析土工織物在河南孟津白鶴控導(dǎo)整修工程中的應(yīng)用

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1、土工織物的特點
    隨著國家對黃河投資治理力度的加大，土工合成材料作為一種新材料，以其特有的特點被廣泛運用在工程建設(shè)中。組成土工合成材料的主要原材料包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚酰胺（PA）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚氯乙烯（PVC）等，分土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復(fù)合材料等四大類，而黃河上應(yīng)用較多的為土工織物，它又包括有紡?fù)凉た椢?、無紡?fù)凉た椢飪煞N。
    土工織物主要是代替?zhèn)鹘y(tǒng)粒料建造反濾層和排水體，與傳統(tǒng)反濾層和排水體相比，它具有質(zhì)輕、整體連續(xù)性好、施工方便；抗拉強度高、抗腐蝕、抗微生物侵蝕性好；質(zhì)地柔軟，能與土料很好地結(jié)合；水下或土中耐久性和耐氣候性能較高、使用效果顯著等特點。并且土工織物也滿足了一般反濾材料所具備的條件：①保土性：防止被保護土料流失，引起滲透變形；②透水性：保證滲透水通暢排除；③防堵性：保證不被細土粒淤堵失效。
    土工織物在使用時應(yīng)出具產(chǎn)品質(zhì)量合格證，同時需測試：①物理性指標(biāo)：單位面積質(zhì)量、厚度、等效孔徑（EOS）等。②力學(xué)性指標(biāo)：拉伸強度、撕裂強度、握持強度、頂破強度、脹破強度、材料與土相互作用的摩擦強度等。③水力學(xué)指標(biāo)：垂直滲透系數(shù)（或透水率）、平面滲透系數(shù)（或?qū)剩?、梯度比（GR）等。④耐久性：抗老化性、抗化學(xué)腐蝕性。測試需要有資質(zhì)的技術(shù)質(zhì)量檢測部門進行檢測，檢測時根據(jù)工程需要和具體施工要求，可相應(yīng)增加或刪除相關(guān)檢測項目，并出具詳細的檢測報告。
    2、工程施工
    2.1 概況
    河南孟津白鶴控導(dǎo)工程位于黃河南岸小浪底壩址以下18km處，是黃河下游河道整治的第一處控導(dǎo)工程，始建于1946年，為民建民管工程，孟津黃河段成立后接管。工程最初僅有河澗壩、渡口壩及2座垛，1997年修建8壩、9壩，1998年下半年在河澗壩、渡口壩之間修建填灣1~4壩。至此，白鶴控導(dǎo)工程共有8道壩、2座垛計10個單位工程。
    孟津白鶴控導(dǎo)工程0壩（河澗壩）、5壩（渡口壩）、6垛及7垛由于修建年代早，面貌破舊，影響工程防洪能力。經(jīng)上級批準(zhǔn)，1999年上半年對0壩、5壩、6垛及7垛進行加固整修，根據(jù)設(shè)計要求，為實現(xiàn)土工織物反濾和排水的目的，采用130g／m2的有紡?fù)凉た椢镌谏蠈樱?00 g／m2的無紡?fù)凉た椢镌谙聦拥氖┕ろ樞颉?br />     2.2 施工過程
    在白鶴控導(dǎo)整修工程施工中，首先按設(shè)計要求進行邊坡壓實、削坡等工序，且坡面上達到無損傷土工織物的帶尖棱硬物、無坑洼等；再把經(jīng)過檢查無損傷的合格的有紡、無紡?fù)凉た椢锲戒佋谛拚^的坡面上，土工織物塊之間的拼接可采用塔接或縫接，本工程采用塔接，搭接寬度40cm；為防止土工織物下滑，影響反濾、排水效果，土工織物自壩頂向下壓深1.0m，寬4.40m，中間設(shè)一錨固溝，坡腳采取多壓的方法固定；因土工織物是聚合材料，鋪設(shè)后受太陽光中紫外線的照射會引起降解等破壞作用，所以施工時順坡面自下而上一段一段地鋪設(shè)，并及時在上面平鋪一層石料加以保護，石料間隙應(yīng)盡量填充，然后進行外層石料的加固。
