復合土工膜在李家梁水庫防滲中的應用

崔世忠 薛小曼

（陜西省榆林市榆陽區水利局 719000）

1 概述

圪求河是一條在毛烏素沙漠南緣風積砂地下切的河流，李家梁水庫壩址處河流下切深度約30～60m，砂壩建在下切河槽內，壩址位于榆林市區以北40km處的孟家灣鄉曹家梁村。水庫徑流主要來自沙丘地下水的滲流，壩基及兩岸均為風積細沙，基巖埋深在60m以上。砂壩壩高25m，壩頂長874m，形成滲漏的主要地層巖性為風積的細—中砂層，其滲透系數加權平均值為8.38×10-3cm/s。榆陽區境內在透水地基上修建的砂壩主要有中營盤、尤家峁水庫大壩等，這些壩經過多年運行，都存在下游壩坡滲水溢出點高，壩后滲漏、塌坑嚴重的問題，壩體存在安全隱患。李家梁水庫的建壩條件與中營盤、尤家峁十分相似，設計中采用復合土工膜進行防滲，不僅有效地解決了壩體滲漏量大的問題，而且也減少了壩體填筑量61.64萬m3。

2 防滲設計

李家梁水庫是一座中型水庫樞紐工程，設計的壩型為均質水墜砂壩，上、下游壩坡均為1∶3～1∶3.5的二級坡比。放水建筑物穿壩體而過，筑壩材料為左岸沙丘上透水性很強的風積砂，不設防滲時壩體滲透坡降為0.38，設計中在上游壩坡面、壩前100m庫盆范圍內鋪設復合土工膜，土工膜前沿埋入地下深度1.0m，延伸至壩頂后壓入壩頂防浪墻基礎下，與放水建筑物交叉的部位，采用橡膠板、鋼板、鉚釘將土工膜固定在建筑物上，并在錨固部位用混凝土密封，共同形成上游壩面及壩前庫盆的防滲系統。

3 復合土工膜施工

李家梁水庫工程鋪設復合土工膜總面積10.69萬m2，該壩體防滲效果的好壞，關鍵是復合土工膜自身的防滲效果及其與周邊連接的可靠性。

復合土工膜自身的防滲效果主要取決于土工膜的物理力學指標及接縫的質量。根據承受的水壓力和下墊層，經計算，復合土工膜采用兩布一膜，其規格為200g/m2+0.5mmPE膜+200g/m2，物理力學指標為：抗拉強度12kN/m，拉應變30%，CBR頂破強度3kN，滲透系數1×10-9cm/s，撕裂強度0.5kN，幅寬4.7m。施工中，一般都要對工廠內生產的土工膜進行拼接，接縫的質量好壞直接影響土工膜的防滲性能和抗拉強度，因此，必須嚴格按照技術規程進行施工。

3.1 復合土工膜施工工藝流程

在復合土工膜鋪設前，大壩迎水面土方填筑及坡面修整完畢，坡面平整度、壓實度均達到設計要求，并經監理工程師驗收合格后方可進行復合土工膜的鋪設，該工程復合土工膜鋪設的工藝流程如下圖所示。

復合土工膜鋪設工藝流程圖

3.2 施工方法

3.2.1 施工準備

a.復合土工膜材料質量檢測。該工程所用復合土工膜為兩布一膜針刺復合土工膜，是國家經貿委公布的重點土工合成材料生產企業西安飛機工業公司產業布廠生產的產品，使用前委托了水利部西北水利科學研究所試驗中心（國家計量認證）對產品的各項技術指標進行檢測，各項指標均符合標準規定和設計要求。

b.場地的清理、平整。清除一切尖角雜物，欠坡回填夯實、富坡削坡挖平，經監理驗收合格，為復合土工膜鋪設提供工作面。

3.2.2 復合土工膜的鋪設

a.復合土工膜的鋪設方法。復合土工膜鋪設分庫底平面和壩坡及岸坡斜面鋪設兩個部分。為防止膜之間拼接縫處的應力集中破壞，鋪設時，土工膜的長度方向一般應與地面坡度方向保持一致，寬度方向的接頭錯縫搭接，避免形成通縫，錯縫寬度為1.0～1.5m。庫底土工膜的長度方向沿壩軸線方向，庫岸及壩面土工膜的長度方向沿坡面方向，平面與坡面丁字形相接。

b.鋪設應在干燥、暖和的天氣進行，為了便于拼接，防止應力集中，復合土工膜鋪設采用波浪形松弛方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平，要求復合土工膜與工作面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜。

3.2.3 復合土工膜的拼接

a.復合土工膜焊接質量的好壞是復合土工膜防滲成敗的關鍵，該項目采用兩布一膜復合土工膜，采用熱熔焊法施工，拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接，土工膜焊接采用TH—1型型熱合焊接機，土工布采用手提式封包機，在施工現場進行。

b.第一幅土工膜鋪好后，將第二幅與第一幅膜在長邊上平行搭接，搭接寬度為10～15cm，然后用封包機縫接底層土工布。焊接前用電吹風、干抹布等除去搭接面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面清潔干燥，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質量。每次焊接前，要觀察天氣情況，并進行試焊，確定行走速度和施焊溫度等技術參數，在氣溫5℃以上、風力小于4級的環境下進行焊接施工時，質量較有保證。一般掌握行走速度為1.5～2.5m/s，施焊溫度為220～300℃。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫間留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質量。

4 施工質量檢測

4.1 施工操作過程控制

a.目測法。復合土工膜焊接好后，觀察有無漏焊，焊縫是否有燙損，有無褶皺，是否焊接均勻等。

b.充氣法。采用充氣法對全部焊縫進行檢測，利用兩條焊縫之間留有的約10mm空腔，將待測段兩端封死，插入氣針，充氣至0.15MPa以上，靜觀30s，觀察氣壓表，如氣壓無下降，表明不漏，焊縫合格，否則要查找原因及時修補。

4.2 完工質量檢測

完工質量檢測主要是抽樣檢測，施工約每1000m2取一試件，做焊縫拉伸強度試驗，要求強度不低于母材的80%，且試樣斷裂不得在接縫處，否則接縫質量不合格。經檢測，全部達到合格標準。

5 防滲效果

復合土工膜防滲效果的好壞，可以通過砂壩的壩體滲漏量的大小和浸潤線的高低直觀反映出來。李家梁水庫在壩體的3個斷面上埋設了9支滲壓計，壩下游布設了1處梯形量水堰。根據目前的多次滲流觀測資料，9支滲壓計的觀測值均隨著庫水位的變化而變化，3個斷面上的滲流壓力線均低于設計的浸潤線；量水堰在水庫水位為1158～1162.7m時的觀測值在70～85L/s的范圍內，小于水庫平均水位為1164.0m時的設計滲流量248.9L/s，占設計滲漏量的34%。各項指標都在設計允許值范圍內，達到了預期的防滲效果。

6 結語

砂基上的砂壩水庫用復合土工膜進行防滲的技術，在我省尚屬首例，該技術在李家梁水庫的成功應用，為砂壩防滲設計與施工提供了新的思路，積累了一定的經驗，具有一定的推廣價值。由于水庫目前尚處于運行初期，庫水位還未達到設計蓄水位，隨著水位的升高，滲漏量必然隨之增大，需加強水庫后期觀測與管理。■