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SL∕T225-98 水利水电工程土工合成材料应用技术规范.pdf
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1、中华人民共和国行业标准 水利水电工程土工合成材料 应用技术规范 发布实施 中华人民共和国水利部发布 中华人民共和国行业标准 水利水电工程土工合成材料 应用技术规范 主编单位 华北水利水电学院北京研究生部 批准部门 中 华 人 民 共 和 国 水 利 部 中华人民共和国水利部 关于批准发布 水利水电工程土工合成材料 应用技术规范的通知 水国科号 根据水利部水利水电技术标准制定 修订计划 由水利部国际合作与科技司主持 以华北 水利水电学院北京研究生部为主编单位制定的 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 经审查批准为推荐性的水利行业标准 并予以发布标准的名称和编号为 水利水电工程土工合成材料应用技
2、术规范 本标准自年月日起实施在实施过程中各单位应注意总结经验 本规范由水利部国际合作与科技司负责解释 标准文本由中国水利水电出版社出版发行 一九九八年十一月十日 前言 本规范是根据水利部水利水电技术标准制定 修订计划进行编写的 本规范内容包括 用土工合成材料作反滤 排水体 防渗 护岸 防冲 和土体加筋与加固的设计 方法 以及施工技术要点 在编制过程中 编制组进行了广泛的调查研究 认真总结了我国有关领域的工程实践经验 并 参考了有关国家标准 行业标准和国外先进经验 在听取了国内众多专家意见的基础上 经过认真 修改 完成了本规范 希望各单位在采用本标准的过程中 不断积累资料 总结经验 对需要修正和
3、补充之处 请函告 主编单位 本规范主持部门 水利部国际合作与科技司 本规范主编单位 华北水利水电学院北京研究生部 本规范参编单位 中国土工合成材料工程协会 铁道部科学研究院 本规范主要起草人 王正宏杨灿文王育人彭一江窦宝松 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 目次 总则 术语 符号 术语 符号 材料及其性能测试 一般规定 性能指标及其测试 材料的验收 运送和储存 反滤 排水 一般规定 反滤准则 通用设计方法 坝内竖式排水体设计 施工要点 防渗 一般规定 土工膜防渗结构 土石堤 坝防渗设计 防渗铺盖设计 垂直防渗 施工要点 护岸和防冲 一般规定 对土工织物材料的要求 软体排设计与施工要点 土工
4、模袋护坡设计与施工要点 植被防护设计与施工要点 防汛抢险技术 土体加筋与加固 一般规定 软土地基加筋设计与施工 软土地基排水加固设计 加筋陡坡设计与施工 加筋土挡墙设计与施工 附录土工膜防渗体的稳定分析 附录膜后土工织物排渗能力核算 附录铺盖土工膜厚度计算 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 附录软体排稳定性计算 附录土工模袋基本型式 附录土工模袋厚度计算 附录深层抗滑稳定性校核 附录薄软土层抗滑稳定性校核 附录陡坡加筋设计 附录加筋土挡墙计算 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 总则 为使水利水电工程采用土工合成材料技术先进 安全可靠 经济合理 保证质量 特制定本 规范 本规范适用于水利
