小型水库加固土工膜防渗处理的探讨

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摘要：水库一旦出现大坝坝体、坝基和坝肩的渗漏异常，坝体沉陷严重变形，就无法达到正常的蓄水水位。采用复合土工膜对坝体进行加固处理，就可以达到防渗加固的目的。本文首先简要介绍了土工膜，并对复合土工膜抗渗结构的稳定性和抗渗稳定性进行了分析，最后阐述了复合土工膜加固的施工工艺。

关键字：水库土工膜防渗

中图分类号：TV62 文献标识码：A 文章编号：

土工膜概述

随着合成纤维的快速发展，土工膜在很短时间内发展成为一种新型的土建工程材料。土工膜按组成分为三大类：土工膜、加筋土工膜和复合土工膜。土工膜以聚合物为原料，用吹塑法、挤塑法、辊压法制成，膜厚约0.2—4mm。加筋土工膜是为了提高土工膜的抗顶破、抗撕裂等强度，在聚合物膜的内部加上锦纶丝布等，加筋土工膜厚度约0.6-6mm。复合土工膜是将聚合物膜与针刺土工织物加热压合或用胶合剂粘合而成。复合土工膜是以塑料薄膜为防渗基材，其防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。

我国宁夏、陕西、山东、辽宁等地都在中小型水库及土石坝工程或土石坝补强除险工程中使用土工膜或复合土工膜防渗，并得了良好效果。

二．复合土工膜斜墙防渗结构

复合土工膜斜墙防渗体结构一般由以下三部分构成：

下部支持层

土石坝上游坡面为土复合工膜防渗结构的下部支持层，为减小运行期间复合土工膜的变形，下部支持层应尽可能平整且变形量小。碾压式土坝可不另设支持层，直接铺设复合土工膜；堆石坝由于粒径较粗，空隙大，为改善表面平整度，应由下至上设置过渡层和垫层。

复合土工膜防渗层

无纺土工布与土工膜相结合，具有平面排水功能，并能够有效提高土工膜的抗拉、抗撕裂、顶破等物理性能，并能隔离紫外线和氧气等，起到增强土工膜抗老化性能的作用。

上部保护层

上部保护层分为垫层和面层两部分。土石坝垫层一般采用聚苯乙烯泡沫塑料，它是以聚苯乙烯树脂为主体，加入发泡剂等添加剂制成，尺寸精度高，结构均匀。它置于复合土工膜上方，可以起到对土工膜的物理保护、隔离氧气和紫外线、保温等作用。土石坝面层多采用混凝土板，虽然不设置接缝止水，但混凝土对其下部防渗结构能够起到很好的保护、隔离和压重的作用。

三．复合土工膜斜墙防渗结构的稳定

上部保护层的稳定

上部保护层抗滑稳定验算一般采用土力学中的极限平衡法。在正常运行情况下，水位保持不变，堤坝内有稳定渗流，抗滑稳定按下式计算：

K = f / tanα

式中 K —抗滑稳定安全系数；f —土工膜与上保护层之间的摩擦系数；α —坝坡坡脚。

当水位快速下降到某一低水位时，由于聚苯乙烯泡沫塑料板及上部混凝土板除接缝外透水性不良，保护层与膜的交界面处存在过高的孔隙水压力，到一定程度后，就可能因面板的抬动而失稳。为解决此类问题，需要采取措施使透水层的水位基本上与库水位同步下降，可采取在水位变幅区保护层上设置排水孔、控制水位下降速率等措施。

土工膜及上部保护层沿下部支持层面滑动

土工膜下部支持层一般不设排向下游的渗流出路，在库水位下降时膜下的水压力要大于膜上的水压力，这个压差足够大时既可以把土工膜顶起，同时也削弱了膜与下垫层之间的有效正应力，从而减少其抗滑摩擦力，有可能导致膜及上部结构沿下垫层滑动。为解决这个问题，在设计中应考虑膜的上端应有效固定于坝顶，并考虑在坝面间隔一定高程设置抗滑槽。

土工膜受其下水压力的作用而被拉断

一般情况下，复合土工膜在堤坝顶都要锚固在锚固沟内并有一定的压重。一些工程实践中将土工膜在堤坝顶折叠一定的长度，给土工膜一个可以伸延的变形余度，使其适应堤坝的变形。