    3、應(yīng)用成效分析
    3.1 洪水情況
    1999年7月16日20時，三門峽流量為2380m3／s，但含沙量竟高達790kg／m3，為之罕見；小浪底最大含沙量在7月17日12時達到最大，為702kg m3。該次洪水三門峽于7月16日22時達到最大流量3400 m3／s，小浪底于7月17日14時達到最大流量2150 m3／s，盡管洪水流量沒有達到白鶴控導(dǎo)工程的防御標(biāo)準(zhǔn)（4000 m3／s以上），但其含沙量遠遠超出正常值，嚴(yán)重影響河道的行洪能力，同時，也給工程造成一定的危害。
    3.2 出險情況
    經(jīng)過這次高含沙洪水的考驗，在豫西局所轄工程范圍內(nèi)，出現(xiàn)了多處險情。其中白鶴1~4壩為1998年修建的新壩，壩體設(shè)計未采取有效的反濾、排水等措施（沒有鋪設(shè)土工織物），也未經(jīng)過洪水的考驗，故各壩均出現(xiàn)了不同程度的壩頂裂縫、坦石下整等險情。而剛整修過的0壩、5壩、6垛及7垛未出現(xiàn)任何險情。
    3.3 險情分析
    洪水過后，經(jīng)有關(guān)專家和技術(shù)人員分析險情發(fā)生原因，一致認為壩垛出險主要是因為洪水通過坦石縫隙，淘刷主壩體，隨著洪水的漲落，壩體土料被水流挾帶流失，引起壩頂（壩坡）裂縫、坦石下蟄等險情。而剛剛整修過的白鶴0壩、5壩、6垛及7垛，尤其是6垛和7垛在施工前毀壞嚴(yán)重，整修后的外坡全部為新填土，經(jīng)這次高含沙洪水的考驗，2壩2垛均未出現(xiàn)壩頂（壩坡）裂縫、坦石下蟄等險情。分析其原因，主要是整修時在裹護體下部平鋪了一層土工織物，而土工織物的作用恰恰是保土、反濾、排水。當(dāng)洪水通過坦石縫隙和土工織物浸入壩體后，在洪水漲落過程中，浸入壩體內(nèi)的水依據(jù)土工織物的排水性只能把水排走，而不能把壩體土料挾帶走，故沒有引起壩體土料的流失，壩出險的可能性降到了最低點，而這正是土工織物保土、反濾、排水特性的具體表現(xiàn)。
    4、施工中出現(xiàn)的問題
    土工織物作為一種新材料，在豫西局的應(yīng)用相對較少（僅在1998年汛后到1999年汛前防洪基建工程和2001年防洪基建工程中運用了兩次），施工中難免出現(xiàn)技術(shù)措施應(yīng)用不當(dāng)?shù)葐栴}。
    在壩坡修整并鋪過土工織物后，表層的保護應(yīng)引起足夠的重視。本工程施工中采取在表面平鋪一層石料做為保護層的方法，在一定程度上起到了保護土工織物免受損傷及防止太陽光中紫外線的直接照射而引起土工織物降解等破壞作用；但也存在不足之處，在壩頂向下拋石時，易通過平鋪的石料保護層損傷下層的土工織物，造成土工織物作用的降低甚至失效。建議今后施工中從壩頂向下拋石時，盡可能采用拋石板或拋石架，或者對土工織物表面采取有效的防護措施（如放置混凝土預(yù)制板等），以減少拋石對土工織物的損傷。
    5、小結(jié)
    各種新材料、新技術(shù)在黃河防洪基建工程中的推廣應(yīng)用，提高了防洪工程抵御洪水的能力，取得了良好的使用效果。但有些新材料運用的時間較短，缺乏具體完善的施工方法、技術(shù)措施及質(zhì)量控制措施等，很容易出現(xiàn)新問題，這些問題都需要我們在今后的施工中逐步探索、總結(jié)，使各種新材料、新技術(shù)都有各自的用武之地，充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢，為黃河防洪工程服務(wù)，確保黃河安瀾。