復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

李國(guó)忠

（廈門市同安區(qū)水利工程質(zhì)量監(jiān)督站，福建 廈門 361100）

復(fù)合土工膜做為防滲材料在水工建筑物、隧道或其他類型地下結(jié)構(gòu)的防滲體鋪蓋及固體廢料填埋襯砌等防滲工程中得到廣泛應(yīng)用，隨著復(fù)合土工膜的生產(chǎn)工藝和技術(shù)得到明顯的提高，這種經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量可靠、防滲效果好、使用壽命長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)單方便的防滲材料在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程防滲中深受業(yè)主、管理等單位的青睞，在水庫(kù)防滲中得到了廣泛應(yīng)用。筆者通過(guò)復(fù)合土工膜在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程防滲中的應(yīng)用，通過(guò)總結(jié)和分析，提出一些經(jīng)驗(yàn)和意見，與同行共勉。

1 水庫(kù)除險(xiǎn)加固防滲方案的選擇

我區(qū)小型水庫(kù)興建于20世紀(jì)60～70年代，由于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，水庫(kù)壩體均存在不同程度的滲水現(xiàn)象，為了解決水庫(kù)的運(yùn)行安全，保證人們的生命財(cái)產(chǎn)，區(qū)水利主管部門組織對(duì)全區(qū)小型水庫(kù)進(jìn)行全面的安全鑒定，得出結(jié)論是水庫(kù)經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行和管理的不到位，水庫(kù)的滲水現(xiàn)象非常嚴(yán)重，已經(jīng)威脅到水庫(kù)大壩的運(yùn)行安全，必須對(duì)水庫(kù)的進(jìn)行除險(xiǎn)加固，特別是壩體的防滲處理。專家通過(guò)多種方案的經(jīng)濟(jì)、施工技術(shù)和工程地質(zhì)比較，參考其他地區(qū)水庫(kù)防滲經(jīng)驗(yàn)，決定采用復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)方案。主要是迎水坡壩腳齒墻至壩頂防浪墻基礎(chǔ)鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)，土工膜應(yīng)嵌入壩腳齒墻內(nèi)，并預(yù)留5 m長(zhǎng)的復(fù)合土工膜留待以后搭接備用，并要做好防護(hù)，防止損傷，一般先把復(fù)合土工膜嵌入防浪墻基礎(chǔ)內(nèi)，然后沿迎水坡從上向下鋪設(shè)，與坡腳齒墻預(yù)留備用的復(fù)合土工膜搭接，形成封閉的不透水防滲結(jié)構(gòu)體，為了防止復(fù)合土工膜的滑動(dòng)，在坡面一定的位置設(shè)置防滑槽。

2 復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 復(fù)合土工膜材料規(guī)格的選擇

復(fù)合土工膜材料與規(guī)格的選擇，主要從坡面平整度、材料的密度、彈性模量、破環(huán)拉應(yīng)力和最大水頭及覆蓋層等方面考慮，膜的厚度選擇除與水壓力要求的強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮暴露、埋壓、氣候、經(jīng)濟(jì)和使用壽命等應(yīng)用條件，并根據(jù)工程實(shí)際尺寸、面積、市場(chǎng)產(chǎn)品規(guī)格等，經(jīng)分析計(jì)算，我區(qū)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程土工膜均采用常見的短纖針刺非織造聚乙烯復(fù)合土工膜（CGA2B1 600/0.35），兩布一膜結(jié)構(gòu)，單品重600 g/m2，膜厚0.35 mm的PE膜，幅寬為4 m，采用埋壓式。

2.2 復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自上而下依次包括面層、上墊層、防滲層、下墊層、支持層。由于我區(qū)水庫(kù)壩體均為壤土層，坡面夯實(shí)整平后可直接鋪設(shè)土工膜，所以不設(shè)下墊層。坡面經(jīng)過(guò)清理削坡整平后，直接鋪設(shè)復(fù)合土工膜，然后鋪筑15 cm厚的碎石墊層，最后在墊層上干砌25 cm厚的塊石保護(hù)面層。壩腳齒墻與坡面連接處回填碎石墊層做為支持層，使土工膜與齒墻平穩(wěn)銜接。

2.3 復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)水力及穩(wěn)定計(jì)算公式

由于土工膜與土石壩介質(zhì)間的摩擦系數(shù)和土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)會(huì)影響防滲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，所以必須復(fù)核復(fù)合土工膜與壩坡、復(fù)合土工膜與面層的抗滑穩(wěn)定性。

復(fù)合土工膜的正常滲透量可按下式計(jì)算：Q＝kA△H/δ。式中：Q－正常滲透量，m3/s；k－PE土工膜滲透系數(shù)，m/s；A－PE土工膜滲透面積，m2；△H－PE土工膜上下水位差，m；δ－PE土工膜厚度，m。

復(fù)合土工膜的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算可按下式計(jì)算：K＝f/tgа。式中：K－抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f－PE土工膜與膜上保護(hù)層之間的摩擦系數(shù)；а－壩坡坡角。

