云南省红河州水利水电勘察设计研究院 云南省蒙自市 661199
摘要：无纺土工织物是以黄麻和棉为原料经过加工生产出来的一种纺织品，这种纺织品具有很好的通气性、过滤性和透水性，在均质土坝施工中作为反滤排水材料具有很好的效果。本文以某均质土坝的修建为例，对无纺土工织物作为反滤排水材料的应用进行了探索。
关键词：无纺土工织物；均质土坝；反滤排水材料；应用
随着经济的发展，水利工程的修建范围越来越广，数量也越来越多，在进行水利工程修建的过程中，大坝的修建的是重点。均质土坝反滤排水材料的选择一方面会影响大坝的质量，另一方面也会影响大坝的造价。无纺土工织物是由植物纤维制造而成的具有很好的通气性、过滤性和透水性的一种纺织品，在作为均质土坝反滤排水材料方面具有很好的质量优势和价格优势，所以探讨无纺土工织物在均质土坝反滤排水材料中的应用具有重要的意义。
一、均质土坝的实际情况
均质土坝工程大坝最大高度是39米，坝顶的长度是375米，坝顶的宽度是8米，填充坝体使用的土料都是从两个副坝周围的土料场选取的。这个均质土坝上游坝坡的比值是1：3；1：3.5；1：4，下游坝坡的比值是1：2.5；1：2.75；1：1.5。坝体内部设置上昂式的排水体进行排水，在排水体的上游设置一道500克的无纺土工织物，无纺土工织物的铺设面积是12080平方米。在进行坝体填筑时使用的是风化土和残坡积土的混合材料，总填筑量是81.9万立方米，排水反滤体的填筑量是22010立方米，填筑时使用的反滤料是天然的河砂与砂卵石[1]。
二、均质土坝反滤体的设计
（一）均质土坝反滤体设计的原因
大坝是这个水利工程的挡水建筑物，当水库中的水位上升的时候，一定会在大坝的坝基、坝体周围形成渗透性的水流，在很大程度上会引发渗流破坏。所以，均质土坝不仅要满足稳固性的要求，同时还要采取一定的措施，防止渗透破坏现象的发生，保证土坝的安全性。由土力学的相关知识我们已经知道，造成土体渗透破坏的主要原因是土颗粒的流失，所以防止渗透破坏最主要的措施就是防止土颗粒的流失。防止土颗粒流失最有效的办法就是在被保护的土颗粒的后面设置一层反滤层。这个反滤层有两方面的功能，一方面是保护土颗粒不会流失；另一方面是反滤层良好的透水性可以起到排水减压的作用。为了实现第一种功能，就需要所用的防水材料满足小孔径的要求；为了实现第二种功能，就需要所用的防水材料具有很好的透水性[2]。而无纺土工织物正好可以满足以上两种特性需求。
（二）均质土坝反滤体的具体设计
以反滤层的设计资料为基础，将砂砾滤层的保土性设置为：D15/d85小于4—5，将砂砾滤层的透水性设置为：D15/d15大于4—5。然后以大坝使用的混合料的颗粒级配为基础进行分析，可以得出如下结果：大坝的土料颗粒d85等于0.09毫米，而大部分土料的d15都在0.001毫米以内。此工程使用天然的砂卵石和河砂作反滤材料，经过对它的颗粒进行分析，可以得出如下结果：d15在0.39和0.59之间，D15/d85的数值在4.3和6.5之间。通过和上面的数据进行对比可知，这种材料不能实现保土性的要求。而D15/d15的数值大于5，说明可以实现透水性的要求。
以上面实验分析之后的数据为准，经过设计单位的研究，以本工程的特点为基础，为了强化保土性和透水性的功能，保证大坝运行过程的安全性，所以在两个位置分别设置一道无纺土工织物，使用的无纺土工织物的标准是500克每平方米，这两个位置分别是：上昂式排水体的上游侧、坝体交界面。
三、无纺土工织物的具体应用
（一）无纺土工织物的物理性能
无纺土工织物是一种使用合成纤维通过针刺的方法制成的一种布状物，具有抗拉强度高、耐腐蚀性好、各向几乎相等的特点。无纺土工织物作为反滤排水材料最大的优势表现在以下两个方面，分别是：一方面，无纺土工织物具有很好的透水性，能够有效的保护土颗粒不会流失，基本上符合滤水材料的性质。另一方面，无纺土工织物和砂石滤层相比具有工程量小、工期短、施工简单、费用低的特点。所以，使用无纺土工织物作为反滤排水材料具有很好的科学性，应用前途广泛[3]。
（二）无纺土工织物的选取
在进行无纺土工织物选取的时候要以被保护的土颗粒的粒径和渗透系数为依据。经过分析，大坝需要保护的土颗粒含量多，粒径比较小，可以选用500g/cm2的无纺土工织物，这种无纺土工织物的具体物理性质如下表所示：
