土工合成材料在水利工程防滲中的應用

王　敏　孫亞東（邯鄲市水利水電勘測設計研究院，河北 邯鄲 056001）

土工合成材料在水利工程防滲中的應用

王敏孫亞東
（邯鄲市水利水電勘測設計研究院，河北 邯鄲 056001）

摘要：土工合成材料是一種新型的建筑工程材料，目前被廣泛應用于公路建設，鐵路工程，水利工程施工，搶險救災等各個領域。它的原料比較復雜，是由合成纖維、合成橡膠、塑料等人工合成的聚合物和玻璃纖維等制成的。它放置在土體內部、表層或各層土體之間，起到保護土體、防滲和提高土體強度的作用，可以對工程質量和工程壽命起到一定的改善作用。在水利工程中主要發揮其防滲的功能。具體應用在堤壩的防滲斜墻或垂直防滲心墻，透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻、混凝土壩和土壩的防滲體、渠道的襯砌防滲和施工圍堰的防滲等諸多方面。本文對土工合成材料在水利工程防滲中的應用進行闡述，介紹了復合土工膜在壩體防滲施工中的施工方法和施工過程中應注意到的一些問題。

關鍵詞：土工合成材料；水利工程；防滲；應用

土工合成材料的類型可分為土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料幾種，主要有過濾、排水、隔離、加強、抗拉、防護、防滲、防護等功能。優點是自身重量輕、容易搬運裝卸、材料強度高、有耐腐蝕性、運輸方便和價格便宜等。其中土工織物、土工膜、土工復合材料在水利工程使用較多。土工織物分為有紡土工織物和無紡土工織物兩種類型，其中，針刺無紡土工織物的特點孔隙率高，滲透性好，排水性能優越，可以作為排水反濾設施應用在大壩工程。土工膜的特點是成本低，防滲性好，但其CBR頂破強度較低，可用在壩基垂直防滲等防滲要求不高的施工部位。復合土工材料是將兩種或幾種土工合成材料組合起來，集聚了各種土工材料的優點。常用的復合土工膜就是由土工織物、土工膜、土工織物三層組成，既能防滲又能排水，是一種理想的土工材料，被廣泛應用在水利工程壩體防滲中。

復合土工膜的防滲效果好壞兩個主要影響因素就是它的的力學指標和拼接時接縫的質量。復合土工膜根據需要有一布一膜、兩布一膜、三布一膜等產品，實際施工中是根據復合土工膜所承受的水壓力和下墊層來計算選擇的。一般情況要對廠家生產出來成卷的的土工膜進行焊接拼接，拼接的接縫的質量是防滲性能和抗拉強度的關鍵，在施工時嚴格按照施工方案進行。

一、復合土工膜的鋪設技術

復合土工膜在鋪設前先進行下墊層無砂混凝土的施工，然后將壩坡進行整形，再按照擬定的防滲結構鋪設復合土工膜。在壩的上游壩面鋪設復合土工膜可以采用順鋪和橫鋪兩種方式，既一種順著壩軸線方向，一種垂直壩的軸線方向。鋪設時土工膜應自下而上進行，表面平順，松緊適度，適當留有大約1.5%的余幅，以免受拉過緊，土工膜遭到破壞。上游坡面處可設幾道抗滑槽，復合土工膜在抗滑槽上端應折疊50cm左右來作為伸縮余量。

為了保證復合土工膜與周邊連接可靠，可采用混凝土槽固結連接，在連接完成后，必須進行水壓試驗，觀察連接處是否滲水，如不發生滲漏在進行下一步施工。復合土工膜與防滲墻、趾板及防浪墻的連接可采用膨脹螺栓或扁鐵進行錨固，為了保證復合土工膜具有一定伸縮能力，在周邊均設伸縮節。