5、水电工程的以下分部工程 滤层 排水 防渗 防护以及土体加筋以设 计为主 兼述施工 应用土工合成材料进行设计与施工时除应符合本规范外 尚应符合国家现行的其他有关 规范及标准的规定 术语 符号 术语 土工合成材料岩土工程应用的合成材料产品的总称 土工织物透水性土工合成材料按制造方法不同 分为织造土工织物和非织造土工织物 织造土工织物由单丝或多丝织成的 或由薄膜形成的扁丝编织成的布状卷材 非织造土工织物由短纤维或喷丝长纤维按随机排列制成的絮垫 经机械缠合 针刺或 热粘 或化学粘合而成的布状卷材 土工模袋由双层化纤织物 织造型 制成连续的不同间距 厚度 的平面袋状结构材料 其中充填混凝土或水泥砂浆 凝
6、结后形成板状护块 土工膜由聚合物或沥青制成的一种相对不透水卷材前者在工厂采用吹塑 压延或涂敷 法制造 后者在现场或厂内以喷涂或浸渍法形成 土工格栅聚合物片材经冲孔和单向或双向拉伸 形成具有条格形或长方形格栅状的抗拉 材料 土工网由聚合物经挤塑成网 或由粗股条编织 或由合成树脂压制成的具有较大孔眼和 一定刚度的平面结构网状材料 土工带经挤压拉伸 或再加筋材复合制成的条带抗拉材料 三维植被土工网由聚合物经热挤出 拉伸等工序制成的三维立体网状结构其底部为 高模量基础层 上覆起泡膨松网包 包内填沃土和草籽 供植物生长 塑料排水带由不同凹凸截面形状并形成连续排水槽的带状芯材 外包非织造土工织物 构成的排
7、水材料 土工复合材料由两种或两种以上土工合成制品经复合或组合而成的材料如土工膜与 土工织物经加热滚压而成为各种复合土工膜 等效孔径织物的表观最大孔径 梯度比水流垂直通过土工织物和厚土层的水力梯度与通过上覆厚 土层的水力梯度的比值 符号 面积粘聚力 宽度不均匀系数 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 固结系数半径 粒径秒 偏心距抗拉强度 安全系数容许抗拉强度 摩擦系数时间 重力加速度固结度 高度速度 水力梯度重量 土压力系数含水率 渗透系数力臂 长度深度 弯矩角度 系数 体积压缩系数容重 数目 系数厚度 承载力因数应变 等效孔径导水率 系数 主动土压力法向应力 被动土压力剪应力 剪切力 流量摩
8、擦角 极限承载力透水率 材料及其性能测试 一般规定 土工合成材料产品的原材料主要有聚丙烯聚乙烯聚脂聚酰胺高 密度聚乙烯和聚氯乙烯等 土工合成材料包括下列土工织物 土工膜 土工特种材料和土工复合材料四大类 性能指标及其测试 土工合成材料指标包括其本身的特性指标和与土相互作用指标 性能指标后者为与土 共同作用时的反应 应模拟实际工作条件 由试验测定 指标测定试验包括以下主要项目 物理性指标单位面积质量 厚度 等效孔径及其与压力的关系 等 力学性指标拉伸强度 撕裂强度 握持强度 顶破强度 胀破强度 材料与土相互作用的摩 擦强度等 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 土工合成材料 土工织物 织造型
9、圆扁丝之分 编织 平织 针织 非织造型 长短纤之分 针刺 热粘 胶粘 土工膜有材质 厚薄之分及吹塑 压延 涂敷及膜面加糙的不同 土工特种材料 土工格栅 土工带 土工格室 土工网 土工石笼 土工管 土工模袋 三维网垫等 土工复合材料 复合土工膜膜与织物或其他材料相复合 复合防排水材料排水带 排水管 排水防水材料等 水力学指标垂直渗透系数 或透水率平面渗透系数 或导水率梯度比等 耐久性抗老化性 抗化学腐蚀性 根据工程具体需要 选择材料的测试项目测试方法应符合有关标准 确定设计指标时 应考虑环境变化对参数的影响例如非织造土工织物受压而变薄 等效 孔径 渗透性相应降低 测得的极限抗拉强度用于设计时 应
