JTJ T 239-1998(条文说明) 水运工程土工织物应用技术规程.pdf
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1、中华人民共和国行业标准JTJ/T239-98 条文说明编制说明本规程是根据交通部原工程管理司工技宇(1993)328号文的要求组织编写的。主编单位为交通第一航务工程局,参加单位有交通部第二航务工程局、交通部第四航务工程局、交通部第四航务工程勘察设计院、上海航道勘察设计研究院、重庆交通学院、南京水利科学研究院和无锡市第一毛纺厂。本规程在编制过程中,作了比较详细的调查研究,总结与分析了我国水运工程十年来应用土工织物技术的经验,吸取了有关研究成果,参考与借鉴了国内外类似工程的有关资料,并广泛征求全国各地有关单位和专家的意见,经反复修改而成。为便于使用、理解和掌握条文,在编写条文同时,编写了条文说明。
2、本规程条文编写人员分工如下:第1、2、3章张树仁、张鉴念、蔡立毅第4章曾锡庭、徐建人、张树仁第5章刘兵民、刘诗净第6章刘传源、欧阳仲春、何光春第7章马梅英、陈虎宝、张鉴念、蔡立毅第8章陈学良、张景明、戴承礼附录AG马梅英本标准于1997年9月通过部审于1998年11月5日颁布,于1998年12月1日实施。77 目录1 总则.79 3 土工织物材料.80 4 土工织物滤层.82 5 土工织物加筋垫层.86 6 直立式加筋土岸壁.90 7 模袋混凝土护坡.102 8 土工织物袋充填筑堤.108 78 1总则1. 0.1 近卡多年来,在我国水运工程建设中,已有近50个工程应用了土工织物技术,取得了明
3、显的技术经济和社会效益,并积累了一定实践经验。土工织物材料以其多功能优点,前景广阔。为进一步推进这一新技术,提高应用技术水平,保证工程质量,特根据以往应用经验编制本规程。1. O. 2 土工织物的应用很广泛,但是鉴于目前在有些方面的实践经验和资料还较缺乏,因此本条文指明了本规程适用于水运工程中的土工织物滤层、土工织物加筋垫层、直立式加筋土岸壁、模袋混凝土护坡和土工织物袋充填筑堤等工程的设计和施工。土工织物在其他方面的应用,可参照本规程和其他标准的规定执行。1. O. 3 土工织物技术正处于发展阶段。由于材料的特殊和它们与土相互作用机理的复杂性,有些作用机理有待进一步揭示。因此本条文指出,对于重
4、大工程和有特殊要求的工程,应安排试验通过室内试验或现场试验段进一步完善设计和施工方案。1. O. 4 条文中专业化工厂是指工艺流程合理、产品质量稳定、质量保证体系健全,具有生产许可证和技术鉴定证书的土工织物生产企业。1. O. 5 本规程的主要内容是在水运工程中应用土工织物的特殊技术要求和注意事项,而未涉及工程结构设计及施工的其他规定。因此本条文规定,应用土工织物时,除应符合本规程规定外,尚应符合国家有关现行标准的规定。79 3 土工织物材料3. 1原材料3.1.1 可用来作为土工织物的基础材料的高分子聚合物种类甚多,但可归纳为聚酶(PES)、聚酷胶(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚
5、乙烯醇(PVA)等五大类。为便于使用单位了解其纤维素材的物理力学和耐久性能,特根据有关资料整理了土工织物原材料的物理力学和耐久性能比较表。但应该注意到这些聚合物大类中还包含着许多子类和不同的品种,每种产品都有其特定的性能,有些性能(如强度也会因将聚合物原料加工成聚合物纤维、将聚合物纤维加工成土工织物的工艺过程不同而受到很大影响。因此,在选用土工织物时,应向厂家了解土工织物材质的性能。3.1.2 天然纤维是指棉、毛、丝、麻等。由于天然纤维的强度较低,耐久性能较差,因此,本条文规定在水运工程中严禁使用掺有天然纤维的土工织物。3. 1. 3 聚丙烯土工带和复合土工带(带有高强钢丝加筋或聚烯炬玻璃纤维
