復合土工膜在病險水庫大壩防滲加固中的應用

黃冠強

【摘 要】復合土工膜是一種應用較為廣泛的防滲材料，具有延展性成本低、施工簡單及防滲性能好等特點。本文結合具體工程，介紹了復合土工膜在病險水庫大壩防滲加固中的應用，并論述了復合土工膜施工技術及質量控制措施，為類似工程的應用提供了參考。

【關鍵詞】大壩；防滲加固；復合土工膜；施工技術；質量控制

隨著水庫運行時間的增加，水庫暴露出現(xiàn)了質量問題也日益明顯，其中最為常見的就是滲漏問題。因此，對于存在滲漏問題的病險水庫必須采取相關有效成熟的防滲加固技術。復合土工膜是一種很好的防滲材料，高質量的土工膜的滲透系數(shù)為10～13m3/s，具有質輕、防滲性和延展性良好以及適應變形、施工簡單、造價低等特點，目前被廣泛用于庫區(qū)、壩體、渠道等水利建筑物的整體與局部防滲加固中，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.概況

某水庫壩址以上控制流域面積12.4km2（本次設計），水庫總庫容184萬m3（本次加固后），設計灌溉面積226.67hm2，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用效益的?。ㄒ唬┬退畮?。該水庫樞紐工程于1965年10月15日動工，1966年12月10日全面完成建設。大壩為粘土斜墻砂殼壩，校核洪水位324.01m、設計洪水位323.18m、正常蓄水位321.00m。最大壩高18m，壩頂高程326.00m，壩頂寬4.5m，壩頂長106.00m。2008年，經(jīng)審定，該水庫大壩滲流安全評定為C級，大壩安全類別為三類壩，需對壩體進行防滲處理。

2.大壩防滲設計

2.1 大壩防滲方案的選定

大壩原初設采用粘土斜墻方案。鑒于壩區(qū)20km范圍內(nèi)無合格的粘土料場，交通運輸不便，進庫公路狹小，路況差以及工程加固進度與安全度汛的迫切要求，經(jīng)設計單位對大壩設計方案的進一步比選和大壩滲流安全復核，經(jīng)水利部門批準，大壩防滲方案變更為復合土工膜防滲+高壓旋噴處理方案。

2.2 復合土工膜+高壓旋噴防滲結構設計

（1）復合土工膜規(guī)格選擇

復合土工膜規(guī)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(nèi)的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關，其厚度設計除考慮主要由水壓力要求的強度外，還需考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應用條件，并按國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定確定設計厚度及實際厚度。

本工程選擇某公司生產(chǎn)的復合土工膜，經(jīng)綜合分析計算，壩坡防滲層采用規(guī)格為200g/0.5mm/200g的針刺短線滌綸兩布一膜（PE膜），幅寬均為4m。主要技術指標：斷裂強力≥16.0kN/m，斷裂伸長率為70%，撕破強力≥0.56kN，CBR頂破強力≥2.8kN，垂直滲透系數(shù)≤10～12cm/s。

（2）防滲結構設計

本工程壩體防滲加固處理，在上游壩坡高程318.10m以上的防滲均采用復合土工膜（見圖1）。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（318.10m）以上，上墊層采用平均厚度20cm厚的粘土，滿足防滲要求；防護層采用10cm厚的砂礫石墊層加10cm厚的C20砼預制塊護坡。為了提高壩體的防滲性能，在上游壩坡高程318.10m馬道上采用高壓旋噴灌漿，詳見圖1。

2.2.3 復合土工膜與水庫庫岸周邊的連接

復合土工膜防滲斜墻與水庫庫岸周邊的連接，采用庫岸挖槽，復合土工膜嵌入現(xiàn)澆砼的方法連接（見圖2）。要求連接嚴密、牢靠，留有伸縮余量，防止因沉陷而使復合土工膜破壞。

3.復合土工膜防滲斜墻的施工技術

3.1 施工準備

（1）復合土工膜材料質量檢測

本工程所用復合土工膜為兩布一膜針刺復合土工膜，使用前委托江西應用技術學院實驗中心對產(chǎn)品的各項技術指標進行檢測，各項指標均符合標準規(guī)定和設計要求。

