堤防工程土工合成材料应用技术(12)

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第三章堤防系统的防渗、排渗和加固
	第一节防渗、排渗和加固在堤防中的应用
	第二节防渗、排渗和加固在水闸工程中的应用

　在前两章中已对土工合成材料的性质、功能、作用机理、使用原理和设计原则等作了全面的介绍，本章将对堤防系统中土工合成材料的设计和施工方面的一些问题作进一步叙述和讨论。这里所谓的“堤防系统”是指土堤和堤线上的涵闸(如破堤建闸等)及其相连的过水渠道，内容包括江河堤防的防渗和排渗、水闸的排渗和闸基的加固以及海堤的地基加固等。为了使读者易于理解有关原理，本章将列举一些应用实例。这些实例都是一些成功的工程实录，其中一些是早期应用的报导。按目前我国的应用水平来看，所报导的内容还有可以改进和提高的地方，因此当学习这些经验时，应结合工程实际情况和现有发展水平因地制宜地使用。

此外，应当说明，土工合成材料在上述的某些方面目前应用尚不普遍，如堤的防渗等，为此本章将引用一些类似的在低土坝中的应用实例作为参考，以期促进土工合成材料在堤防中应用。

第一节防渗、排渗和加固在堤防中的应用

一般来说，在堤防的主体和附属工程中，土工合成材料都有着能发挥第二章所提及的各种主要功能的场合。鉴于堤防的渗透控制原则仍是“上堵下排”，因此本节着重于土工合成材料的防渗、反滤和排水三个方面功能的应用，同时也叙及加筋加固功能。

一、堤防防渗

(一) 国内外应用情况

　土工膜作为一种良好的防渗材料，目前在坝工中，特别是土石坝中已被广泛地采用，在混凝土坝或碾压式混凝土坝的修补中，作为防渗护面也逐渐增多，其使用量约为土工织物使用量的11％左右。然而在我国的堤防建设中，它的应用则刚刚才开始，如作为垂直防渗墙的墙体材料等，但可以预计，它在今后新建的堤防和已有堤防的加固中将会广泛地被使用。为了说明堤防防渗问题，借鉴一些坝工中的应用实例，或许是有益的。表3-1(见参考文献[3])和表3-2中分别给出了国内外坝工中采用土工膜防渗的工程情况。从中可以看出一些特点：①土工膜在坝工中的应用，从地域上看已很广泛，国内外已经普遍接受了这种新型的防渗材料和技术。许多工程实录都表明它的防渗效果良好、经济、施工方便，有推广使用价值。②国内在坝工中使用土工膜防渗虽然较晚(1978年开始，比国外晚19年)，但从土工膜承受20m以上水头的实例所占的百分数来看，已与国外相当，且国内也有土工膜承受超过50m水头的实例。这些都说明国内在坝工中使用土工膜的技术水平已逐渐接近国际先进水平。③关于土工膜的厚度目前有两种观点：一种主张用厚膜(膜厚＞1.0mm)，以欧洲国家为多；另一种观点是使用薄膜(膜厚＜1.0mm)，以美洲国家和我国的实例较多，这些坝的使用情况至今仍然良好，因而值得很好地总结经验。根据上述情况以及目前SL/T225—98和GB50290—98《土工合成材料应用技术规范》中所列入的土工膜在坝工中的防渗使用规定，都表明土工膜防渗技术在我国坝工中的应用已经渐趋成熟。这将为这项新技术和新材料在堤防中的推广应用提供良好的范例。

(二) 设计和施工中的几个问题

　l.土工膜在堤防中铺设的范围和部位

土工膜在土堤中铺设的范围可从堤基开始，直到堤顶。土堤迎水面若设置铺盖，则铺盖长度应按渗流计算确定，或大于等于5倍水头。土工膜材料目前的挡水水头已达30～40m，因此可以完全满足一般江河堤防的要求。

