缝接技术对土工织物砂袋接缝强度的影响

摘要：将土工织物缝制成袋，袋内充砂，叠置成堤心，外层再筑防护层即成堤坝。此技术既可用于围海造陆的围堤，也可用于筑防波堤。由于土工织物充砂袋筑堤具有定位准确，施工速度快，材料损耗小，占用人员、机械少等优点，在水工结构中已得到广泛使用。土工织物砂袋在充填及投放过程中由外力作用而产生张力，由于织物的接缝强度一般要小于织物本身的强度，因此控制砂袋安全的一个主要因素就是接缝强度。本文将以港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程南标段临时围堰的砂袋制作为工程实例，讨论缝接技术对接缝强度的影响。

关键词：土工织物砂袋；缝接技术；拉伸试验；接缝强度；比较

Abstract: The geotextile bag, bag filled with sand, stacked into core, an outer protective layer is built into the dam. This technique can be used for reclamation of the embankment, can also be used to build breakwater. With geotextile sand-filled bags embankment with accurate positioning, fast construction speed, material loss is small, the advantages of less occupied personnel, machinery, it has been widely used in hydraulic structure. Geotextile sandbags in filling and delivery process by external force generated due to tension, joint strength of fabrics should be less than the strength of the fabric itself, one of the main factors to control sand bag safety is seam strength. This will be the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge Zhuhai-Macao port Artificial Island reclamation project of South section of temporary cofferdam bag production as an example, discussed influence of joint connection technology for seam strength.

Key words: geotextile sandbags; seam; tensile test; joint strength; comparison

中图分类号：N35文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程南标段位于珠海市拱北湾近岸海域，地理坐标为22°12′31″N, 113°34′31″E。西侧临时围堰为大尺度充填土工织物砂袋的结构，长度约为900m，临时围堰结构及砂袋制作尺寸见图1.1。

图1.1 临时围堰结构断面图

2材料特性

为使砂袋在填充、投放和使用过程中不至因冲击和受力导致土工布破裂或接缝破坏，该工程使用的土工织物为240g/㎡聚乙烯编织土工布，其强度要求满足表1.1中的规定。

由于织物的接缝强度一般都小于织物本身的强度（本工程设计要求接缝强度不小于原材料强度的70%），因此接缝强度是薄弱环节，土工布缝接技术直接决定了接缝强度的大小。根据土工织物经纬向性能特性，一般经向的强度大于纬向的强度，同理经向的接缝强度大于纬向的接缝强度。由于经纬向强度均可代表该土工织物的性能指标，故本文结合本工程的实际施工情况，讨论当土工织物接缝方向为纬向时接缝的强度情况。

表1.1 编织土工布规格性能表

3接缝技术及接缝强度试验

3.1接缝技术

接缝技术主要包括接缝形式，缝合道数，针脚密度，缝线强度等要素。目前，一般可采用的接缝形式有三种：平缝、丁缝和包缝。见图3.1。采用工业缝纫机和高强尼龙线（强度不低于150N）进行缝制。缝合的道数可为1~4道不等，针脚密度可为数毫米不等。

为了对不同接缝技术的砂袋接缝强度进行试验、比较，选用宜兴市金马塑业生产的240g/㎡聚乙烯编织土工布制作1~4道缝合道数的平缝、丁缝和包缝进行接缝强度试验。

图3.1 缝合道数为3道的接缝形式示意图

3.2接缝强度试验

试验按照《土工布接头/接缝宽条拉伸试验方法》（GB/T16989-1997）中规定的方法进行，试样名义宽度为200mm，拉伸速率为20mm/min。试样夹持示意图见图3.2。

图3.2 试样夹持示意图

3.3试验结果

表3.1 不同接缝形式及缝合道数对应的接缝强度结果表

图3.3 接缝形式及接缝道数对接缝与接缝效率的关系

3.4破坏形态分析

试验结果显示：

（1）强度达不到要求的接缝表现为缝线断裂或针脚处土工布断裂，缝线断裂均发生在缝合道数为1道的接缝，因此为提高接缝效率，至少需要缝合2道。

（2）能够达到强度要求的接缝表现为针脚处土工布断裂。可见，若接缝方法合适，即可在接缝处充分发挥土工布本身的强度。使得强度较高的土工布发挥强度。

4试验结论与分析

4.1接缝形式的影响

不同接缝形式的强度结果显示，同样缝合道数的情况下，丁缝的强度远低于平缝和包缝，而包缝和平缝在缝合道数相同的情况下，接缝强度基本一致。

由于丁缝在受拉时一道缝合缝先受力，第一道接缝破坏或达到峰值强度后第二道缝合缝才开始受力，而平缝和包缝均是几道缝合缝同时受力，因此平缝和包缝的接缝强度明显大于丁缝的接缝强度。因此不推荐使用丁缝的方法。

4.2缝合道数的影响

接缝效率随缝合道数的增加而增加，增加幅度先大后小，当缝合道数达到一定数值时，接缝强度不再增加或有明显下降。

随缝合道数的增加，两片土工织物之间的连接效应增加，但增加到一定程度之后，由于针脚过多会破坏织物本身，使得织物本身的强度降低，因此若再增加缝合道数，就会使接缝强度不再增加甚至有明显下降。一般用一种缝制方法缝合3道或4道后，可达到符合要求的接缝效率（一般要求为70%）。由于缝制5道或5道以上，工效会明显降低，且强度提高效果已不显著，因此推荐使用的缝合道数为4道。施工前，也可根据试验确定符合强度要求且经济效益最佳的缝合道数。

4.3针脚密度的影响

根据试样破坏形态可以看出，接缝强度的高低与加工时缝纫针打断的编织条多少有关，针脚过密会导致大量的土工布编织条被打断，针脚过稀会导致缝线拉断，土工布不能发挥强度，这两种情况都会导致接缝强度降低。因此在砂袋设计过程中，缝线数量、针脚密度不能一味追求过多、过密，要根据实际情况进行确定。

5本工程应用

根据试验结果，平缝与包缝抗拉强度最高，故本工程中临时围堰砂袋接缝缝制形式由最初的丁缝变为平缝，针脚布置间距由最初的0.7cm调整为1.0cm，使接缝抗拉强度有所增加，从而提高了袋体的强度，增加了临时围堰整体结构的稳定性。

参考文献：

[1] 邱长林，闫澍旺《大尺度土工织物充填袋受力特性分析》

[2] 杨艳燕、黄婧《应用不同缝纫方法的土工织物接缝强度比较研究》

[3]《土工布接头/接缝宽条拉伸试验方法》（GB/T16989-1997）

[4]《水运工程土工合成材料应用技术规范》（JTJ 239-2005）