摘要：土工织物因技术先进、安全可靠、经济合理，被广泛应用于防洪工程中。文章以南安美林防洪工程C9标为例，介绍了土工织物在防洪工程中的设计、施工方法。
关键词：土工织物；防洪工程；护岸；防冲
土工合成材料因技术先进、安全可靠、经济合理，被广泛应用于防洪工程中。2001年4月至2002年8月建设的福建省南安市美林防洪工程C9标（路堤结合的土堤）应用了大量的土工织物作为护岸。现以南安美林防洪工程C9标为例，就土工织物在防洪工程应用过程中的设计及施工作一简单的阐述。
一、 工程概况
南安市美林防洪工程位于福建省南安城区对岸、晋江西溪左岸。防洪工程范围：晋江西溪左岸，具体范围为上起李西村，下至仙游村小山头。防洪标准近期按30年一遇洪水设防，远期按50年一遇设防，防洪堤按3级堤防工程设计，排涝标准按5年一遇涝水不漫溢的城市标准。本工程堤防工程为土堤（堤路结合），排涝涵闸穿堤而过。
二、土工织物在本工程中的作用及范围
土工织物覆盖在有水流冲刷处，既能削减水流冲击能量，又借其反滤作用，使土粒不被水流冲走，从而保证了土体的稳定性。在本工程中的作用范围有以下三方面：
1、 土堤的护岸和防冲：南安市美林防洪工程C9标为碾压碎石土(堤防内坡为粘土防渗层)土堤，堤防内坡粘性土在汛期可能遭到洪水的冲刷，土工织物在堤防内坡自堤基至堤顶将土堤全部覆盖，起到护岸和防冲的作用。
2、 排涝明渠的护坡和护底：南安市美林防洪工程C9标的排涝明渠穿过土堤将洪水排到外江，土工织物布置在渠道的底部及边坡上起到护坡和护底的作用。
3、 排涝闸工程的护底。
三、设计
（一）材料选用
南安美林防洪工程选用江苏远大非织造布厂生产的针刺400g/m2土工布。经监理现场见证后委托华桥大学土木工程检测中心对下列指标进行检测：
1、 物理性指标：单位面积质量、厚度、等效孔径（EOS）；
2、 力学性指标：拉伸强度、撕裂强度；
3、 水力学指标：垂直渗透系数（或透水率）、平面渗透系数（或导水率）、梯度比（GR）；
4、 耐久性：抗老化性；
检验结果为所检项目符合标准合格品要求，可用于工程施工。
（二）校核选用的材料
本工程按照反滤准则校核选用的针刺400g/m2土工布。校核方法如下：
1、 保土性：
按Q95≤nd85公式校核
式中：
Q95：土工织物的等效孔径，mm；（由华桥大学土木工程检测中心检测报告提供）
d85：被保护土的特征粒径，即土中小于该粒径的土质量占总质量的85%，采用试样中最小的d85，mm；（本工程被保护土为残积粘性土，特征粒径由华桥大学土木工程检测中心检测土样后提交的检测报告提供）
注：所埋土工织物连同其下土粒可能移动时，n值采用0.5
土的不均匀系数CU，按下列公式计算：
CU=d60/d10
式中：d60、d10为土中小于该粒径的土质量分别占总土质量的60%和10%。（本工程由检测报告提供）
2、 透水性：
2.1按下列公式计算出土工织物的透水率ψa：
ψa=kv/δ
kv：土工织物的垂直渗透系数，cm/s；（本工程由检测报告提供）
δ：土工织物厚度，cm
2.2按下列公式计算出工程要求的透水率ψr：
ψr=q/△hA
q：估计的来流量，cm3/s；（现场测定）
△h：土工织物两侧的水头差，cm；（现场测定）
A：土工织物过水面积，cm2；（现场测定）
2.3按公式
ψa≥FSψr进行判定
FS：安全系数应≥3（本工程取3.5）
3、防堵性
本工程被保护土级配良好，水力梯度低，流态稳定，修理费用小及不发生淤堵，按以下公式校核：
Q95≥3d15
d15：被保护土的特征粒径，即土中小于该粒径的土质量占总土质量的15%，mm。
4、结论：
本工程所选针刺400g/m2土工布通过校核，满足保土性、透水性、防堵性要求，故可用于本工程的建设。
（三）选择土工织物防护结构型式
土工织物防护工程面上应有足够的盖重，同时，为防止织物被刺破，土工织物上设砂砾料保护层。按照上述原则，美林防洪工程C9标选择的结构型式如下：
1、 土堤的护岸和防冲：护坡压载材料为厚300mm的干砌块石，保护层为厚200mm（D20-40）碎石垫层。岸坡端部的防冲结构为M7.5浆砌石挡墙，挡墙基础深度按河床冲刷深度确定为2.8m，挡墙顶宽0.6m，底宽2.35m。挡墙在施工中，按挡墙施工规范要求在地基可能变形处设沉降缝，以适应地基变形。详见岸坡端部防冲结构图。
2、 排涝明渠的护坡和护底：护底压载材料为厚300mm的干砌块石，保护层为厚200mm（D20-40）碎石垫层。护坡压载材料为厚600mm的干砌块石，保护层为厚100mm（D5-15）碎石垫层。渠道出口的防冲结构为深2.0m的防冲槽，底部长度2.0m，顶面长度6.0m，防冲槽用干砌块石回填。详见渠道出口结构图。
3、 排涝闸工程的护底：护底压载材料为厚500mm的M7.5浆砌块石，保护层为厚200mm（D5-15）碎石垫层。排涝闸进口底板的防冲结构为宽800mm，深1100mm的M7.5浆砌石锁口挡墙，土工织物沿排涝闸进口底板向锁口挡墙上游延伸2m并回折做成压枕。详见：土工织物在水闸底板中的布置图。