10、按式予以折减 具体可按表的规定取值 式中材料的许可抗拉强度 极限抗拉强度 考虑铺设时机械破坏影响系数 考虑材料蠕变影响系数 考虑化学剂破坏影响系数 考虑生物破坏影响系数 表土工织物强度的最低影响系数 适用范围 影响系数 挡墙 堤坝 承 载 力 斜坡稳定 注临时性工程取小值 系数乘积最小不应小于 材料的撕裂强度 握持强度 胀破强度 顶破强度以及材料的接缝强度等也应符合条 的规定 编织型土工织物用于无粘性土加筋 在缺少摩擦强度实测资料时 织物与土之间的摩擦角 可采用土料内摩擦角的 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 材料的验收 运送和储存 使用土工合成材料时 应检验试验单位的检测试验报告由用户进
11、行抽样检查 抽样率应 多于交货卷数的最少不应小于卷内容按合同规定 送货时产品应有标签 标明生产厂 编号 生产日期及产品规格等运输过程中不得直接受 阳光照射 应有蓬盖或包装 产品存储时必须避免阳光照射 远离火种 存放期不得超过不同产品的有效期 每完成一道施工工序开始下一道工序前 应按规定进行施工阶段验收 反滤 排水 一般规定 土工合成材料可以代替传统粒料建造反滤层和排水体 用无纺土工织物作为反滤材料 其单位面积质量和厚度应符合工程要求 遇往复水流时 应 采用较厚织物 采用的无纺土工织物排水能力不足时 可用其他复合排水材料 下列水利水电工程部位可采用土工合成材料 土石坝斜墙 心墙上 下游侧的过渡层
12、 坝体内竖式排水体 堤坝下游排水体 堤坝坡过滤层 排水廊道周边排水体 铺盖下排水 排气层 暗沟排水外包体 岸墙 岸墩后排水体 水闸底板分缝和出流处保护体 水工隧洞衬砌后排水体 排水管 减压井 农用井外包体 反滤准则 反滤材料应满足以下要求 保土性防止被保护土流失 引起渗透变形 透水性保证渗透水通畅排除 防堵性保证不致被细土粒淤堵失效 土工织物保土性应以土工织物有效孔径与土的特征粒径之间关系表征有效孔径应符合 式的条件 式中土工织物的等效孔径 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采用试样中 最小的 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 与被保护土的类型 级配 织物品种和状态有关
13、的经验系数 按表规定采用 表系数 被保护土细粒 含量 土的不均匀系数 或土工织物品种值 有纺织物 无纺织物 注预计所埋土工织物连同其下土粒可能移动时值应采用 土的不均匀系数应按式计算 式中土中小于各该粒径的土质量分别占总土质量的和 土工织物透水性应符合以下条件 被保护土级配良好 水力梯度低和预计不致发生淤堵 净砂 中粗砂等 时 排水失效导致土结构破坏 修理费用高 水力梯度高 流态复杂时 式中土工织物 被保护土的渗透系数 土工织物防堵性要求其孔径应符合以下条件 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时 式中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 其余符号
14、见本规范式 被保护土易管涌 具有分散性 水力梯度高 流态复杂 修理费用大时 被保护土的渗透系数时 式中梯度比 试验方法见有关规程 被保护土的渗透系数时 应以现场土料进行长期淤堵试验 观察其淤堵情 况 试验方法见有关规程 通用设计方法 设计应具备下列各项基本资料 被保护土或用作排水体土料的土类 颗粒分析曲线 渗透系数 抗剪强度指标和土的化学成 分等 土工织物的等效孔径垂直渗透系数水平渗透系数渗透系数和法向压力的关 系等 以反滤准则校核选用的土工织物 保土性应按式验算 透水性应按式和式计算出土工织物提供的透水率和要求的透 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 水率按式进行判定 式中土工织物的垂直渗
