復(fù)合土工膜在水庫除險加固防滲工程中的應(yīng)用

艾海提江·艾木拜爾

（新疆和田地區(qū)墨玉縣水利局，新疆和田 848100）

1 工程概況

吐孜烏達(dá)克水庫位于墨玉縣西北部喀瓦克鄉(xiāng)，該水庫始建于1964年，原設(shè)計庫容230萬m3，是一座以灌溉為主的小(1)型引水注入式平原水庫。

水庫主要建筑物有大壩、進(jìn)水閘、放水涵洞、引水渠和放水渠。壩型為均質(zhì)土壩，大壩全長3825m，最大壩高5m，壩頂高程1242.35～1244.3m。

水庫目前存在的主要問題是：壩頂高程不滿足規(guī)范要求，壩體填筑質(zhì)量差，大壩下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。壩體、壩基滲漏嚴(yán)重，壩體、壩基滲流穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。放水涵洞基礎(chǔ)未處理，進(jìn)出口混凝土結(jié)構(gòu)老化，破損嚴(yán)重，閘門銹蝕，止水失效，啟閉設(shè)施老化。無必要的監(jiān)測、管理設(shè)施等。

鑒于上述問題，水庫一直低水位運行，無法滿足灌溉需求，嚴(yán)重影響了水庫的灌溉效益。

經(jīng)過對吐孜烏達(dá)克水庫大壩進(jìn)行安全鑒定，對該水庫進(jìn)行除險加固是十分必要的。

2 壩體加固、防滲方案設(shè)計分析

按照《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）確定工程等別為Ⅳ等，主要建筑物工程級別為4級，次要建筑物為5級。該水庫壩體加固、防滲方案設(shè)計采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲處理，現(xiàn)分析如下。

(1)全壩段壩頂加高整平至1246.00m高程，其中0+000～2+700m段，壩頂上游側(cè)路沿石頂高程為1246.5m，其余壩段路沿石頂高程為1246.2m，壩頂鋪設(shè)寬4m、厚20cm的碎石路面，路面下游側(cè)設(shè)路沿石。

(2)1+210～3+550壩段，壩前坡腳設(shè)塑膜（膜厚 0.5mm）防滲鋪蓋，防滲膜自前壩腳向庫盤內(nèi)延伸15m，膜上覆蓋0.5m厚的保護(hù)層。

(3)全壩段上游壩坡修正為 1∶2，其中樁號1+210～3+550 m 壩段沿壩坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲（一布一膜），膜上設(shè) 30cm厚的砂礫石墊層，墊層上澆筑 15cm厚的混凝土防浪護(hù)坡，在正常蓄水位以下混凝土防浪護(hù)坡上設(shè)直徑為 10cm的排水孔（孔底做好反濾）。膜上端埋入壩頂開挖的V型槽內(nèi)，膜下端與鋪蓋防滲膜采用熱熔焊接法連接；0+000～1+210、3+550～3+825m壩段，沿壩坡鋪設(shè)30cm厚的砂礫石墊層，墊層上澆筑10cm厚的混凝土板防浪護(hù)坡。全壩段下游壩坡修整為 1∶2，鋪設(shè)10cm厚的砂礫石護(hù)坡，其中2+900～3+600m壩段壩后設(shè)縱向排水溝，下階段應(yīng)進(jìn)一步完善壩后排水系統(tǒng)設(shè)計。

3 材料選擇及主要技術(shù)指標(biāo)

吐孜烏達(dá)克水庫大壩防滲材料根據(jù)設(shè)計要求采用一布一膜復(fù)合土工膜[1]，材料主要指標(biāo)應(yīng)符合下列要求：密度不低于800kg/m3，滲透系數(shù)小于10～12cm/s；破壞拉應(yīng)力不低于15MPa；撕裂強度不低于50N/mm；斷裂伸長率不低于300%。結(jié)合該大壩防滲工程壩體土質(zhì)條件，施工方案、運輸條件等，設(shè)計中選用0.6mm厚的復(fù)合土工膜。

4 防滲結(jié)構(gòu)層設(shè)計

4.1 防滲結(jié)構(gòu)形式

復(fù)合土工膜厚度相對較薄，承載能力有限，容易破壞。為有效保護(hù)和提高復(fù)合土工膜在水庫土壩壩坡面上的穩(wěn)定性，防滲結(jié)構(gòu)形式一般設(shè)計有防護(hù)層、上墊層、土工膜、下墊層、支持層等結(jié)構(gòu)形式[2]。

4.2 結(jié)構(gòu)層設(shè)計

(1) 支持層：該水庫大壩壩體屬碾壓成均質(zhì)土壩，由于壩面經(jīng)過整平處理，且具有相對較大的密實度，故壩體土層可直接作為支持層，可不專門設(shè)置相應(yīng)的支持層。

(2) 下墊層：通常，設(shè)置下墊層結(jié)構(gòu)用于排除土工膜下面的積水、積氣，確保土工膜穩(wěn)定，同時取到保護(hù)膜的作用。而吐孜烏達(dá)克水庫大壩采用了PE復(fù)合土工膜，且用于碾壓式土壩，故土工膜下墊層可去掉。因為，PE復(fù)合土工膜為非織造土工織物，其本身已經(jīng)可維持膜穩(wěn)定和排水、排氣，而且土工膜的摩擦力也相對較大。