二、復合土工膜的焊接

復合土工膜鋪設完成后的下道工序是焊接拼接，拼接方法一般采用熱熔焊法，該方法采用自走式雙縫熱熔焊縫機焊接，此焊機焊接的焊縫優勢是焊縫抗拉強度高，焊接質量一般較好。這種焊機焊接溫度和焊機行走速度都是可調的，主要根據膜的材料種類，膜的厚度和環境溫度進行。拼接時可先在現場試拼接，待焊接質量穩定后再進行正式焊接操作。為了加快焊接施工進度和改善焊接質量，也可先提前拼接焊好，然后再運到壩面鋪設，拼接，每條焊縫正式施焊前，也要先進行試焊，目測焊縫合格后方可正式施焊，并把目測合格的試焊樣品進行拉伸強度試驗。

復合土工膜焊接完成后，對焊縫的質量要進行檢測。首先目測焊縫是否有漏焊，接縫處是否有燙傷損壞，拼接的土工膜是否平整均勻等。目測合格后再采用真空法或充氣法進行最終質量檢測及評定。土工膜還需要按頻率抽樣做拉伸強度試驗，頻率是約1000m2抽取一次樣品，試驗合格標準要求焊縫強度高于母材強度的80%，且試樣不在接縫處斷裂，否則判定接縫質量不合格。對于出現質量不合格的焊縫可進行補焊，重新試驗，直至合格為止。為了保護土工膜，土工膜表面的無紡布可采用手提縫紉機縫合。

在施工時為了防止土工膜在壩面上滑動，每隔3m~5m在無砂混凝土表面刷兩道熱瀝青，將復合土工膜粘結，既不影響透水效果又能增大抗滑阻力，效果很好。

三、施工中應注意的問題

1 復合土工膜在運輸、貯存過程中應注意保護，不得污染，破損，被雨淋，火烤，不得被酸堿等腐蝕，不得長期陽光暴曬或直立存放，進場應先抽樣檢驗。

2 復合土工膜在鋪設時應力求平整順直，松緊合適，復合土工膜應與土面之間貼密實，不得有空隙，鋪設人員不得穿硬底鞋操作。

3 為了減少接縫，應盡量采用寬幅，接縫應盡量與最大拉力方向平行。相鄰兩塊復合土工膜之間拼接可采用搭接或縫接，搭接寬度要符合設計及規范要求，不平整地方在鋪設時搭接寬度應適當增大。

4 坡面鋪設時應自下而上進行，坡頂、坡腳應以錨固溝或其它可靠方法固定，防止其滑動。

結語

防滲土工合成材料，雖然施工方便，技術簡單，但是施工時還會遇到一些其他問題：如土工合成材料經常會被土體中混雜的石塊或堅硬物刺壞；由于土工膜在土體中缺少束縛和支持，在水壓和土壓作用下容易被鼓破；土工薄膜在受到下層氣體或液體向上頂托的集中應力時也會產生破壞；鋪設在支撐土體和混凝土面板之間的土工膜因為受到溫度、重力、土的位移、浪擊和水位等變化因素的影響，也會發生滑動，導致薄膜拉伸、撕裂強度超過允許值，造成失穩滑動。因此必須要重視土工材料的鋪設工藝，嚴格按照鋪設方法進行施工，盡量減少問題的發生，才能保證工程量，確實達到應用土工材料進行防滲的作用。

參考文獻

[1]韓文峰，劉維洲，孫惠杰，季生．復合土工膜在濱州黃河堤防防滲加固中的應用[J]．山東水利，2001（12）．

[2]胡興禮．土工合成材料在純化水庫防滲中的應用[J]．東北水利水電，2005（02）．

[3]周正兵，王釗．用于渠道防滲的兩種新型土工復合材料[J]．水利與建筑工程學報，2001（03）．

[4]王育男．關于復合土工材料在水利工程中應用的探討[J]．城市建設理論研究（電子版），2012 （05）．

中圖分類號：TV5

文獻標識碼：A