表3-1

国外坝工中使用土工膜的情况一览表

序号	工程名称	所在国家	开始使用年度（年）	坝科	最大挡水水头或坝高（m)	土工膜材料	土工膜厚度（mm）
1	Sabetta	意大利	1959		33	RI	2.0
2	Dobsina	斯洛文尼亚	1960	石料	10	PVC	0.9
3	Terzaghi	加拿大	1962	土料	55	PVC	0.76
4	Llano	哥斯达利加	1963			PVC	0.5
5	Toktogul围堰	吉尔吉斯斯坦	1964	土料	6	PE	0.2/0.4/0.6
6	Decoto	美国	1966	土料	10	RI	0.24
7	Miel	法国	1967	土料	15	RI	1.0
8	Rinconada	美国	1968	土料	12	RI	0.32
9	Kualapuu	美国	1969	土料	18	RI	0.8
10	Atbashinsk	吉尔吉斯斯坦	1970	土料	46.5	PE	0.6
11	Neris	法国	1970	石料	18	RI	1.5
12	Obecnice	捷克	1971			PVC
13	Zolina	西班牙	1972	土料	14	PUR	1.1
14	Altenwoerth围堰	奥地利	1973	砂粒料	10	PVC	0.6
15	Landsteju	捷克	1973	石料	27	PVC	1.1
16	Nurek围堰	独联体	1973	砂粒石	45	LDPE	0.6
17	Pond De Claix	法国	1973	土料	12	RI	2.0
18	Odiel	西班牙	1974	砂砾石	27	PE/PVC	1.5
19	AbwindenA围堰	奥地利	1975	石料	6	PVC	0.5
20	La Coche	法国	1975	石料	33	PVC	1.0
21	Herbes Blanches	法国	1975	土料	14	RI	1.0
22	Sugarloaf围堰	澳大利亚	1976		19	CSPE
23	Tvrdosin	斯洛文尼亚	1976			PVC
24	Cotter	美国	1979		坝高40	CSPE	0.9～1.5
25	Avoriaz	法国	1981		14	HDPE
26	Tmarka	捷克	1981		20	HDPE
27	Codole	法国	1983	石料	28	PVC	2.0
28	Colibita	罗马尼亚	1983	石料	坝高47	PVC	0.8
29	Kyperrounda	塞浦路斯	1985		27	PVC	0.5/1.0
30	St。Justo	美国	1985		25	HDPE	1.0
31	Aubrac	法国	1986	土料	15	PVC	1.2
32	Barranco de Benijosr	西班牙	1986		16.5	PVC	1.2
33	Isanlu	尼日利亚	1986	石料	19	HDPE	3.5
34	Locone围堰	意大利	1986		13	异丁橡胶	1.5
35	Signal Buttes	美国	1986	土料	14	HDPE
36	Piano della Rcooa围堰	意大利	1987	砂砾石	9	PVC	1.5
37	Stillwater	美国	1987		坝高45	HDPE	2.5
38	Artik	亚美尼亚	1988	土料	18	LDPE	0.5
39	Bilancino围堰	意大利	1988	石料	15	PVC	1.2
40	Kuriyama	日本	1988		48.5	PVC	1.5
41	Cixerri2级	意大利	1989	土料	7	PVC	2.1
42	Cixerri3级	意大利	1989	土料	9	PVC	2.1
43	Jibiya	尼日利亚	1989	土料	22	PVC	2.1
44	Mihoesti	罗马尼亚	1989	土料	25	PVC	0.8
45	Pappadai梯级坝	意大利	1989	土料	9	PVC	2.1
46	Black Mountain	美国	1990	土料		PVC	1.14
47	Figari	法国	1990		35	PVC	2.0
48	Ajidaybiya	利比亚	1990			塑化HDPE	1.5
49	Benghazi	利比亚	1990		14	塑化HDPE	1.5
50	Cerro Do Lobo	葡萄牙	1990	石料	4	HDPE	1.5
51	Sirt	利比亚	1990		14.5	塑化HDPE	1.5
52	Sgmvoulos	塞浦路斯	1990		37	HDPE	2.5
53	Oblatos gorge	墨西哥	1992	土料	14	CSPE	0.91
54	Pablo	美国				HDPE-T	1.5
55	Bovilla	阿尔巴尼亚	1996	石料	57	PVC	3.0

注：PVC为聚氯乙烯，LDPE为低密度聚乙烯，HDPE为高密度聚乙烯，CSPE为氯磺化聚乙烯，RI为异丁橡胶，PUR为聚氨脂。

表3-2

我国部分堤坝工程中使用土工膜情况表

序号	工程名称	所在省（市、自治区）	使用年份（年）	最大挡水水头或坝高（m）	土工膜使用部位	使用情况	土工膜类型
1	西北峪	陕西	1978	31	库区	修复	3×0.06单膜
2	滑子	北京	1984	8	斜墙和库区	修复	复合膜
3	放马峪	北京	1984	10	斜墙	修复	3×0.1单膜
4	大宁	北京		13.5	斜墙	新建	复合膜
5	罗坑	江西	1986	14.2	斜墙	修复	单膜0.16，0.18，0.22
6	先锋	四川	1987	坝高 33	斜墙	修复	3层0.12单膜
7	麦坑	江西	1987	9.75	斜墙	修复	单膜0.32
8	闽江	福建	1987	7.8	铺盖	修复	单膜0.24
9	李家箐	云南	1988	30.6	斜墙	新建	复合膜
10	黄尖山	江西	1988	14.6	斜墙	加固	单膜0.1，0.07
11	犁壁桥	福建	1988

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