复合土工膜在土坝坝面防渗中的应用

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摘要：结合金沙峡水电站枢纽工程土坝坝面复合土工膜防渗施工技术，从土工膜的采购选用、施工条件、施工中的注意事项和土工膜与刚性体的连接等，提出了一套完整的土工膜施工技术，为类似工程提供相应的借鉴。

关键词：复合土工膜；土坝；坝面防渗

中图分类号：TV44文献标识码：A文章编号：1003-6997（2012）10-0053-02

1工程概况

青海大通河金沙峡水电站工程位于大通河中下游的青海省互助土族自治县境内，地处大通河甘青交界段（河流左岸为甘肃省天祝藏族自治县，右岸为青海省互助土族自治县），为低坝径流引水式水电站。海拔高度2 200 m，河段右岸为7202公路（民门公路），电站距西宁市约141 km，距海石湾70 km。水电站由引水建筑物、发电厂房、尾水渠及开关站和生活区等建筑物组成。设计水头72.50 m，设计引用流量116 m3/s。电站总装机容量为3×20 MW＋10 MW=70 MW，机型为混流式立轴水轮发电机组，年发电量26 530万kW·h。

金沙峡水电站枢纽土坝工程，在土坝库容下有1#涵管通过，土坝防透铺盖从坝轴线上游长70 ｍ、宽68 m处开始铺设，延伸至1#涵管顶部进行连接，再从1#涵管顶部延伸至上游坝坡，在坝顶防浪墙处终止。

2复合土工膜在土坝防渗体中的应用

青海大通河金沙峡水电站枢纽土坝坝面防透工程采用PVC复合土工膜进行防渗，由于防渗面积大，为了减少土工膜的拼接量，决定采用宽幅施工，因此采用山东宏祥新材料工程有限公司生产的规格型号为200/0.65/200、幅宽6 m、卷长50 m、四面甩边的复合土工膜。此型号PVC复合土工膜的结构形式为“二布一膜”，每平方米土工膜重量不小于900 g（在下面段落中，如无特别说明，土工膜均指此型号的PVC复合土工膜）。

2.1防渗体系的布置、结构及施工程序

此土坝在结构布置上左侧接进水闸，上游侧接1#涵管，下游左侧坡脚接泄冲闸消力池侧墙，因此，坝基在上游侧接1#涵管砂砾石夯填，左侧接进水闸及泄冲闸砂砾石夯填，剩余部分座落在含漂石的砂卵砾石层上，坝基高程2 162.10 m，坝顶高程为2 168.20 m，坝高为6.10 m，根据多年的水文资料及相应地质条件渗透系数验证，并取相应的保险系数，确定此防渗铺盖向上游延伸至坝轴线上游侧70 m，右侧宽68 m处，土工膜右侧及上游侧端部埋入宽2 m、深2 m的锚固槽中，两侧采用黏土夯实。下游侧锚固在1#涵管顶部混凝土上，这样在1#涵管上游侧水平位置就形成一个封闭的防渗体系，在1#涵管至土坝坝面处，土工膜从涵管顶部混凝土连接处开始，向下游经土坝坝面延伸至坝顶防浪墙，左侧与进水闸混凝土刚性连接，右侧与民门公路挡墙混凝土连接，形成一个封闭的防渗体系。考虑到施工技术要求和防渗体系的稳定性，在土工膜刚性连接部位和土坝坡脚处均打折预留，在土坝左侧与进水闸和泄冲闸接触部位，埋设干砌块石排水棱体，以使坝基渗漏水从上游至下游形成一个固定的排水通道。通过对土工膜防渗体系的稳定性验算和膜后排渗能力的核算，确定此防渗体系的结构由下至上依次为30 cm厚细砂垫层、30 cm厚壤土层、复合土工膜、54 cm厚壤土、50 cm厚砂砾石垫层和30 cm厚浆砌石。

2.2防渗体系的施工步骤

下垫层细砂垫层施工下垫层壤土层夯填土工膜铺设、锚固上垫层壤土层夯填上垫层砂砾石垫层铺设浆砌石砌筑。

2.3防渗体的施工方法

2.3.1下垫层细砂垫层的施工细砂垫层的施工，按照图纸要求选用0～5 mm的细砂进行摊铺，达到设计厚度后适量洒水，人工平整拍实。细砂垫层施工应分段分层、自下而上进行，从一端到另一端，完成后的垫层严禁人员踩踏，以免破坏设计断面。

2.3.2下垫层壤土层的夯填首先选用符合要求的壤土，壤土中严禁带有突出尖角块石或其他硬物，机械运至坝坡脚堆积，按照壤土击实试验数据，待壤土含水率接近或等于最优含水率时，进行人工分段逐层上料摊铺，摊铺厚度不大于20 cm，用蛙式打夯机或冲击夯进行夯实，使压实干容重γ≥1.60 t/m3时，方可进行下层施工。在施工中填筑宽度均比设计宽出20 cm，当压实度达到设计要求后，人工削坡至设计宽度，以保证壤土表面压实度。上垫层壤土夯实时，打夯机或冲击夯必须保证距土工膜10～20 cm，以保证土工膜在施工中不被破坏，其余施工方法与下垫层壤土施工方法相同。

