土工织物施工工艺在码头护岸中的应用

裴建成

摘要：土工合成材料技术自20世纪70年代引入我国，目前在水利、土建、交通和港口等领域得到了普遍的应用。在国际上己被成为继钢材水泥木材三大主要建材后的“第四大建筑材料”。本文对土工织物的施工工艺进行阐述，并讨论了其在码头护岸中的应用，以供参考。

关键词：土工织物；施工工艺；码头护岸；应用

中图分类号：TU74文献标识码： A

引言

工合成材料具有多方面的功能，一种土工合成材料往往就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展，所兼有的功能就更多。总的说来，土工合成材料的主要功能可归纳为六类，即反滤、排水、隔离、防渗、防护以及加筋和加固功能。

当土中水流过土工织物时，水可以顺畅穿过，而土粒却被阻留的现象称为反滤。反滤不同于排水，后者的水流是沿织物表面进行的，而不是穿越织物。当土中水从细粒土流向粗粒土，或在水流从土内向外流出的出逸处，需要设置反滤措施，否则土粒将受水流作用而被带出土体外，发展下去可能导致土体破坏。土工织物可以代替水利工程中传统采用的砂砾等天然反滤材料作为反滤层。用作反滤的土工织物一般是非织造型(无纺)土工织物，有时也可以用织造型土工织物。织造型织物孔口通道单一，管状通道间不连通，故孔口或通道内任一处被堵塞，整个通道即不通。非织造土工织物(如针刺)则兼有垂直和水平结构，而且它们之间是相通的，织物孔隙呈迂回树枝状的立体结构，水分进入后即可相互串通，所以即使大部分孔隙被堵塞，仍可保持相当的透水性，因而在反滤效果上，非织造土工织物要优越于织造型土工织物。具体采用哪种应根据施工条件和造价确定。

一、工程概况

本工程位于唐山地区唐海县南部海域，距大陆岸线约20km。港址西距天津新港38kn，东北距秦皇岛港92kn，距京唐港33kn。曹妃甸在平潮时为一条沙状岛，与大陆岸线之间是大片浅没沙滩，曹妃甸沙岛十分接近渤海湾的20m等深线，根据近期测量成果，25m等深线距甸头仅约600m左右，因此曹妃甸是渤海湾内少有的深水港址。

二、堤体结构型式和施工特点及难点分析

（一）、堤心结构型式的确定

《土工织物应用技术规程》中指出，土工织物袋充填筑堤适用于水浅浪小区域围滩造地和航道整治工程。实际上，土工织物袋充填筑堤的使用条件不止如此，该结构型式对砂源的要求较高，尤其是大型工程，它要求砂源丰富，而且最好是排水性较好的砂性土、粉细砂类土料。如果砂源丰富，采用就地取砂可大大降低造价，而如果砂需要运输则会增加造价。本工程所在区域砂源丰富，而石料则极为匾乏，需要从几十公里以外运输，抛石结构显然是不合适的，土工织物袋充填筑堤成为最佳选择。

土工织物袋充填筑堤有三种断面型式:双棱体、单棱体和全棱体。指出围堤堤身高度小于4m时宜采用双棱体结构型式；堤身高度大于4m时，宜采用双棱体结构型式；对于围堤内吹填砂类土形成陆域的工程，宜采用围堤与吹填相结合的单棱体结构型式。

实际堤体的选择应根据实际情况，如使用要求、土砂料来源、水文地质条件等因素确定。本工程堤体宽度有4.m5、9.m3，堤体并不是作为一个单独的防波堤，它的主要功能是作为护岸，保护吹填的陆域或道路，因此采用的单棱体断面结构是合适。实际上，将整个吹填陆域和道路作为一个整体的话，本工程的堤体又可以看作是双棱体断面结构。下面给出的为通用泊位内护岸南侧的一个断面图。

图1通用泊位内护岸南侧5-5断面图

（二）、施工难点及特点分析

1、工程量大，总工期短，业主节点工期要求较高

本工程包括多条护岸。总工程量大，并且分项工程多，各分项工程相互制约。施工过程中各工序连接紧密，相互制约。因为节点工期及总工期的要求高，各工序要求的施工强度很大，护岸及围堰施工的进度直接影响吹填施工能否进行，任何一个工序的滞后将直接影响总工期及节点工期的实现，所以工序的衔接成为制约工期的重要因素。

