淺談復合土工膜在水庫除險加固中的應用

摘 要:采用復合土工膜防滲在水利水電工程中得到了廣泛應用，取得了良好的效果。結合水庫除險加固工程復合土工膜施工情況，論述復合土工膜在土壩防滲處理中的應用。

關鍵詞:復合土工膜除險加固防滲

中圖分類號:TV44文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0061-01

1 工程概況

某水庫位于廣東省豐順縣境內，總庫容400萬m3，是一座以農業灌溉為主，兼有防洪、旅游、水產養殖等功能的綜合水庫。水庫于1963年建成，主壩為均質土壩。水庫主壩長1140m，壩頂寬度3.0～4.0m，壩頂高程為1495.00m，正常蓄水位1491.30m，壩底高程為1487.55～1488.80m，大壩內坡比1:3～14.5，馬道高程1493.00m，寬1.5m，后壩坡坡比1:2。受當時建設環境及客觀條件限制，壩前庫底沒有鋪蓋防滲，施工中未對水庫壩基進行防滲處理，壩體夯填不密實，壩后也未做排水體，防滲效果較差，壩后常年滲流，高水位時曾出現管涌。2008年，經水庫大壩安全鑒定委員會鑒定，壩坡滲透坡降大于允許滲透坡降，壩坡滲流不穩定，需對壩體進行防滲處理。

2 除險加固設計方案的選擇

通過多方案經濟、技術比較，結合本工程的壩體材料與施工條件等實際情況和類似工程的處理經驗，設計選定采用復合土工膜處理土壩滲漏的整治方案。設計對主壩壩頂至壩腳進行復合土工膜防滲處理，壩前庫底25m范圍內鋪設復合土工膜鋪蓋。鋪蓋前端開挖齒槽，將復合土工膜嵌入齒槽，壩頂開槽后將復合土工膜嵌入原壩體中，壩體與溢洪道、輸水洞連接處將復合土工膜與建筑物混凝土連接，形成半封閉的不透水防滲結構體。加固后壩頂高程為1495.00m，壩頂寬4.0m，前壩坡為13～14.5，在前壩坡1493.00m高程處設1.5m寬的馬道兼作人行道，后壩坡坡比1∶2。

3 復合土工膜防滲結構設計

(1)復合土工膜規格選擇。復合土工膜規格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應力、材料彈性模量、鋪設范圍內的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關，土工膜厚度設計除應考慮主要由水壓力要求的強度外，尚應考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應用條件，并按國家現行有關標準的規定確定設計厚度及實際厚度。本工程經綜合分析計算，壩坡防滲層采用規格為200g/0.3mm/200g的針刺短線滌綸兩布一膜(PE膜)，庫底鋪蓋防滲層采用規格為150g/0.25mm針刺短線滌綸一布一膜(PE膜)，幅寬均為4m。(2)復合土工膜防滲體結構層設計。復合土工膜防滲結構自上而下依次為防護層、上墊層、防滲層、下墊層、支持層，由于壩體和庫底土層為細粒土，整平夯實后可直接鋪設土工膜，因此不再設下墊層。上墊層和防護層針對不同部位作了不同處理。壩體馬道(1493.00m)以下，上墊層采用平均厚度20cm厚的砂礫石，滿足防濾要求，防護層采用30cm厚的干砌石護面。馬道以上，上墊層采用5cm厚的砂漿，防護層采用6cm厚的混凝土預制板護面。庫底鋪蓋在復合土工膜上直接覆蓋60～80cm壓實細粒土作為保護層。(3)庫底鋪蓋埋鋪設計。壩前25m范圍內鋪設規格為150g/0.25mm的復合土工膜(PE膜)鋪蓋，在距壩腳25m的庫底，開挖一防滲齒槽，槽深1.5m，開挖邊坡11，口寬3m，將復合土工膜嵌入槽內，并用壤土夯填。(4)復合土工膜與水庫輸水洞和溢洪道周邊的連接。復合土工膜防滲斜墻與水庫輸水洞和溢洪道剛性建筑物的連接，要求連接嚴密、牢靠，留有伸縮余量，防止因建筑物沉陷而使復合土工膜破壞。輸水洞和溢洪道導流墻澆筑為直立墻，復合土工膜與混凝土連接時，首先在砼面上間隔20cm打孔，安裝膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復合土工膜固定。為防止螺栓、壓條銹蝕，在螺栓和鋼板壓條上刷三層防銹漆。