6、加筋)是加筋土岸壁采用最多的加筋材料。但市场上供应的聚丙烯打包带延伸率大,强度低,抗紫外线、抗者化差。为减少其延伸率和防老化,目前专业工厂的聚丙烯土工带中加入了氧化铁、碳黑等矿粉,使之达到工程用的技术标准。为保证质量,故条文规定宜采用防老化剂的聚丙烯土工带或复合土工带。3.2 土工织物分类及性能3. 2. 1 条文中关于土工织物的分类是参照我国纺织行业标准和目前工程界较为普遍的分类规定的。在条文中介绍了各类土工织80 物的性能和用途。3.2.2 本条文明确了要求厂家提供的土工织物及相关产品的主要性能指标。由于目前我国尚未对土工织物及相关产品的性能指标制订统一系列标准,故本规程对土工织物技术指标
7、没有作出具体的规定。在应用时可根据工程要求选择适用的土工织物,也可根据工程需要,对土工织物工程特性指标提出具体要求委托厂家专门生产。3.3 土工织物的验收与储存3.3.1 本条文是对土工织物验收的规定。条文中的有关标准是指国家行业标准和工厂质量标准。土工织物的物理力学和水力学性能试验检测,对试验设备仪器和试验环境的要求较高。目前我国的一般生产厂家、施工企业和试验单位尚不具备条件,为保证试验检验的公正性、科学性和准确性,故规定应委托国家或部门认可的试验检测单位进行检测。条文中的国家或部门,包括行业协会所认可的科研试验单位。3.3.2 目前我国尚无正式颁发的土工织物试验检测标准。为统一试验检验方法
8、,本规程参考国内外有关检测机构所提出的检测方法,并结合近十年的试验检测经验,对土工织物的取样,制样和主要物理、力学、水力学、土力学性能测试方法等进行了规定,列入本规程附录。产品的出厂检验和进场后的抽查复验,均应按此执行。3. 3. 33. 3. 4 是对土工织物进场后验收与储存的规定。81 4 土工织物滤层4. 1一般规定4.1.14. 1. 2 土工织物滤层是用土工织物代替粒状(碎石)材料或将它与粒状材料相结合所形成的起倒滤、反谑作用的滤层。近年来在水运工程中的应用比较普遍,技术比较成熟。土工织物滤层与传统碎石滤层相比,具有过滤效果好、施工方便、降低工程造价等优点。故条文规定,土工织物滤层可
9、替代碎石滤层。4. 1. 3 织造类和非织造类土工织物均具有反滤功能,均可作为滤层织物。无纺土工织物的孔隙尺寸大小级配较适宜,其挡土性能和透水性能较好,同时产量高,成本较低,实际工程中选用较多。无纺土工织物的单位面积质量一般采用300500g/时,是根据实际工程实施经验而定的。一般情况下可采用单位面积质量为300g/旷的无纺土工织物,重要的、环境条件较复杂(处于双向水流条件)的工程,可采用400500g/m2的无纺土工织物。但也不宜过大,增加织物厚度,也易于股堵。设在构件安装缝处的滤层,一般采用垂直铺设,为适应构件的沉降、位移,故规定宜选用抗拉强度较高的织造土工织物,以防撕裂。4.2设计4.2