（2）開挖清除原壩表層干砌石及礫石墊層至粘土層

本工程按設計尺寸削坡找平、夯實，為復合土工膜鋪設提供工作面。

（3）土工膜場內(nèi)拼接

為了施工方便，保證拼接質量，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少壩坡現(xiàn)場拼接量，施工前應根據(jù)復合土工膜幅寬、現(xiàn)場長度需要，在庫內(nèi)專用場地剪裁，并拼接成符合要求尺寸的塊體，卷在鋼管上，人工搬運到工作面鋪設。

3.2 復合土工膜的鋪設

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，從壩頂向下沿垂直于壩軸線方向緩慢展鋪到高壓旋噴的頂處，并與高壓旋噴形成的砼防滲墻相接。

鋪設復合土工膜時，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(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應及時修補。

3.3 復合土工膜的拼接

本工程采用兩布一膜復合土工膜。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ZPR-210V型自動調溫（調速）電熱模式雙道塑料熱合機。

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，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(chǎn)廠家派專業(yè)技術人員到現(xiàn)場操作、指導和培訓，采用土工膜專用焊接設備進行。

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。

3.4 復合土工膜的錨固

本工程復合土工膜的錨固有上部與壩頂?shù)腻^固和下部與高壓旋噴防滲墻的錨固。上部與壩頂錨固：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(nèi)夯填土。下部與高壓旋噴防滲墻錨固：采用現(xiàn)澆砼連接。

3.5 上覆保護層

上述工序完成后，經(jīng)質量驗收合格，應及時在土工膜上面均勻鋪設20cm粘土墊層，找平拍實后墊10cm砂礫石墊層，砌C20砼預制塊護坡，詳見圖2、圖3，以防止其在紫外線照射下易老化和其它因素引起的破壞。

4.復合土工膜施工質量控制

復合土工膜的鋪設，是該工程施工的關鍵。本工程施工質量控制包括原材料質量控制、施工操作過程控制、施工完質量檢測。

4.1 材料質量控制

結合工程實際及所選復合土工膜的規(guī)格，確定復合土工膜的質量標準、幾何尺寸，選擇生產(chǎn)規(guī)模較大、產(chǎn)品質量符合要求的生產(chǎn)廠家進行招標采購。

進場的復合土工膜必須有廠家提供的合格證書，及性能、特性指標和使用說明。復合土工膜進場后，隨機抽取復合土工膜，委托江西省贛州理正工程咨詢公司對復合土工膜性能指標進行復測，復測結果全部合格。

4.2 施工操作過程控制及質量檢測

本工程復合土工膜鋪設按照施工組織設計進行。施工人員要求穿平底布鞋或軟膠底鞋進行鋪設，嚴禁穿釘鞋以防踩壞土工膜，做到隨鋪隨壓，復合土工膜鋪設要與保護層鋪設相協(xié)調。

復合土工膜焊縫質量是拼接關鍵，在施工中我們加強了接縫檢測，檢測方法采用現(xiàn)場充水法檢漏。

其做法：焊縫為雙條，兩條之間留有約10mm的空腔，將待測段一端封死，另一端插入水針，充水至0.05～0.20MPa，如無水從孔腔漏出，表明焊縫合格，否則要查找原因及時修補。

本工程施工質量檢測操作過程：在現(xiàn)場便隨時隨地檢查和抽查。自檢合格后提交監(jiān)理單位、質檢部門及甲方聯(lián)合抽樣檢查，實行逐段認證簽證，對于虛焊、漏焊的接縫應及時進行補焊，并對補焊部位進行充水檢測，直至驗收合格后，才可以進行下道工序。

5.結語

該水庫大壩防滲處理工程完成后，下閘蓄水試運行情況表明，原滲漏消失，大壩運行正常。經(jīng)滲漏觀測也表明其防滲效果較好。因此，只要正確設計，精心施工，復合土工膜在病險水庫防滲加固工程中的應用是可行的，具有較好推廣價值。

參考文獻：

[1] 黃新成.復合土工膜在水庫大壩防滲節(jié)水工程中的應用[J].科技信息，2012年18期

[2] 趙亮.復合土工膜施工質量控制[J].城市建設理論研究，2012年第15期