云南省紅河州水利水電勘察設(shè)計(jì)研究院 云南省蒙自市 661199

摘要：無(wú)紡?fù)凉た椢锸且渣S麻和棉為原料經(jīng)過(guò)加工生產(chǎn)出來(lái)的一種紡織品，這種紡織品具有很好的通氣性、過(guò)濾性和透水性，在均質(zhì)土壩施工中作為反濾排水材料具有很好的效果。本文以某均質(zhì)土壩的修建為例，對(duì)無(wú)紡?fù)凉た椢镒鳛榉礊V排水材料的應(yīng)用進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：無(wú)紡?fù)凉た椢铮痪|(zhì)土壩；反濾排水材料；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水利工程的修建范圍越來(lái)越廣，數(shù)量也越來(lái)越多，在進(jìn)行水利工程修建的過(guò)程中，大壩的修建的是重點(diǎn)。均質(zhì)土壩反濾排水材料的選擇一方面會(huì)影響大壩的質(zhì)量，另一方面也會(huì)影響大壩的造價(jià)。無(wú)紡?fù)凉た椢锸怯芍参锢w維制造而成的具有很好的通氣性、過(guò)濾性和透水性的一種紡織品，在作為均質(zhì)土壩反濾排水材料方面具有很好的質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，所以探討無(wú)紡?fù)凉た椢镌诰|(zhì)土壩反濾排水材料中的應(yīng)用具有重要的意義。

一、均質(zhì)土壩的實(shí)際情況

均質(zhì)土壩工程大壩最大高度是39米，壩頂?shù)拈L(zhǎng)度是375米，壩頂?shù)膶挾仁?米，填充壩體使用的土料都是從兩個(gè)副壩周?chē)耐亮蠄?chǎng)選取的。這個(gè)均質(zhì)土壩上游壩坡的比值是1：3；1：3.5；1：4，下游壩坡的比值是1：2.5；1：2.75；1：1.5。壩體內(nèi)部設(shè)置上昂式的排水體進(jìn)行排水，在排水體的上游設(shè)置一道500克的無(wú)紡?fù)凉た椢?，無(wú)紡?fù)凉た椢锏匿佋O(shè)面積是12080平方米。在進(jìn)行壩體填筑時(shí)使用的是風(fēng)化土和殘坡積土的混合材料，總填筑量是81.9萬(wàn)立方米，排水反濾體的填筑量是22010立方米，填筑時(shí)使用的反濾料是天然的河砂與砂卵石[1]。

二、均質(zhì)土壩反濾體的設(shè)計(jì)

（一）均質(zhì)土壩反濾體設(shè)計(jì)的原因

大壩是這個(gè)水利工程的擋水建筑物，當(dāng)水庫(kù)中的水位上升的時(shí)候，一定會(huì)在大壩的壩基、壩體周?chē)纬蓾B透性的水流，在很大程度上會(huì)引發(fā)滲流破壞。所以，均質(zhì)土壩不僅要滿足穩(wěn)固性的要求，同時(shí)還要采取一定的措施，防止?jié)B透破壞現(xiàn)象的發(fā)生，保證土壩的安全性。由土力學(xué)的相關(guān)知識(shí)我們已經(jīng)知道，造成土體滲透破壞的主要原因是土顆粒的流失，所以防止?jié)B透破壞最主要的措施就是防止土顆粒的流失。防止土顆粒流失最有效的辦法就是在被保護(hù)的土顆粒的后面設(shè)置一層反濾層。這個(gè)反濾層有兩方面的功能，一方面是保護(hù)土顆粒不會(huì)流失；另一方面是反濾層良好的透水性可以起到排水減壓的作用。為了實(shí)現(xiàn)第一種功能，就需要所用的防水材料滿足小孔徑的要求；為了實(shí)現(xiàn)第二種功能，就需要所用的防水材料具有很好的透水性[2]。而無(wú)紡?fù)凉た椢镎每梢詽M足以上兩種特性需求。

（二）均質(zhì)土壩反濾體的具體設(shè)計(jì)

以反濾層的設(shè)計(jì)資料為基礎(chǔ)，將砂礫濾層的保土性設(shè)置為：D15/d85小于4—5，將砂礫濾層的透水性設(shè)置為：D15/d15大于4—5。然后以大壩使用的混合料的顆粒級(jí)配為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，可以得出如下結(jié)果：大壩的土料顆粒d85等于0.09毫米，而大部分土料的d15都在0.001毫米以內(nèi)。此工程使用天然的砂卵石和河砂作反濾材料，經(jīng)過(guò)對(duì)它的顆粒進(jìn)行分析，可以得出如下結(jié)果：d15在0.39和0.59之間，D15/d85的數(shù)值在4.3和6.5之間。通過(guò)和上面的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比可知，這種材料不能實(shí)現(xiàn)保土性的要求。而D15/d15的數(shù)值大于5，說(shuō)明可以實(shí)現(xiàn)透水性的要求。