10、.1 无说明。4.2.2 滤层的保土准则是基于滤层中的最大孔径应小于土中的最大粒径,以保证土颗粒不会流失;但允许少部分细小颗料穿过织物孔径流走,使滤层不致淤堵,保持排水畅通。82 公式4.2.2-1及公式4.2. 2-2系美国陆军工程师团于1972年提出的保土准则,该准则由太沙基传统的砂砾料滤层挡土准则引申而来。国内许多工程的实践经验证明,只要能满足这个准则,在挡土方面是可靠的。与单向水流条件相比,双向水流条件较复杂,被保护土体不能形成天然滤层。故双向水流条件的保士准则,比单向水流更为严格。公式4.2.2-3及4.2. 2-4是德国土力学及基础工程学会提出的双向水流条件下的保土准则。4.2.3
11、 为了确保水能畅通地流过土工织物,一些学者提出了渗透性准则,要求土工织物的渗透系数大于土的渗透系数。由于土工织物不可避免地要产生一定淤堵现象,导致渗透率数降低,因而要求土工织物搬堵前的渗透系数为土的渗透系数的若干倍。公式4.2.3-1是以特征孔径和特征粒径表示的渗透准则;公式4.2.3-2是以渗透系数表示的、渗透准则。实际应用时,满足其中一式即可,式中的人值是根据一般无粘性士的渗透系数及其变化范围,参照国内外有关资料规定的。4. 2. S4. 2. 6 保证土工织物滤层的连续性,是确保土工织物滤,层发挥正常功能的前提条件。为避免织物被顶破、刺破导致损坏织物的连续性,土工织物不宜直接铺设在有棱角
12、的块石面上,而应先用二片石或碎石予以找平;基于同样理由,对其上有抛石护面的织物滤层,应在织物面上设置保护层。干、浆砌块石或采用预制板块进行保护的织物滤层,可不设碎石保护层。4. 2. 74. 2. 9 对土工织物滤层细部构造处理的要求。这些构造要求主要是防止土工织物谑层滑移、松动脱落,导致滤层失效。设计与施工必须注意处理好。4.3施工4.3.2 本条文对铺设土工织物的基层表面提出了处理的具体要求。4.3.2.1 坡趾如有淤泥,极易产生滤层织物滑动,在调查中有83 些工程因施工过程中未清除坡趾淤泥而发生滤层织物滑动破坏。因此,必须引起足够的重视。4.3.2.2 基层表面不能有过大的凹凸不平,以免
13、影响土工织物的铺设质量,特别不能有尖利物体,故规定要进行整平。4.3.2.3 对于预制安装构件缝处,铺设土工织物前应检查墙面的平整度和固定装置的位置,以及缝宽和错牙情况。当缝宽超过规范最大值时,要考虑采取措施,减少缝宽或加大预留富裕量等方法,使土工织物处于较好的受力状态。4.3.3 土工织物在铺设前,为便利施工应根据设计的尺寸及施工机具和施工能力加工成铺设块,每个铺设块是由几幅土工织物缝制而成。对斜坡面的铺设块,一般加工成48m宽度,此数值是由已施工的工程经验得来。铺设块的长度根据设计尺寸加一定富裕量,是考虑土工织物的收缩和基层面的凹凸不平误差,具体富裕量可以根据试铺确定。4.3.4 本条主要
14、介绍缝接的连接方法。包缝与丁缝是目前工程中常用的缝接方法。尼龙线的强度采用150N,是经过多个工程采用并经试验得来。4.3.5 无说明。4.3.6 土工织物铺设后,应对滤布压载,边铺设、边压载,防止土工织物漂浮掀起,使土工织物紧贴基面,以保证土工织物铺设质量。土工织物压载,应因地制宜,就地取材,一般采用砂袋,块石等,对于受风浪作用的坡面,砂袋间应串联起来,以固定砂袋位置,起到固定土工织物位置的作用,砂袋间距一般采用12m,应根据具体情况选用。4.3.9 作为排水过滤用的土工织物,无需选择抗拉强度过高的。为适应基面的变化,防止撕裂,不宜张紧,故条文规定铺设时应保持平顺、松紧适度。对于地基条件较差