2、安排好堤心充砂袋的多点施工和与后继工序的衔接至关重要

由于工期要求，且曹妃甸地区风浪较大、施工环境比较恶劣，因此在组织施工时充分利用适宜作业的季节多点作业，尽量减少风浪较大季节的充填量，是保证工期的关键手段。对于护岸，作业面的多少、位置、施工方向、龙口设置、材料供给等需要仔细的考虑，它将关系到后面的工作能否顺利展开。例如，施工方向应本着从深水向浅水的原则。

三、护岸及围堰施工工艺和施工方案

（一）、土工织物滤层原理分析

以往的直观概念都认为土工织物起反滤作用等同于过筛作用，后来的研究却证明土工织物所以发挥反滤功能主要是由于它具有促进天然滤层形成的“催化”作用。所示。此外，土工织物滤层可节省材料、节约造价，如图2图。

图2土工织物反滤机理示意图

当水流从被保护土自右向左流入堆石体时，部分细土粒将被水流挟带进入堆石体。在被保护土一侧的土工织物表面附近，较粗土粒首先被截留，使透水性增大。同时，这部分较粗粒层将阻止其后面的细土粒继续被水流带走，而且越往后细土粒被流失的可能性越小，于是就在土工织物的右侧形成一个从左往右颗粒逐渐变细的“天然反滤层”。该层发挥着保护土体的作用。可见，土工织物的存在只是对天然反滤层的形成起了“催化”作用。在这一过程中保持土工织物在使用期内具有透水性，同时织物不发生损坏是至关重要的，否则难以在较长的时间内保持应用的反滤作用。

（二）、土工织物堤心的施工

本工程各护岸断面型式较多，这里只列出有代表性的通用泊位西护岸3-3断面和和通用泊位内护岸南侧5-5断面两种断面的施工工艺，限于篇幅，只给出充砂袋堤心、土工织物滤层铺设和软体排沉放的介绍。图3为充砂袋堤心施工工艺流程。

图3土工织物袋充填筑堤施工程序图

（三）、施工方案以及施工要点

充砂袋堤心袋布所用材料为聚乙烯和聚丙烯，单位面积质量为150g/m2，为编织土工布。充砂袋堤心应从深水向浅水施工，尤其对于分段较多的工程尤为如此。本工程工期较紧，进入秋季后，风浪较大且较为频繁，造成了工期的延误，为了加快施工进度，采取了两种施工方案。本工程通用泊位内护岸南侧采用的是定位船与取砂船配合施工的方案，该方案施工投入不是很高，进度主要取决于低潮持续的时间和充砂泵的个数和能力。通用泊位西护岸开始时也采用了该方案，但由于施工初期为秋季，风浪较大，且较为频繁，该35段又属于面向外海侧，因而造成施工进展缓慢。

（四）、铺设土工织物滤层施工方案

图4土工织物滤层铺设图

1)测量放线，对不合格的袋体进行处理，袋装砂按设计坡线理坡，每袋袋装砂充盈度为60%为宜，理坡时袋口扎紧，袋与袋之间交错排列、挤紧，呈鱼鳞状；

2)根据最新测量数据计算每段堤身所需的土工织物滤布长度；

3)将加工好的土工织物滤布进行现场再加工，将布的一侧绑扎在竹竿上，在四个角上各系一个环；

4)在平潮时，将绳穿在四角的环上，按图4所示铺放土工织物滤布，水上采用缝接，水下采用搭接，长度为1米；

5)土工织物滤布铺设时，水上部分应随展铺随压砂袋，防止被风卷起，水下应在铺展后立即压重，在土工织物滤布上抛石压重应从近堤的一端开始抛，抛石按图4所示的方向进行施工，应注意当没有沿堤水流时，压重应从布的中间向两边抛，防止布向一侧偏移。

结束语

土工织物充填筑堤不同于抛石堤，它容易受到各种不利的自然条件的影响和破坏，因而对于后续工序的要求非常严格，必须及时掩护。此外，以通用泊位西护岸护坡施工为例，护坡包括袋装砂理坡、土工织物滤层铺设、二片石抛理、大块石抛理、扭王字块安放等工序，在最后一道工序完成前堤体在大风浪作用下均会发生破坏，因而必须相互配合，紧密衔接。

参考文献

[1] 孙钧等，新型土工材料与工程整治[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.

[2] 包承纲主编，堤防工程土工合成材料应用技术[M].北京:中国水利水电出版社，1999.