2.3.3铺设土工膜

2.3.3.1搭接土工膜对合格厂家生产的复合土工膜，必须对进场材料现场取样，委托具有相应资质的检测机构进行检测，取样要能代表整个材料性能，并在监理的见证下进行，对检测合格的材料方可使用。由于每卷土工膜幅宽6 m，卷长50 m，故需要搭接。搭接采用焊接法，焊接法是借助热焊机等加热设备，将塑料膜加热软化、机械滚压或人工加压贴合在一起的方法。本工程采用焊接工具为ZPR-2100自动爬行热合焊机。热合焊机由两块烙铁供垫，胶带轮通过耐热胶带施压、滚压塑料膜，焊成两条粗为10 mm的焊线，两线净距16 mm，焊接效果比较好。

2.3.3.2土工膜铺设为安全渡汛，考虑土工膜上下垫层在应力作用下的湿陷变形和自然沉降，土工膜铺设考虑从坝脚向坝顶搭接铺设，搭接缝顺坡向垂直于坝轴线，铺设时应使土工膜松散呈波浪形式，严禁拉紧至土工膜的极限状态。施工时首先采用手工对要搭接的两块PVC复合土工膜最底一层土工布进行缝合，然后用ZPR-2100自动爬行热合焊机焊接中间塑膜，待检测土工膜焊接良好后，人工缝合上层布，上下两层布的缝合应均匀拉紧，以保证在土工膜接缝受力时，先在布上受力，待两布撕裂后才使塑膜受力。在边角部位或土工膜方向变化处，自动爬行焊机无法到达时，采用粘结方法进行搭接，粘结采用玉珠胶，每次粘结不宜超过2 m，方法是将搭接部位塑膜擦洗干净，涂刷３遍玉珠胶，晾燥2 min后，下垫坚硬平实的工具，迅速滚压贴合进行粘结。

2.3.3.3焊接质量的检测土工膜焊接质量采用目测法、现场检漏法和抽样测试法。目测法是当一段焊接完成后，逐段观察有无漏接，接缝是否无烫损、无褶皱，是否拼接均匀；现场检漏法是用手沿焊缝触摸，慢慢撕拉，如果焊缝密实牢靠，则表明焊接合格；抽样法是约1 000 m2取一试样，作拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80 %，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。

2.3.3.4复合土工膜与两侧混凝土的锚固连接本工程在混凝土施工时，先预埋一层带有螺栓的镀锌钢板，钢板与混凝土钢筋用拉筋焊接固定，当混凝土强度达到70 %以后，清理钢板表面，将抹好密封胶的橡胶垫片与钢板进行贴紧粘结，待土工膜就位后，用外层橡胶垫片与镀锌钢板夹紧土工膜，用螺栓螺帽拧紧固定，然后用密封胶涂抹所有接缝进行密封，土工膜固定处下部打折后平铺，以防下部垫层下陷撕裂土工膜。

2.3.3.5复合土工摸铺设注意事项在干燥和暖和天气进行铺设；铺设不应过紧，留足够余幅（3 %～5 %），以便拼接和适应气温的变化，特别在下部为高填方时，更要在多方向加大余幅量，以防下部沉降造成撕裂；接缝与最大拉力方向平行；坡面弯曲处注意裁剪尺寸，务使妥帖；随铺随压，以防风吹或杂物破坏；施工中发现损伤及时修补；施工人员穿无钉鞋或胶底鞋；施工中注意防火，禁止工作人员吸烟。

2.3.4上部砂砾石料的摊铺砂砾石选用0～20 mm混合料，运至现场后，采用人工配合装载机或挖掘机分段分层进行摊铺，达到设计厚度后人工拍实，严禁人员踩踏，以免破坏设计断面。

2.3.5上部浆砌石砌筑浆砌石应严格按设计厚度选择合格的面石，镶嵌坐稳，坐浆饱满，保证整体平面的平整度，每10 m设一个伸缩缝，内填聚氯乙烯板，并按设计要求安放梅花形排水管，以防止水位骤降时，内部水分不能及时排出而涨坏砌石。

2.4竣工之后运行情况

本工程铺设土工膜10 809 m2，在施工过程中，由于部分高填方段的自然下沉和饱水湿陷大于设计土工膜的预留宽度，使个别部位土工膜发生撕裂现象，经处理后，在坝基形成了稳定的从上游至下游排水体的排水通道，对整个坝体稳定性已无影响，至目前为止，已经历了一次大的洪峰，运行情况良好。

3结语

通过本工程防渗体系的施工实践表明，复合土工膜的运用可以节约资金和方便施工，可以使投入的资金快速高效回笼，随着施工技术和经验的日臻成熟与完善，土工膜施工技术应大力推广，更加广泛地运用于水工防渗体系中。