15、,变形较大的基面或墙面,铺设时除呈松弛状外,还应留有一定的富裕量以适应变形。4.3.11 土工织物出现了破损或孔洞时应及时进行修补,修补原则采用相同材料并且缝接宽度不应小于设计的搭接宽度。84 4.3.12 条文中要求及时施工表面防护层和回填,主要是为防止土工织物受太阳紫外线照射,致使老化变脆,强度降低,影响土工织物铺设质量。采用吹填法时,吹填管口与滤层需相距一定距离,其目的是使吹填管口,不要直接对着滤层,以防破坏滤层,根据现行行业标准重力式码头设计与施工规范)(JTJ290)规定,吹泥管口距倒洁、层坡脚的距离不得小于5m,因此,在这里也取5m,必要时可经试吹确定,但一定要采取相应的消能防冲措
16、施。4.4 质量检验与验收4.4.1 本条文规定了土工织物质量检查和验收的内容,要求对进场的土工织物进行严格把关,使用在工程上的土工织物都应是符合设计要求的,以保证工程质量。目前国内生产士工织物的厂家较多,各厂家生产的土工织物的质量相差较大,为保证土工织物的质量,要求生产厂家必须提供产品合格证和检测报告,施工单位要逐件进行检查验收,并对每批进场的土工织物按设计要求进行抽样检验,确保进场产品符合设计要求。抽验数量、每批次不少于一次,当批量较大时,按10,000d抽查一次。4.4.2 无说明。4.4.3 土工织物滤层施工质量的检验评定标准。4.4.3.1 参见本规程第4.4.1条文说明。4.4.3
17、.2 参见本规程第4.2.7及第4.3.2条文说明。4.4.3.3 参见本规程第4.3.4条文说明。4.4.3.4 参见本规程第4.3.11条文说明。4.4.3.5 参见本规程第4.3.6条文说明。4.4.3.6 土工织物滤层施工允许偏差是根据己有工程调查资料确定的。4.4.4 无说明。85 5 土工织物加筋垫层5. 1一般规定5. 1. 1 许多工程实践证明,采用土工织物加筋垫层处理堤坝软基,可以保证基底完整连续,约束浅层地基软土的侧向变形,均化应力分布,从而提高地基京载能力和稳定性,减少差异沉降。因此,在软弱地基上建造防波堤、护岸和堤坝工程时,本规程规定宜采用土工织物加筋垫层。5. 1.
18、2 元说明。5. 1. 3 对加筋垫层所用的机织和编织土工布力学性能的要求。作为垫层的土工布,其主要功能是加筋。为充分发挥加筋效果,故条文规定:宜选用抗拉强度高、延伸率低的土工织物。据调查防波堤、护岸所用的机织和编织土工布的抗拉强度绝大多数均在50150kNjm的范围内,其延伸率在30%左右。5. 1. 4 防波堤、护岸等条形荷载分布的结构,横断面(垂直于轴线方向)方向是主要受力方向。土工织物的经向抗拉强度大于纬向抗拉强度,为充分发挥土工织物的加筋作用,故规定土工织物应垂直于堤轴线方向铺设。5. 1. 5 常规监测项目有软土表层沉降观测、水平位移观测及孔隙水压力观测等。施工应用监测资料来控制回
19、填速率,确保施工质量和安全,评价软土的强度增长情况,以及确定堤身残余沉降和预留高度。5.2设计5.2.1 本条文仅规定了有关加筋内容的设计内容,其他有关强度增长,地基固结沉降,尚需按常规方法进行计算。5. 2. 25. 2. 4 目前,加筋垫层的地基稳定验算方法有多种,条文中的公式是应用较广的计算式,现予以推荐。同时,也建议有经验的地区,可以采用其他方法进行计算。图5.Z. 3(a)系假定土工织物始终保持原铺设方向;图5.Z. 3、(b),系假定土工织物在圆弧处发生扭曲,其抗拉力直接切于圆弧。这两种计算图示的计算结果相近,均偏于安全。5.2.5 士工织物的允许抗拉强度,可通过室内宽条试验得出。