3 復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)的施工

復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：①編制施工組織設(shè)計(jì)，制定施工方案；②根據(jù)設(shè)計(jì)要求選購(gòu)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合土工膜，并有出場(chǎng)合格證；③清除施工面內(nèi)雜草、雜物等障礙物；④根據(jù)規(guī)范要求，必須委托具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測(cè)單位進(jìn)行材料的檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求時(shí)，方可使用。

3.1 PE土工膜的拼接

我區(qū)水庫(kù)除險(xiǎn)工程防結(jié)構(gòu)中的均復(fù)合土工膜均采用兩布一膜，符合土工膜的連接分三個(gè)程序進(jìn)行，即下層無(wú)紡布的縫接，中層PE膜的粘接接，上層無(wú)紡布的縫接。上、下層無(wú)紡布的縫接采用手提縫紉機(jī)進(jìn)行雙道縫接，搭接寬度大于10 cm；中層PE膜的連接由于施工現(xiàn)場(chǎng)電壓不足，采用焊接無(wú)法達(dá)到防滲效果。為了保證PE土工膜的連接后的防滲效果，經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)單位、業(yè)主單位與檢測(cè)單位多方溝通和試驗(yàn)，最后采用聚氯乙烯膠水進(jìn)行粘接，為了保證粘接后的防滲效果粘接時(shí)需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：①根據(jù)施工面的尺寸，裁剪整齊，并保證有足夠的粘接寬度；②PE膜粘接時(shí)，一定要對(duì)粘接面進(jìn)行清掃，不得有油污、灰塵，保持粘接面的干燥；③粘接后 24 h內(nèi)，粘接面不得受任何拉力，粘接處應(yīng)由坡面高的膜壓住坡面低的膜；④及時(shí)對(duì)粘接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不牢的部位重新進(jìn)行處理。

3.2 PE土工膜的鋪設(shè)

復(fù)合土工膜的鋪設(shè)分庫(kù)底和坡面鋪設(shè)兩部分。鋪設(shè)時(shí)先將4 m寬的連接成20 m寬幅，先對(duì)坡面進(jìn)行削坡，驗(yàn)收合格后，沿坡面自上而下，垂直于壩軸方向通幅鋪設(shè)，緩慢鋪展到坡腳齒墻外頂處，并壓入齒墻位置，而后進(jìn)行齒墻的施工。

3.3 墊層的施工

PE土工膜鋪設(shè)完成后，應(yīng)在其上鋪筑墊層，墊層材料選用2～4 cm碎石，鋪筑厚度要大于10 cm。施工時(shí)通過(guò)滑槽沿坡面把碎石從壩頂輸送到坡腳處，按設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行鋪筑，施工不得對(duì)復(fù)合土工膜產(chǎn)生破壞，如果有被破壞，應(yīng)及時(shí)對(duì) PE土工膜進(jìn)行處理，墊層從下往上緩慢上升。

3.4 面層的施工

碎石鋪筑完成后，在其上面干砌塊石保護(hù)層做為面層，面層厚度為 25cm厚的塊石。施工工藝是墊層鋪筑平整后，根據(jù)規(guī)范要求做好碎石鋪筑密度的檢測(cè)，符合要求后可以直接進(jìn)行塊石砌筑，砌筑時(shí)要注意保護(hù) PE土工膜不被破壞，如果被刺破，必須要求進(jìn)行修補(bǔ)，干砌塊石應(yīng)嚴(yán)格按國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

同安區(qū)于2012年底已完成小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程，在水庫(kù)的防滲中均采用復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中，嚴(yán)格按復(fù)合土工膜的施工技術(shù)要求進(jìn)行施工，土工布采用手提縫紉機(jī)進(jìn)行雙道縫接，PE土工膜采用聚氯乙烯膠水粘接，為了檢驗(yàn)除險(xiǎn)加固后的防滲效果，保證防滲質(zhì)量，PE土工膜施工完成后都要經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)果表明 PE土工膜各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，防滲效果明顯。經(jīng)過(guò)1年多的蓄水運(yùn)行，每座水庫(kù)都要布置水庫(kù)管理員進(jìn)行觀測(cè)和記錄，每天早晚兩次。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，干砌石護(hù)坡面平整，沒(méi)有產(chǎn)生下陷和滑坡，從記錄結(jié)果分析，背水坡及下游坡腳未發(fā)現(xiàn)水溢出點(diǎn)，防滲效果較好，對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程防滲具有推廣使用價(jià)值，產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]羅激波.土工合成材料在水利工程中的應(yīng)用及注意事項(xiàng)[J].農(nóng)村科技，2010（07）：114－115.

[2]王繼新，郭凱，曲洪明.土工合成材料在平原水庫(kù)中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理，2001（04）：51－52.

[3]孫秋華，陳宇.復(fù)合土工膜在水利工程中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009（08）：26－27.