以上面實(shí)驗(yàn)分析之后的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位的研究，以本工程的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，為了強(qiáng)化保土性和透水性的功能，保證大壩運(yùn)行過(guò)程的安全性，所以在兩個(gè)位置分別設(shè)置一道無(wú)紡?fù)凉た椢?，使用的無(wú)紡?fù)凉た椢锏臉?biāo)準(zhǔn)是500克每平方米，這兩個(gè)位置分別是：上昂式排水體的上游側(cè)、壩體交界面。

三、無(wú)紡?fù)凉た椢锏木唧w應(yīng)用

（一）無(wú)紡?fù)凉た椢锏奈锢硇阅?/p>

無(wú)紡?fù)凉た椢锸且环N使用合成纖維通過(guò)針刺的方法制成的一種布狀物，具有抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、各向幾乎相等的特點(diǎn)。無(wú)紡?fù)凉た椢镒鳛榉礊V排水材料最大的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，分別是：一方面，無(wú)紡?fù)凉た椢锞哂泻芎玫耐杆?，能夠有效的保護(hù)土顆粒不會(huì)流失，基本上符合濾水材料的性質(zhì)。另一方面，無(wú)紡?fù)凉た椢锖蜕笆癁V層相比具有工程量小、工期短、施工簡(jiǎn)單、費(fèi)用低的特點(diǎn)。所以，使用無(wú)紡?fù)凉た椢镒鳛榉礊V排水材料具有很好的科學(xué)性，應(yīng)用前途廣泛[3]。

（二）無(wú)紡?fù)凉た椢锏倪x取

在進(jìn)行無(wú)紡?fù)凉た椢镞x取的時(shí)候要以被保護(hù)的土顆粒的粒徑和滲透系數(shù)為依據(jù)。經(jīng)過(guò)分析，大壩需要保護(hù)的土顆粒含量多，粒徑比較小，可以選用500g/cm2的無(wú)紡?fù)凉た椢?，這種無(wú)紡?fù)凉た椢锏木唧w物理性質(zhì)如下表所示：

以土工織物的濾層要求為依據(jù)，在一般的情況下，無(wú)紡?fù)凉た椢锏目讖揭赿15和d85之間，無(wú)紡?fù)凉た椢锏臐B透系數(shù)要在10k以上。通過(guò)上表可以看出，500g/m2無(wú)紡?fù)凉た椢锏挠行Э讖绞?.092毫米，土料的d85是0.09毫米，土料的d15都在0.01毫米以內(nèi)，符合孔徑在d15和d85之間的要求，滿足反慮要求。除此之外，以副壩的土料滲透試驗(yàn)為依據(jù)，測(cè)得土料滲透的系數(shù)在1.32*10-6米每秒和1.12*10-7米每秒之間，而500g/m2無(wú)紡?fù)凉た椢锏臐B透系數(shù)在0.91厘米每秒，

符合無(wú)紡?fù)凉た椢?M≥300g/m2的要求。所以使用500g/m2無(wú)紡?fù)凉た椢镒鳛榉礊V排水材料是正確的。

（三）無(wú)紡?fù)凉た椢锏牟贾?/p>

以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，在壩體上昂式排水體的上游側(cè)布置反濾層，在反濾體的底部布置水平段的無(wú)紡?fù)凉た椢?。從工程的上游到下游的壩面布置的分別是：土料、無(wú)紡?fù)凉た椢铩?0厘米厚的粗砂濾層、150厘米的砂卵石層、50厘米厚的粗砂濾層、壩殼土料、下游壩坡。具體的布置如下圖所示：

（四）無(wú)紡?fù)凉た椢锏氖┕?/p>

第一，在壩體的上昂式排水體的上游面上增設(shè)一道由無(wú)紡?fù)凉た椢锖蜕笆餐M成的反濾層，這個(gè)反濾層和上游的傾斜角度是45度。

第二，在施工的過(guò)程中使用“先土工織物后砂”的施工辦法，也就是先以層厚為基礎(chǔ)將反濾體上游側(cè)土料進(jìn)行回填，然后使用推土機(jī)將其攤鋪平整，在攤鋪的過(guò)程中坡面的部位或者距離反濾體0.5—1米的部位要按照設(shè)計(jì)的坡比用人工的方式進(jìn)行平整，同時(shí)將鋪設(shè)的無(wú)紡?fù)凉た椢锢o，用裝載自卸車(chē)進(jìn)行反濾料的運(yùn)輸和回填。這樣的目的是為了保證無(wú)紡?fù)凉た椢镤佋O(shè)的平整性，為了滿足施工過(guò)程中的坡比要求。

第三，反濾層的碾壓要和兩側(cè)的土體共同施工，由于土料的壓縮性能和反濾料的壓縮性能具有差異性，所以為了滿足機(jī)械碾壓施工的要求，在進(jìn)行反濾料的鋪設(shè)時(shí)，反濾料鋪設(shè)的厚度要比混合料的厚度小5—10厘米。在施工的過(guò)程中，可以先填筑壩體兩側(cè)的混合料，然后再進(jìn)行反濾料的回填。