）。加筑外帮（图8-42、8-43），跌窝发生处堤身单薄、堤面较窄的堤顶上或生在迎水坡水下部位。图图8-38 迎水坡土工膜截流迎水坡土工膜截流图图8-39 背水坡无纺织物导渗背水坡无纺织物导渗第五

37、节 防汛抢险（2）抢护漏洞的具体方法：堵塞漏洞进水口：如果漏洞口数量多、口径小，洞口周围土又比较软时，可用防汛土工膜软体排堵在迎水坡洞口，软体排周围压载封闭，切断洞口水源（图8-44）。图图8-40 跌窝翻筑夯实跌窝翻筑夯实图图8-41 上游截渗、下游排渗措施上游截渗、下游排渗措施图图8-42 单薄堤身作外帮单薄堤身作外帮图图8-43 迎水坡跌窝处理迎水坡跌窝处理第五节 防汛抢险如洞口较小，周围土质较硬，可用直径大于洞口的铁锅扣住进水口，截断水流，在铁锅周围用软草、无纺土工织物、棉絮等塞紧，立即在上面抛压袋土，做成临时外帮坡，如图8-45所示。围井反滤：用袋土在漏洞出水口周围垒成围井，在围井内

38、先铺无纺土工织物滤层，其上铺透水砂石料做压重。围井高度应超过井内水面2030 cm，如图8-46所示。图图8-44 用土工膜软体排堵洞口用土工膜软体排堵洞口图图8-45 堵洞措施堵洞措施图图8-46 背水坡反滤井背水坡反滤井第五节 防汛抢险5、堤身裂缝的抢险对于汛期出现的堤坝裂缝险情，在一般情况下，其抢护方法是：（1）从裂缝口灌入干粉土，用薄竹片捣固，并用防汛土工膜铺在裂缝上，再用满足要求的土在裂缝上筑小土埂；（2）对于宽34 cm以上，深度超过1 m的纵向裂缝，经检查无滑动（脱坡）现象，并已趋稳定的，可以先将其开挖，然后分层回填夯实与堤身相同的土料；（3）对于横向裂缝，若裂缝已漏水，应在迎水

39、坡用防汛土工膜截渗，背水坡做土工织物反滤。6、洪水漫顶或风浪冲蚀的抢险对于水流漫顶险情，应尽速加高堤顶，作暂时防浪体子堤，拦住洪水，不使漫溢。抢护方法有：（1）抢筑子堤，适用于堤顶较宽，取土方便，风浪较小，洪峰持续时间不长的情况（如图8-47）。（2）袋土子堤，用于堤顶较窄，取土不便，土的含水率大，风浪小，洪峰持续时间短的情况（如图8-48）。（3）子堤结合防浪排体，子堤和袋土子堤前面可配合一道防浪排体。第五节 防汛抢险（4）堤顶临时子埝长管袋（土枕）可用于织物排的压重，也可用于海滩上建围垦堤，一般直径500600 mm，大的可达1 m，长度35 m。土枕可在工地现场用简单的两块立模制作，其过

40、程包括：装模、铺布、填土、缝合、拆模，也可在工厂制成长管，到工地水力充填。它可在堤顶应急快速垒成具有一定高度（一层枕一般最高0.7m）的椭圆形截面的子埝，防止水流漫顶，如图8-49所示。如果土枕的内壁有一层不透水膜，则制成的子埝防水、抗冲击性能更佳。图图8-47 堤顶筑子堤堤顶筑子堤图图8-48 袋土子堤袋土子堤第五节 防汛抢险（5）水袋抗洪法6、涵闸抢险渠道内管涌险情，除了铺无纺土工织物局部做围井防护外，还可以采取关闭下游节制闸，抬高河水位，降低洪水时河道的作用水头等措施来排除。土工膜或复合材料制成的水袋在堤坝抢险中像袋装土一样主要起镇压作用，并配合土工织物滤层，有效的控制各种险情，例如背水

41、坡的导渗和堆筑围井。图图8-49 临时子埝临时子埝第五节 防汛抢险7、土工包溃口抢堵土工包主要以聚丙烯、聚乙烯为原料采用机织或编织、切割、缝制等工序制成的一种柔性易折叠的包装袋体。性状有方形、圆形两种。溃口抢险中根据现场情况可以采用现场制作或工厂生产的定型产品。土工包溃口抢险的抛投方式包括船抛、岸抛和空投（图8-50），我国采用较多的是岸抛。图图8-50 美国加州奥罗维尔大坝溢洪道险情直升飞机抛投大型土工袋美国加州奥罗维尔大坝溢洪道险情直升飞机抛投大型土工袋习 题8-1 运河的设计纵坡为1:20000，最大水深3 m，底土的土粒密度s=2700 kg/m3，平均粒径d50=0.09 mm，是否要对河岸和河床设置防冲保护。8-2 岸坡底土的特征粒径见表8-2，土粒的不均匀系数Cu=6.5，可选用的四种织物孔径参见例8-1，它们的O95值分别为0.28，0.23，0.15，0.5l mm，试用美国和德国准则进行岸坡滤层的选择。对同样的底土，如要求满足单向流条件，可选择哪些织物?8-3 码头附近的最大流速为3 m/s，流动属层流，采用单层有纺织物防护岸坡，试根据图8-17设计织物上的块石保护层。特征粒径d90d85d50d40d15d10粒径（mm）0.230.190.070.040.030.02表习题表习题 8-2