（四）对选用的土工织物防护结构进行校核
对选用的土工织物防护结构进行校核以保证工程在运行中的安全。土工织物防护结构应校核以下内容：
1、漂浮核算
①静水条件下护坡土工织物抗浮稳定条件为：
△h≤γpcosα/γw
△h：土工织物上下水头差，m；（试验测定）
γp：土工织物上压载体单位面积浮重，KN/m2；（试验测定）
γw：水容重，KN/m3；
α：坡角
②风浪作用下护坡土工织物抗浮稳定条件由稳定系数SN判定，判定按下式进行：
SN=H/γrδm
H：浪高，m；
δm：护坡厚度，m；
γr：护坡的浮相对容重:γr=（γa-γw）/γw
γa、γw：护坡材料容重与水容重，KN/m3。（试验测定）
用各种护坡压载材料时，SN应满足下表：
如果土工织物的透水性低,接近于被保护土的透水性,则需将表列数值乘以0.6,采用折减值与2之间的较小值。
2、抗掀起核算
当水下流速不大于下式算得的临界流速υc时,土工织物防护结构将是稳定的。
υc=θ(γrgδm)1/2
θ:系数,按下表取值；
g：重力加速度，m/s；
其余符号同上。
护底土工织物抗掀动要求的θ值(水深2m)
对直接放在河床底,无压载的织物排,θ值可采用1.4
3、土工织物及防护结构顺坡下滑核算
土工织物及防护结构抗滑稳定条件为:
△h≤γsatδm[cosa-（sina/fsg）×Fs]×(1/γw)
γsat：土工织物及防护结构的饱和容重，KN/m3；（试验测定）
a：坡角；
fsg：排体材料与坡面间的摩擦角，用水下值；（试验测定）
Fs：安全系数，可用1.3；
其余符号同上。
4、压重
排体上要求的压重,与当地水流流态与流速有关,按下图查用.当流速v≤3m/s时,可以采用1KPa。
5、结论
本工程通过校核，抗漂浮、抗掀起、抗顺坡下滑、压载重量均满足稳定条件。所选用的防护结构可用于工程施工。
四、施工
（一）运输及储存
土工布在运输过程中和运抵工地后应妥为保管，避免日晒，远离火种，防止黏结成块，并将其储存在不受损坏和方便取用的地方，尽量减少装卸次数。
（二）土工织物的拼接
土工织物的拼接可采用搭接、缝接两种型式：
1、 工织物搭接时，平地搭接宽度为30cm，不平地面或极软土为50cm，水下搭接应＞50cm；
2、 土工织物缝接时，平结的搭接长度＞40cm；本工程采用手持式缝纫机进行缝接施工；
（三）土工织物防护结构的施工
土工织物防护结构的施工顺序为：铺设土工织物铺设土工织物保护层铺设土工织物压载。
1、土工织物的铺设
① 铺设前先清理、平整场地，将坡面修好、碾压密实。
② 土工织物进行铺设前要进行复检，不得使用扯裂、蠕变、老化、破损的土工织物。
③ 铺设时土工织物与基础间应压平贴紧，避免架空，清除气泡。施工中尽量选用宽幅土工织物，相邻土工织物块拼接采用缝接或搭接。
④ 坡面铺设自下而上，自下游往上游侧依次进行。在斜坡上搭接时，应将高处的土工织物搭接在低处的土工织物面上。
⑤ 铺设过程中，不准直接在土工织物上卸放护坡材料，不准用带尖头的钢筋作撬动工具，严禁在土工织物上进行敲打石料和一切可能引起土工织物损坏的施工作业。
⑥ 为防止大风吹损，在铺设期间所有的土工织物均应用砂袋压住，直至保护层施工完为止。当天铺设的土工织物应在当天将保护层铺设完成。
⑦ 对施工过程中遭受损坏的土工织物，及时进行修理，对受损的土工织物，外铺一层合格的土工织物在破损部位之上，其各边长度大于破损部位1m以上，并将两者进行缝接处理。
⑧ 土工织物铺设施工时要注意与坡脚结构物的连接处，不得留有空隙，结合良好。
2、保护层的施工
在土工织物铺设完成后应立即进行保护层的施工。
① 保护层施工在土工布铺设后进行。
② 铺设前设好样桩，备足砂砾料。
③ 在施工中应注意保证保护层厚满足设计要求。
④ 保护层由坡底向坡顶按设计结构要求铺设，不得从高处顺坡倾倒。
⑤ 采用分段铺筑，应保证不发生漏铺现象。
⑥ 已铺筑的工段，及时铺筑上层压载，严禁人、车通行。
3、压载的施工
在保护层施工完成后，既开始压载的施工。施工严格按有关砌石施工规范执行。
4、坡顶锚固及坡脚防冲结构的施工
防护和防冲结构的施工严格按相关施工规范执行。
五、小结
与传统的防护工程相比，土工织物有反滤功能，能在水流作用下保护土粒不至流失，而水流畅通，就保证了土体的稳定性。并且土工织物由工厂生产，质量稳定，数量也得到保证。
防护工程结构简单，防护工程的材料容易获得，降低了防护工程的材料费；施工方便，使施工效率提高，降低了施工中耗费的人工、机械费，节省了投资。
本文参考资文献：
【1】 中华人民共和国水利部水国科[1998]482号文颁发的《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）