(3) 復(fù)合土工膜：復(fù)合土工膜是壩體防護(hù)防滲功能的主體結(jié)構(gòu)。綜合考慮該大壩具體的防滲要求，施工荷載以及使用期間大壩土體可能發(fā)生不均勻沉降等因素的影響，采用0.6mm厚度的PE復(fù)合土工膜。

(4) 上墊層：由于大壩防護(hù)層為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，料材屬于粗糙材料，若直接置于土工膜上容易破壞土工膜，所以在復(fù)合土工膜上再設(shè)置相應(yīng)的上墊層，上墊層采用30cm厚的砂礫石墊層。

(5) 防護(hù)層：為防止大壩壩坡上的水流沖刷，波浪沖擊，風(fēng)化侵蝕，冰凍破壞和遮陽蔽日等，在墊層上澆筑15cm厚的鋼筋混凝土防浪護(hù)坡層。

4.3 土工膜端部固定

(1) 土工膜與壩頂固定：土工膜沿設(shè)計壩坡鋪至防洪壩頂，上端埋入壩頂預(yù)先開挖的V型槽內(nèi)，并在固定前設(shè)折疊層0.3m，防止溫度變化及壩坡沉降應(yīng)變導(dǎo)致土工膜破裂。

(2) 土工膜與壩肩及基底固定：土工膜與壩肩固定采用倒梯形結(jié)合槽法，底寬約0.5m，邊坡放坡比例1∶2，上口寬控制在1.20～1.50m范圍，并將土工膜伸入端部至少1.20m，分層填土碾壓并夯實。膜下端與鋪蓋防滲膜采用熱熔焊接法連接；并在部分壩段沿壩坡鋪設(shè)30cm厚的砂礫石墊層，墊層上澆筑10cm厚的混凝土板防浪護(hù)坡。

5 施工程序設(shè)計

5.1 施工準(zhǔn)備

按施工技術(shù)要求和工期要求設(shè)計制定相應(yīng)的施工組織方案。在正式進(jìn)行防滲施工前，應(yīng)按設(shè)計指標(biāo)要求提前選購符合設(shè)計參數(shù)要求的PE復(fù)合土工膜，并進(jìn)行相應(yīng)的試驗測試，試驗結(jié)果要滿足PE復(fù)合土工膜的各項物理力學(xué)指標(biāo)后才能用于施工。

完成大壩壩體加高填土與碾壓施工工序后，預(yù)先清除施工場地范圍內(nèi)有礙PE復(fù)合土工膜安全施工的各種雜物和小型施工機械，并對整個鋪設(shè)場地進(jìn)行人工精平處理。

5.2 施工程序

(1)鋪設(shè)、剪裁：復(fù)合土工膜從壩底依次向上沿坡鋪設(shè)，攤鋪時注意張馳適度。整個鋪設(shè)過程中保持隨鋪隨壓，在邊緣結(jié)合部位應(yīng)保持基底陽角，陽角修圓半徑不超過0.5m。土工膜的剪裁應(yīng)確保大小尺寸適中，避免不必要的接縫。待前一幅土工膜鋪設(shè)完成后，鋪設(shè)后一幅土工膜時應(yīng)不斷調(diào)整其邊緣走向，確保兩塊相鄰的膜邊緣保持對正、搭齊。

(2) 壓膜定型，擦試塵土：在鋪設(shè)搭接好的復(fù)合土工膜上鋪設(shè)30cm厚的砂礫石墊層，一方面作為混凝土防護(hù)層的墊層，一方面可用于土工膜定型。同時用干凈紗布擦拭土工膜端部塵土，污垢等。

(3) 焊接：在調(diào)節(jié)好焊接工作狀態(tài)后，先進(jìn)行相應(yīng)的小樣焊接試驗，當(dāng)試焊的土工膜接縫滿足要求后，才能進(jìn)行正式施工。當(dāng)前一幅土工膜鋪設(shè)完成后，將需要焊接的邊緣翻疊(寬度約50cm)，再將后一幅膜反向攤鋪在前一幅膜上，至少保證有10cm搭接長度。采用專用的熱合焊機進(jìn)行焊接連接，焊成兩條粗約10mm的焊線，焊機在施工過程中應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度的變化調(diào)整焊接溫度和移動速度。

通常情況下，焊接溫度保持在250℃～300℃，移動速度保持在1～2m/min[3]。每道焊縫焊接完成后，應(yīng)及時進(jìn)行質(zhì)量檢測，觀察有無漏焊，接線是否被燙損，焊條拼接是否均勻等；同時可采用真空法充氣檢驗焊縫的密封質(zhì)量。如發(fā)現(xiàn)漏氣問題應(yīng)及時排查修補，然后重新復(fù)檢直到完全密封。最后，將土工布織物縫合。

6 結(jié) 語

墨玉縣水管總站作為項目法人單位，在吐孜烏達(dá)克水庫除險加固工程項目建設(shè)實施過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照基本建設(shè)程序進(jìn)行項目管理，嚴(yán)把施工質(zhì)量，確保工程質(zhì)量。同時，加強監(jiān)督和檢查工作，控制工期和項目造價也是非常必要的。

[1]水利工程土工織物設(shè)計指南[Z].北京∶水利電力出版社,1993

[2]顧淦臣.土工膜防滲技術(shù)評述[J].土石壩工程.北京∶水利電力出版社,1989

[3]底景慎.復(fù)合土工膜在防滲工程中應(yīng)用[J].河南水利,1992.(5)