四．复合土工膜施工工艺

1.坝坡面修整

为了防止土工膜基础表面砾石、硬物破坏土工膜，造成集中渗漏，在原坝坡干砌石拆除后采用专用平整坝坡工具对坝坡表面进行了认真平整，人工剔除砂卵砾石等硬质颗粒，然后铺垫粉质壤土，铺垫厚度5cm，铺垫时，采用人工铁锹平整，水准仪测量基准找平，粉质壤土均匀铺设后洒水夯实、平整。铺垫好的坡面，经检测平整度及干密度等指标达到设计要求并验收合格后，作为复合土工膜的支持层。

土工膜铺设、连接

按照自下而上的顺序分层铺设土工膜，同层顺坝轴线由一端向另一端渐进，土工膜长边与坝轴线垂直，以减少熔接接缝，减小复合土工膜熔接接缝所受张力，铺设前须对复合土工膜进行全面检查。土工膜沿坝坡方向预留搭接长度8—10cm，土工膜两层搭接部位要平整，防止夹进砂石等杂物，铺设时随铺随压，以防风吹。

土工膜铺设完成后，由专业操作人员先对下层土工布进行缝接，缝接方法为对面缝合，缝接宽度控制在3—10cm，缝线到幅边距离不少于3cm。

下层土工布缝合完毕后，用洁净毛巾将搭接部位拭擦干净，并确保搭接部位未夹杂杂物即可开始进行土工膜连接。土工膜连接采用热熔粘接法，即在两幅复合土工膜之间通过高温空气，使复合土工膜本身熔软产生粘性，然后将其合拢压实粘接在一起。在每个部位土工膜熔接施工前，都进行了熔接试验，以确定焊接机的工作温度、爬行速度等技术指标。

土工膜熔接是关键工序，在施工过程中由现场质检员全程监控，及时绘制土工膜熔接接缝图，根据现场检查情况在图中标注出熔接接缝不合格部位，在上层土工布缝合之前及时采取补救措施处理直至合格，对未处理合格的土工膜熔接接缝不得进入下一道施工工序。土工膜连接完成后，及时组织进行工序验收，以免出现后续施工过程中因土工膜熔接原因造成的返工。熔接验收合格后，参照下层土工布缝接方法对上层土工布进行缝接。

上垫层铺设

上垫层包括布置在复合土工膜上方厚度为5—10cm的细面砂及厚度为 25—30cm砂砾混合料保护层，根据复合土工膜特性，在铺设48小时内应覆盖保护，防止日光照射，加速膜体老化，致使防渗性能降低。

4.防滑槽与锚固槽开挖回填

防滑槽作用为减小土工膜熔接接缝所受张力，在复合土工膜铺至防滑槽所在位置后，将复合土工膜紧贴槽壁折叠放入防滑槽内，回填黄土分层夯实即可。

在左右坝肩及坝顶复合土工膜铺设边界设置有锚固槽，作用是对复合土工膜边界进行固定。为了防止绕坝渗漏，左右坝肩锚固开挖至弱风化基岩，在复合土工膜铺至锚固槽所在位置后，将复合土工膜沿槽壁折叠放入锚固槽底部，浇筑厚度为20cm的混凝土，再回填黄土分层夯实；坝顶锚固槽复合土工膜铺设完毕后，在锚固混凝土基础上施工浆砌石防浪墙。

5.坝坡脚复合土工膜锚固

坝坡脚复合土工膜采用钢板、膨胀螺栓平压固接的方式与已建造防渗墙顶部齿墙混凝土相连接，达到土工膜和防渗墙、齿墙混凝土形成一个防渗整体。

压顶混凝土浇筑

在锚固复合土工膜的齿墙顶部布置压顶混凝土，压顶混凝土采用立模现浇而成。

防护层干砌石砌筑

压顶混凝土浇筑完成14天可进行干砌石砌筑，为避免干砌石砌筑过程中人员、机械对已铺设复合土工膜造成的损害，要求严格按照细面砂铺设砂砾混合料铺设干砌石砌筑施工工序进行。

结束语

复合土工膜作为前置独立防渗材料已经在许多低坝中得以应用。土工膜在水库防渗工程中的施工技术进行了一定的研究，对于渠道、蓄水池等建筑物取的土工膜防渗施工，同样具有借鉴意义。

参考文献

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