20、但室内试验条件与现场埋入士中的织物受拉条件相差很大,至今还没有可靠的方法获得与现场一致的抗拉参数,目前一般采用控制织物拉伸应变,或取安全系数来确定织物的允许的抗拉强度。本条的Km取值是参照有关规定提出的。由于软基堤的固结一般在12年内完成,有的单位常取土工织物极限抗拉强度的40%60%作为允许抗拉强度,也很安全。因此本条文规定,当有经验时,Km值可适当减小。5.2.6 条文规定了伸出滑动圆弧外织物锚固长度(Lp)的计算式,但在织物加筋垫层抗拉拔分析时,仍需校核圈弧内织物长度的抗拔稳定性。通过试验确定比时,土样选取、织物布置形式要尽量同实际相一致。无试验资料时,对砂、砾石、碎石等取比=(0. 6
21、0. 8)轨下;对粘士或挂号泥质土取如=(0. 60. 8)阳块。当织物界面光滑,基层界面压力较小,织物埋置质量不易控制时(如水下施工),折减系数可取低值;相反则取高值。当界面土质为扰动软土时,折减系数亦取低值。5.2.7 根据有关试验研究及相应的工程实例,在织物与淤泥质软土之间设立砂垫层,可以充分发挥织物作用,改善地基变形,利于地基稳定,利于地基软土固结。因此本条文规定在织物与软土之间宜设置砂垫层。5.2.8 为防止上部抛石损伤织物材料,破坏织物的埋设状态,对87 土工织物必须采取保护措施。根据工程实践,陆上施工的土工织物加筋垫层,可用砂保护层;水下施工的土工织物加筋垫层上宜抛一层二片石作保
22、护层或在其上设土工网等。5.3施工5.3.1 无说明。5.3.2 砂垫层的整平方法有钢轨刮平和绞吸船抄平等两种。据调查采用设导轨钢梁刮平和使用小功率绞吸式挖泥船整平这两种整平方法,均可达到条文所规定的整平偏差要求。5. 3. 35. 3.4 土工织物出厂时其幅宽一般为23m,为便利施工,应先缝接加工成铺设块。其宽度应根据现场条件、施工机械等确定,水下铺设宜为815mo由于缝接强度一般低于母材经向抗拉强度、故规定在长度方向(即土工布的经向方向)不应有接头缝。5.3.5 为方便铺设,应将土工织物卷成卷。卷卷所用钢管的直径,应视铺设块的大小和施工方法而定,以在施工中不发生弯曲变形,能顺利铺展为度。据
23、些施工单位经验水下施工一般可选用t80t120mm钢管。5.3.6 土工织物垫层的定位可用经纬仪交汇法进行。水下施工定位宜设置工作平台;深水区一般应用大中型非机动船舶。5.3.7 土工织物垫层的端部和尾部处理是铺设土工织物的关键工序。端部位置固定准确及牢固,是铺设质量达到要求的前提保证。施工中应先将端部细钢管固定在相应的定位桩上,再用砂袋或碎石袋沿细钢管逐一压稳。尾部的压稳在土工织物铺设完后取出粗钢管前,用砂袋或碎石袋逐一压稳。使土工织物垫层不致出现受水流、风浪等影响而漂浮,以及边角漂浮反卷等质量问题。土工织物的水下铺展可由工作船或工作平台配合机械或人工牵引展开。施工中应沿导线或导轨,在潜水员
24、的指挥下边铺展、边张拉。5.3.8 为保证相邻两块土工织物搭接长度和两块织物吻贴,在铺展后一块时,潜水员应先将前一块土工织物上的砂袋或碎石袋移88 开,待其吻合再压上。为减少铺展偏斜而产生的搭接长度减小,潜水员应及时进行调整。5.3.9 为避免土工织物受潮流影响发生过大漂浮、漂移,保证其搭接长度和铺展平顺,土工织物应顺潮(水)流向方向铺设;对在风浪较大,水(潮)流较大区域宜在平潮时施工。5.3.10 根据土工织物垫层作用原理,施工中铺设愈平整、张拉愈紧,应用效果愈好。因此铺设时应尽量拉紧,一般可用铺展张拉压稳的工艺流程。5. 3. 12 5. 3. 13 土工织物垫层一般用于地基条件较差的工程
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