土工充泥袋抛坝促淤试验研究与实践 - 工程设计

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1、土工充泥袋抛坝促淤试验研究与实践-工程设计土工合成材料是一种新型的建筑材料，已广泛应用于水利、水电、公路、铁路、海港以及军工等各个领域。黄河因泥沙颗粒较细，洪水流速较大，土工充泥袋应用于护岸工程时，保沙性能要求较高。因此，土工充泥袋外层用聚丙烯充泥袋布，内层用聚乙烯薄膜复合制成土工复合袋，然后，把袋体安装在抛枕架内，由人工把泥沙装入袋中，封住袋口后，扳动抛枕架，将袋体抛入加固堤段。实践表明，土工复合袋人工装沙用于黄河大堤防冲加固取得了较好的效果。浙江省绍兴、萧山等地于20世纪90年代初用泥浆泵充填土工长管袋在钱塘江河口高滩上进行围垦筑堤。实践表明，在

2、治河抢险等水利工程中用土工充泥袋代替石方具有施工进度快、造价低、又能就地取材和便于机械化施工等，应用前景十分广阔。钱塘江河口泥沙颗粒细，涨、落潮流速大，能否用土工充泥袋代替石方作为钱塘江南股槽整治工程材料，土工充泥袋在水流作用下的保沙性能和袋体的稳定性能等是关键问题。对此，作者开展了一系列室内、外试验研究。通过室内和现场试验得知，解决袋体的保沙问题，首先应根据泥沙的粗细情况合理地选择袋布，用泥浆泵充填土工充泥袋结束后，其外侧及时加抛石渣和块石，或者在袋体外加包塑料薄膜使袋体免受水流和风浪的淘刷，从而达到保沙目的。至于袋体稳定问题，宜采用大体积的袋体，

3、但袋体的长宽比(L/B)应在2.0～3.5之间。根据这一要求，在钱塘江南股槽整治实践中，研制出大体积土工“沙垫”代替长管袋。这种大体积“沙垫”现已广泛应用，取得了显著的经济效益。1、土工充泥袋布的选择1.1现场泥沙颗粒级配及其物理特性试验现场位于钱塘江尖山河湾南岸曹娥江口东侧(图1)。现场土样经颗粒分析，泥沙粒径：d50＝0.03mm，d10＝0.014mm，d60=0.033mm，曲率系数Cc=d230/(d60*d10)=1.25，不均匀系数Cu=d60/d10=2.36，属颗粒较均匀的细粉沙。泥沙起动流速为0.3～0.5m/s，干容重1.12～

4、1.58t/m3，渗透系数1.21×10-4～1.38×10-5cm/s，内摩擦角20°～27°。1.2土工充泥袋布的选择1.2.1土工充泥袋布的选择选择充泥袋布的原则是：用泥浆泵进行充填时，袋布应满足抗拉强度、透水保沙性能等方面的要求；由于用量很大，所以又要求所选用的土工布价格低廉。我们根据就近的原则，选用了常州塑料编织总厂和杭州新丰塑料厂生产的土工充泥袋布。其基本特性见表1。室内、外试验结果表明，用泥浆泵充填土工充泥袋时，袋布的抗拉强度应每50mm大于750N。表1所列的土工充泥袋布的抗拉强度基本上能满足这一要求。表1土工充泥袋布的基本特性产地物

5、理特性力学特性水力特性经纬密度(丝/寸)单位面积质量/(g/m2)厚度/mm拉抗强度/(N/mm)顶破强度/N延伸率(%)当量孔径O90/mm渗透系数K/(cm/s)经向纬向经向纬向常州14×1614×151202100.510.571531.981637.46183141892618.61317.80.290.082.62×10-25.9×10-2新丰1000.3800250.14×10-21.2.2土工充泥袋的保沙效果试验用泥浆泵充填土工充泥袋，透水与保沙是相互矛盾的。从施工角度考虑，要求土工充泥袋布有较好的透水性，使充填的泥浆在袋体内排水快，泥

6、沙固结时间短，从而达到加快施工进度目的，但相应保沙效果较差。一般土工充泥袋布都有一定的透水能力，其透水（或保沙）性与土工充泥袋布的单位面积孔的数量及其大小（当量孔径O90)有关。表2所列土工充泥袋布的渗透系数均大于施工现场土料的渗透系数。在施工现场测试表明，泥浆泵充填常州产1#土工充泥袋时，充入袋的含沙量为550kg/m3，析出袋的含沙量为20kg/m3，保沙率为96％。由此说明，在渗透压力作用下土工充泥袋的漏沙量是不大的，能满足施工要求。表1中，杭州新丰塑料厂生产的袋布虽然渗透系数大一些，但浙江省绍兴县的围垦实践表明，该厂生产的袋布一般也能满足渗透

7、压力作用下的保沙要求。表2土工充泥袋漏沙率试验编号生产厂家规格单位面积重量/(g/m2)漏沙率η(%)备注1#2#3#4#5#6#常州厂常州厂常州厂杭州新丰厂杭州新丰厂杭州新丰厂14×1614×1412～1313×1313×1314×15120150195200240210100.053.83.879.8100.01.40袋体纵轴顺水流方向摆放如图1.2.3水流作用下土工充泥袋的保沙试验土工充泥袋在水流作用下的保沙性能是一项很重要的指标，但难以通过模型试验得到，一般需在土工充泥袋内装入天然泥沙，然后在接近天然流速的情况下进行冲刷试验。有人把沙袋悬挂在

8、船尾，船在水中行驶，据此测得袋体保沙率与流速之间的关系。本项试验是在活动水槽内进行的。活动水槽长16.0m、