4 復合土工膜防滲斜墻的施工

(1)復合土工膜的鋪設。1)復合土工膜的鋪設方法。復合土工膜鋪設分庫底鋪設、坡面鋪設兩個部分。鋪設方法:復合土工膜的鋪設要求在平地先將4m窄幅拼接焊成20m寬幅，然后在坡面自上而下，垂直于壩軸線方向通幅鋪設。坡面鋪設在坡面驗收合格后，從堤頂向堤腳沿垂直于堤軸線方向緩慢展鋪到坡腳齒槽外頂處與庫底土工膜丁字形相接。庫底鋪設在庫底開挖驗收合格后，從齒槽外頂向庫內沿垂直于堤腳軸線方向緩慢展鋪到庫內25m處。2)復合土工膜的鋪設技術要求。鋪設應在干燥暖和天氣進行，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馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平、拉開，要求復合土工膜與坡面吻合平整，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，施工時如發現土工膜損壞，應及時修補。

(2)復合土工膜的拼接。1)本工程采用兩布一膜和一布一膜復合土工膜，復合土工膜的連接分2個程序進行，即下、上層無紡織布的縫接，中層PE膜的連接。無紡織布的縫接用手提縫紉機、尼龍線進行雙道縫接，搭接寬度10cm;PE膜采用焊接工藝連接，焊接工具采用自動調溫(調速)電熱模式雙道塑料熱合機。拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接，為了確保焊接質量，焊接應盡量在廠內進行，但為了施工方便，復合土工膜幅寬又不應太寬，必須在施工現場拼接。2)復合土工膜焊接質量的好壞是復合土工膜防滲性能成敗的關鍵，所以務必做好土工膜的焊接，確保焊接質量，因此，土工膜焊接應由生產廠家派專業技術人員到現場操作，指導，培訓，采用土工膜專用焊接設備進行。3)焊接工藝:第一幅土工膜鋪好后，將需焊接的邊翻疊(約60cm寬)，第二幅反向鋪在第一幅膜上，調整兩幅膜焊接邊緣走向，使之搭接10cm。4)焊接全部在現場進行，要求天氣晴好，風力3級以下，嚴禁在雨天、高溫和嚴寒天氣下施工，焊接基底表面應干燥，焊接前用電吹風吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，再用干凈毛巾擦凈，保證膜面干凈，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，正式焊接前，應先根據施工氣溫、PE膜厚度，利用相同材質的PE膜進行試焊，施焊溫度為220～300℃，掌握好的焊接機溫度及行走速度，確定好施工工藝參數，再進行正式施工，焊縫應透明、平整、順直、連續。

(3)復合土工膜的錨固。復合土工膜的錨固分上部與壩頂的錨固，庫底與防滲鋪蓋的錨固，復合土工膜上部錨固采用在壩頂路緣石基礎底部嵌固足夠長度復合土工膜，其結構形式為口寬0.3cm×深0.3cm的三角槽，在槽內夯填土。復合土工膜庫底與防滲鋪蓋的錨固，壩腳25m外沿軸線方向挖口寬3.0m×深1.5m的一條溝槽，鋪設復合土工膜時將復合土工膜緊貼在溝內側，在溝槽內夯填土。

(4)上覆保護層。復合土工膜焊接完并經質量驗收合格后，及時在膜上面均勻鋪設20cm砂礫石墊層，找平拍實后砌筑干砌石30cm，以防止其在紫外線照射下易老化和其他因素引起的破壞。

5 結語

水庫除險加固工程在復合土工膜施工過程中，嚴格按技術規范和設計要求操作，加強施工過程質量控制，經過抽檢試驗結果表明，復合土工膜各項性能指標均能滿足規范標準。經過蓄水檢驗證明，防滲效果良好。