堤线上的水闸也是堤防的组成部分，尤其对“破堤建闸”的水闸，更与堤防有密切的关系，因此本节将简要地叙述土工合成材料在水闸工程中的应用。水闸工程包括上游引水渠、闸室、下游消能防冲工程和出水渠以及两岸连接建筑物等部分。各组成部分均可利用土工合成材料的不同功能，例如上下游渠道的防渗、护岸和防冲、闸底板分缝和两岸挡土墙排水孔处的反滤层、加筋土边墙、闸室软土地基的加固等。
(一)上游引水渠和下游出水渠的防冲和防渗
水流在上游引水渠和下游出水渠范围内流速较大，特别是在汛期运行时。此外，在下游消能防冲工程的后面，仍伴随有水流的脉动现象，引起上游和下游渠坡和渠底的冲刷，故应加以防护。
1.
护坡结构中一般采用非织造(针刺
江苏省施桥二线船闸工程中选择400g/m2的非织造针刺土工织物作护坡结构中的反滤垫层，其上铺设厚10cm的混凝土面层，在现浇坡面设置了足够的排水孔。为防止土工织物被水流冲起，在坡脚处铺设了干砌块石，将土工织物压住，参见图3-20。 施桥船闸地区的土质情况比较单一，地表以下3m范围内为粉质粘土，其余均为饱和的粉砂和极细砂(d50=0.071mm，d90＝0.15 mm)，不均匀系数Cu=3.04，渗透系数ks＝1×10-3cm/s。所选非织造针刺土工织物的O95＝0.12mm，渗透系数Kg＝1.11×10-2cm/s。根据保土性要求O95≤nd85，因被保护土颗粒d50＝0.071mm，即d≤0.075mm的含量大于50％，对所选土工织物，取n=1.8，而d85略小于d90(d90=0.15mm)，故满足保土准则。根据《规范》对透水性的要求，在流 |
图3-20 施桥二线船闸下游护坡 |
态复杂条件下要求kg≥
(1) 本例中用作护坡的土工合成材料还可以选用土工格室或土工模袋。在选用本例叙述的土工织物作护坡材料时，如水底用织物软体排防冲，还应考虑护坡和护底织物的连接问题。
(2) 本例中土工织物略有淤堵，但对渗透系数影响不大，这反映了非织造针刺土工织物的特性。
2.
渠底防冲通常应用软体排或长管袋。软体排由织造土工织物制作的排体、绳网和压重组成。
江苏省芒稻河东岸的江都西闸，净宽90m，共9孔，设计流量505m3/s。在灌溉期间，过闸流量长期维持在800～1000m3/s，引起河床严重冲刷。实测上游河床冲深6～7m，下游河床冲深2～3m。采用织造土工织物制成的软体排防冲，织物的经向抗拉强度为25.1kN/m，纬向为23.5kN／m。上游排体沿水流方向长度为90m，宽115m；下游软体排长50m，宽120m。织造土工织物的经纬丝之间的孔隙有利于沉排时透水。绳网用于加强排体，由φ3mm的聚氯乙烯多股绳制成上下两层网格(20cm×20cm)与织造土工织物联为整体。每根绳的抗拉强度为1.41kN/m。排体上的压重由混凝土块和散抛块石组成。可以通过模型试验分析得流速与压重之间的关系，如图3-21所示。南京水利科学研究院的测试结果。从图中可见，当流速为3m/s时，采用1.0kN/m2压重即可。 |
图3-21 流速与单位面积压重 |
水上设排的方法：将排布折叠于一侧岸坡上，沿排头和排尾扎上粗竹杆，排尾的竹杆固定于岸坡，排头的竹杆用几根牵引缆绳与对岸的卷扬机相联；在排体的上下各系数根调位绳索，排体的四周扣有浮筒，趁低水位时，启动卷扬机，借助调位绳索将排布在水面上展开于设计位置；其后，用小船散抛压重，为防止排布在水面鼓起，压重应先从排的中部向四周展开，同时，逐渐放松缆绳，直至排布完全没入河底。在迎水面应压以较大的混凝土块，以防水流掀起排布。完工后要由潜水员进行水下质量检查，确保符合设计要求。江都西闸的软体排铺放
长管袋用于防冲结构时，一般与其他土工织物相配合，起压重作用。
[实例3-12]福建省九龙江北溪水闸长管袋防冲
1994年福建省九龙江北溪水闸的上游和下游均用长管袋防冲。为保护闸上游120m长的边墙地基和河床免遭冲刷，在已平整的河床上，先铺非织造针刺织物排布；然后将机织土工织物缝制的长6m、直径0.8m的长管袋平放在排布上；再退缩长管袋，边充砂边伸长，装满砂后，用尼龙绳封口；最后用预先放于袋下的粗尼龙绳加箍，每袋3道箍，间距1.5m，并用粗尼龙绳将并排的长管袋连在一起，形成整体。上游处理的河床面积达480m2(图3-22)。该闸下游消能系统后面的防冲槽和海漫也多次被严重冲刷，曾抛石4000m3防冲。这次除险加固也用土工织物和长管袋处理冲深达3.5m的防冲槽，其结构和上游翼墙固脚相同。 |
图3-22 长管袋和土工织物防冲结构 |
评论：
(1) 以上两例中防冲排布分别采用织造和非织造土工织物，选择时应考虑河床被保护土的粒径级配，满足保土性和复杂水流条件下的透水性要求。因织造土工织物的强度高、质量轻且价格低，在满足设计要求的前提下，应优先选用织造土工织物。
(2) 用模型试验确定软体排压重的方法很好，但实际使用时应加一定安全裕度。
有关防冲护底的详细介绍可参见第四章。