15、透系数 土工织物厚度 估计的来流量 土工织物两侧水头差 土工织物过水面积 安全系数 应不小于 防堵性应按本规范的规定校核 土工织物均应符合上述三准则 土工织物用作排水时 除应符合条要求外 尚应计算土工织物的平面导水能力土 工织物的导水率和为满足平面排水所需的导水率 导水率和应按式和式计算 土工织物导水率应满足式的要求 式中 土工织物导水率 排水所需导水率 土工织物厚度 单宽流量 土工织物的平面渗透系数 土工织物两端的水力梯度 不符合要求时 可采用其他复合排水材料 在坡面上铺土工织物应进行抗滑稳定分析 安全系数应符合有关规范要求 表面防护结构为确保反滤 排水系统始终保持正常工作 应作表面防护和织
16、物固定措施 土工织物下面为粗料 为防织物被刺破 应先铺厚度为的砂砾料 平整后再铺织物 土工织物上应设砂砾料保护层 坡顶和坡趾应将土工织物埋入锚固沟 沟深应不小于如图所示 在河岸坡 脚处 为了防冲 应将土工织物延长回折 做成压枕 如图所示 压枕应达冲刷线以下 坝内竖式排水体设计 均质土坝采用竖式排水体时 可以是向上游或下游倾斜的形式 底部连接水平排水垫层将 渗水导至坝外排水垫层的位置和尺寸应符合有关规范的要求 校核土工织物的反滤准则应按本规范要求进行 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 保护层土工织物土坡保护层土工织物土坡 图土工织物坡顶埋固图坡趾防冲结构 来水量估算坝内竖式排水体的示意如图所
17、示来水量可借流网估算土工织物 排水体的流量自上而下逐渐增多 应分段估算所需排走的流量 图坝内排水示意图 水面心墙竖式排水水平排水 校核土工织物平面导水能力应按 本规范式和式沿排水 体自上而下 逐段计算导水率和 式中的水力梯度应按 式计算 式中竖向排水体的倾角 逐段验算应满足否则应更换较厚织物 或采用其他复合排水材料 下游水平排水垫层计算验算垫层导水能力的计算应按本规范条和条规定 进行排水量应为竖向排水底部最大流量和来自地基进入水平垫层的流量之和来自地基的流量 应按有关规范估算 施工要点 土工织物反滤层和排水体施工包含以下工序 平整碾压场地 织物备料 铺设 回填和表面 防护 平整碾压场地应清除地
18、面一切可能损伤土工织物的带尖棱硬物 填平坑凹 平整土面 或 修好坡面 备料按工程要求裁剪 拼幅 应避免织物被损伤 保持其不受脏物污染 铺设应符合以下要求 应力求平顺 松紧适度 不得绷拉过紧 织物应与土面密贴 不留空隙 发现织物有损 应立即修补或更换 相邻织物块拼接可用搭接或缝接一般可用搭接平地搭接宽度可取不平地面或 极软土应不小于水下铺设应适当加宽 预计织物在工作期间可能发生较大位移而使织物拉开时 应采用缝接缝接形式见图 有往复水流时 宜在织物下铺厚砂层此时不宜用搭接 以免砂进入夹缝 使织 物分离有动力荷载作用时 亦应先铺砂层 流水中铺设时 搭接处上游织物块应盖在下游块之上 坡面铺设一般应自下
19、而上进行坡顶 坡脚应以锚固沟或其他可靠方法固定 防止其滑动 铺设工人应穿软底鞋 以免损伤织物 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 平接对接字形接蝶形接 图接缝形式 尺寸单位 织物铺好后 应避免受日光直接照射 随铺随填 或采取保护措施 与岸坡结构物的连接处 不得留空隙 结合良好 回填应符合以下要求 回填料不得含有损于织物的物质 回填时 不得破坏土工织物土工织物 上至少有厚的松土垫层 方允许轻碾压 密不得使用重型机械或振动碾压实 回填料的压实度应符合设计要求 防渗 一般规定 对于高水头 大于挡水建筑物 采用土工织物防渗应经过论证 用于防渗的土工合成材料主要有土工膜及复合土工膜其厚度应根据具体基层