以土工织物的滤层要求为依据，在一般的情况下，无纺土工织物的孔径要在d15和d85之间，无纺土工织物的渗透系数要在10k以上。通过上表可以看出，500g/m2无纺土工织物的有效孔径是0.092毫米，土料的d85是0.09毫米，土料的d15都在0.01毫米以内，符合孔径在d15和d85之间的要求，满足反虑要求。除此之外，以副坝的土料渗透试验为依据，测得土料渗透的系数在1.32*10-6米每秒和1.12*10-7米每秒之间，而500g/m2无纺土工织物的渗透系数在0.91厘米每秒，
符合无纺土工织物 M≥300g/m2的要求。所以使用500g/m2无纺土工织物作为反滤排水材料是正确的。
（三）无纺土工织物的布置
以设计图纸为依据，在坝体上昂式排水体的上游侧布置反滤层，在反滤体的底部布置水平段的无纺土工织物。从工程的上游到下游的坝面布置的分别是：土料、无纺土工织物、50厘米厚的粗砂滤层、150厘米的砂卵石层、50厘米厚的粗砂滤层、坝壳土料、下游坝坡。具体的布置如下图所示：
（四）无纺土工织物的施工
第一，在坝体的上昂式排水体的上游面上增设一道由无纺土工织物和砂石共同组成的反滤层，这个反滤层和上游的倾斜角度是45度。
第二，在施工的过程中使用“先土工织物后砂”的施工办法，也就是先以层厚为基础将反滤体上游侧土料进行回填，然后使用推土机将其摊铺平整，在摊铺的过程中坡面的部位或者距离反滤体0.5—1米的部位要按照设计的坡比用人工的方式进行平整，同时将铺设的无纺土工织物拉紧，用装载自卸车进行反滤料的运输和回填。这样的目的是为了保证无纺土工织物铺设的平整性，为了满足施工过程中的坡比要求。
第三，反滤层的碾压要和两侧的土体共同施工，由于土料的压缩性能和反滤料的压缩性能具有差异性，所以为了满足机械碾压施工的要求，在进行反滤料的铺设时，反滤料铺设的厚度要比混合料的厚度小5—10厘米。在施工的过程中，可以先填筑坝体两侧的混合料，然后再进行反滤料的回填。
第四，在进行反滤料的碾压时，可以使用18吨的振动平碾机器来进行，这个震动平碾机器的直径是1523毫米，震动轮的宽度是2178毫米。在碾压无纺土工织物和坝体土料、首层反滤料交界的部位的时候，碾压施工要同时进行，但是在碾压的过程中可以不开震动档，对反滤层的碾压要持续两遍以上。在施工的过程中先进行两遍不开震动档的碾压，然后在进行开震动档的碾压，最后在进行一遍或者两遍的同时碾压。碾压结束之后工程的实验人员要对碾压的压实度和密实度进行检测。
（五）无纺土工织物的质量控制
第一，在铺设无纺土工织物要对坡面上的杂物进行清理，防止在铺设的过程中带棱角的杂物将无纺土工织物刺破。第二，如果在铺设的过程中无纺土工织物发生破坏，要用大于破坏面积4—5倍的无纺土工织物进行覆盖和修补。第三，在铺设无纺土工织物的时候，要从坝脚开始向坝顶方向铺设，在铺设的过程中不要用力拉扯，以免造成破坏。第四，在铺设的过程中，两块无纺土工织物交接长度要在30厘米和50厘米之间，同时缝合线和边缘之间的距离要在5厘米以内。第五，无纺土工织物铺设完成之后，要做好防晒措施，防晒层的厚度要在50厘米以上，防止阳光暴晒对无纺土工织物造成破坏。第六，在铺设无纺土工织物的时候，铺设的速度要和坝体两侧填筑施工的速度保持一致，防止无纺土工织物因为拉扯受到破坏。在进行碾压的时候，要将无纺土工织物卷起，防止小石子对它造成破坏。
结语
在坝体施工的过程中，土颗粒的流失会对坝基和坝体的稳定性造成严重的威胁。无纺土工织物在坝体的修建过程中作为反滤排水材料，可以很好的实现保土性和透水性，保证坝体的稳定性。无纺土工织物作为反滤排水材料的应用要从无纺土工织物的选择、无纺土工织物的布置和施工以及无纺土工织物的施工质量控制等方面来进行。
参考文献：
[1]冯治刚，吴杰，杨中等.无纺土工织物作为某均质土坝反滤排水材料的试验研究[J].治淮，2010，（2）：32-34.
[2]靳向煜，吴海波，任慕苏等.我国土工织物技术及应用前景[J].东华大学学报（自然科学版），2014，（2）：157-160.
[3]吴泽文.浅谈土工织物充填袋在围堰工程中的应用[J].价值工程，2013，（16）：112-113.
论文作者:黄木根
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/28
标签：土工论文; 织物论文; 无纺论文; 土坝论文; 透水性论文; 材料论文; 很好论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;