20、条件 环境 条件及所用土工合成材料性能确定承受高应力的防渗结构 应采用加筋土工膜为增加其面层 摩擦系数 可采用复合土工膜或表面加糙的土工膜 为防止土工膜受水 气顶托破坏 应该采取排水 排气措施一般可用土工织物复合土工 膜 预计有大量水 气作用时 应根据情况设专门排放措施 下列水利水电工程部位可考虑应用土工膜防渗 堤 坝心墙 斜墙 堤 坝水平铺盖 堤 坝地基垂直防渗墙 土坝加高 堆石坝 面板坝 砌石坝 碾压混凝土坝的上游面防渗 渠道及水库防渗衬砌 施工围堰防渗墙 河道截潜流 水工隧洞防渗 坝体支持层 下垫层土工膜层 上垫层和防护层 图防渗面层结构 渠道防渗设计应遵照渠道防渗工程技术规范 进行 土
21、工膜防渗结构 防渗土工膜应在其上面设防护层 上垫层 在其下面设下垫层防 渗结构示意图见图 防护层材料和构造应按工程类别 重要性和使用条件等合理确定 渠道 蓄水池等的防护层可采用压实素填土 砂砾石 预制或现浇 混凝土板 浆砌石或干砌石 防护层采用堆石或混凝土等刚性材料时 防护层下应设置上垫 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 层当采用上复土工织物复合土工膜时可以不设上垫层 防护层的具体要求和作法应符合水利电力部规范碾压式土石坝设计规范 的 规定 上垫层的材料及作法应根据防渗土工膜及防护层的类型确定 下垫层应按工程类别 土工膜类型和地基条件等确定 土石堤 坝防渗设计 土石堤 坝防渗结构应符合本规
22、范的规定 土石堤 坝防渗土工膜厚度不应小于对于重要工程应适当加厚 对于次要工程 可以适当减薄 但最小不得薄于 上游防渗土工膜铺设通常有以下几种方式 示意图见图 平直坡形斜墙 薄保护层 用于低水头坝 或用作心墙 或用于已建堤 坝加固如图 折坡形斜墙 较高水头坝设马道 如图 锯齿形斜墙 如图 台阶形斜墙 如图 土工膜 图土工膜铺设形式 土工膜防渗系统的计算应进 行稳定性验算及膜后排渗能力校核 稳定性验算验算条件 验算 仅针对防护层与上垫层与土工膜之间 的抗滑稳定验算的最危险工况为库 水位骤降具体验算方法见附录 验算要求的最小安全系数应符合标准 膜后排渗能力核算核算针 对膜后无纺土工织物平面排水或砂
23、垫 层导水能力进行上游水位骤降时 坝体中部分水量将流向上游 沿土工 织物顺流至坡底 经坝后排水管或导水沟导向下游排走应先估算来水量 校核自上而下各段土工 织物的导水率 并考虑一定的安全系数具体计算方法见附录 堤防防渗设计可参考本规程有关规定 防渗铺盖设计 当坝基为砂砾石等透水地基 确定选用上游铺盖方案时可以用土工膜取代传统的弱透水土料 土工膜厚度应根据作用水头 膜下可能产生裂隙宽度 膜的应变和强度等通过计算估算 按 附录估算对中水头坝 要求厚度一般为 铺盖的合理长度 应使坝基渗透坡降和渗流量限制在许可值内 通过水力计算确定 按规范 规定计算一般长度为作用水头的倍 铺盖与库底接触面应基本平整 并
24、应符合反滤准则为防止可能裂隙处产生管涌 坍坑 土 工膜应采用土工织物复合土工膜 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 土工膜铺盖土工织物排水 直径焊接或胶接铝 盖板直径混凝土块 直 径尼龙绳铝框 图逆止阀结构 防渗土工膜在水库蓄水后 水仍可能进入膜下 置换出部分空 气 并与原膜下的向上水压力共同作用 使膜漂浮或顶破 故应根据情 况采取防范措施常用方法有逆止阀如图所示盲沟及压 重当采用压重法时 加在土工膜上的要求压重根据膜下作用水头确 定 可通过水力计算求得 计算时可认为土工膜不透水当所需压重过 大时 可以上述两种方法结合使用 铺盖与岸坡的连接 应符合规范的规定 库区防渗设计可参照进行 垂直防渗
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