復(fù)合土工膜在陡河大堤防滲工程中的應(yīng)用

許夢陽

陡河介于灤河、薊運(yùn)河兩水系之間，上游分為東西兩支。東支為管河，西支為泉水河，兩河于唐山市開平區(qū)雙橋附近注入陡河水庫，水庫以下始稱陡河。近年隨著環(huán)城水系工程的實(shí)施，南外環(huán)橋下游以上河道已進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)綜合整治，南外環(huán)橋下游至豐南侯邊莊段尚未治理。目前，該段河道兩岸無防護(hù)措施，局部堤身有坍塌現(xiàn)象，大堤抗洪能力較差，堤基透水性較強(qiáng)，堤基滲透穩(wěn)定存在問題。根據(jù)對大堤穩(wěn)定計(jì)算的結(jié)果，陡河大堤堤基滲透坡降大于允許滲透坡降，須進(jìn)行大堤防滲加固處理，以保證防洪安全。為了提高河道大堤的防洪能力，在堤防防滲工程中采用復(fù)合土工膜進(jìn)行綜合治理。

1. 復(fù)合土工膜的優(yōu)點(diǎn)

復(fù)合土工膜是將土工膜和土工織物（多用非織造針刺土工織物）復(fù)合在一起的產(chǎn)品。廣泛運(yùn)用于水利水電工程、鐵路、公路工程、隧道工程、垃圾處理廠、建筑工程等現(xiàn)代建設(shè)工程中。選用土工膜進(jìn)行堤身防滲具有多方面的優(yōu)點(diǎn)：防滲效果好，優(yōu)于其他防滲材料；適應(yīng)性強(qiáng)，具有良好的柔性、延展性和抗拉能力，能適應(yīng)渠道可能發(fā)生的凍脹和沉陷等；重量輕，用量少，運(yùn)輸量小，造價(jià)相對降低；施工期延長，即使在寒冷的氣候條件下也可以施工。

2. 復(fù)合土工膜的應(yīng)用情況

2.1 工程設(shè)計(jì)

本工程區(qū)內(nèi)堤基地質(zhì)分兩種：一種是單一的砂性土結(jié)構(gòu)；另一種是上部為黏性土，下部為砂性土的雙層結(jié)構(gòu)，老堤身填筑不均一，中細(xì)砂層滲透系數(shù)為2.5×10-3cm/s，基礎(chǔ)砂礫層滲透系數(shù)為3.4×10-2cm/s。地基滲透是主要問題，堤身土質(zhì)成分混雜，整體上質(zhì)量較差，尤其是粉砂層易發(fā)生滲透變形，為了防止堤基滲漏，在堤身穩(wěn)定安全，迎水坡排水孔可迅速通暢排滲的情況下，于堤段坡腳處設(shè)置3.0m寬水平防沖格賓石籠，格賓石籠厚30cm，下設(shè)10cm厚碎石墊層；本工程設(shè)計(jì)復(fù)合土工膜直接鋪在迎水面上，上部鋪10cm厚碎石墊層，表層為30cm厚格賓石籠。復(fù)合土工膜下端伸入水平護(hù)腳內(nèi)50cm，上端折入夯實(shí)的土方內(nèi)100cm；水平護(hù)腳與迎水坡復(fù)合土工膜連接在一起，形成一道防滲帷幕。

2.2 復(fù)合土工膜的選用

一是土工膜的耐久性。土工膜具有良好的隔水和適應(yīng)變形的能力，是理想的防滲材料，但其使用年限是最令人擔(dān)心的問題。通過大量的調(diào)研和資料查詢，埋在地下的土工膜，受陽光紫外線、以及空氣中氧的作用較小，故壽命可大大延長，用于地下防滲加固工程，其耐久性可滿足本工程要求。

二是土工膜厚度的確定。土工膜厚度計(jì)算采用半經(jīng)驗(yàn)公式：

t=0.135E1/2pd[σ]3/2

式中：

E—土工膜彈性模量，30℃的值E=0.32MPa；

p—土工膜承受的最大水壓力，p=0.08MPa；

d—與土工膜接觸的土砂卵石的最大粒徑，d=10mm；

[σ]—土工膜容許應(yīng)力，30℃的值，[σ]=2.4MPa。

經(jīng)計(jì)算t=0.016mm。

盡管用公式計(jì)算所需土工膜厚度較薄，但在實(shí)際施工時(shí)，適當(dāng)考慮人為的機(jī)械拉力和廠家生產(chǎn)時(shí)厚度太薄易產(chǎn)生局部“麻眼”影響防滲效果等原因，根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）的要求，對于水頭較低的堤防工程，防滲土工膜最小不得薄于0.3mm，本工程土工膜厚度選定0.3mm。

2.3 應(yīng)用效果

本工程從整個(gè)施工過程看，當(dāng)降雨較多時(shí)，岸坡集中排水處也較多，基礎(chǔ)面清理后鋪設(shè)復(fù)合土工膜，水流從復(fù)合土工膜上通過，避免了由于水流集中形成的沖溝及雨淋溝等現(xiàn)象發(fā)生，節(jié)省了工程量。復(fù)合土工膜不僅防滲效果顯著，而且施工工藝簡單易行，干擾小，工效高，進(jìn)度快，確保工程汛前完成，安全渡汛，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

3. 經(jīng)驗(yàn)和建議

通過近幾年的防滲工程設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐，復(fù)合土工膜在堤壩防滲方面有著廣闊的前景和推廣價(jià)值。大力推廣新材料、新設(shè)備、新工藝，加大水利工程的科技含量，不僅是提高工程質(zhì)量的重要方法，也是減少工程投資的有效途徑。

目前，我國水利建設(shè)事業(yè)方興未艾，復(fù)合土工膜的應(yīng)用規(guī)模日益擴(kuò)大，但應(yīng)用中的技術(shù)改進(jìn)有待進(jìn)一步加強(qiáng)，如何把土工膜“用對，用好和用精”，也需要不斷實(shí)踐研究。因此，提出以下建議：一是以國家的有關(guān)規(guī)范為設(shè)計(jì)依據(jù)，做好工程設(shè)計(jì)前的測量、勘測及調(diào)查工作，對設(shè)計(jì)中需要的數(shù)據(jù)要以試驗(yàn)和測量結(jié)果為準(zhǔn)。二是對于不同地層，土工膜厚度的選取應(yīng)滿足施工及計(jì)算要求，對于規(guī)范中規(guī)定的土工膜厚度在低水頭擋水建筑物中的應(yīng)用有待進(jìn)一步探討。三是復(fù)合土工膜防滲是一種新材料、新工藝，防滲工程屬于隱蔽工程，必須要有一支經(jīng)過培訓(xùn)、責(zé)任心強(qiáng)、質(zhì)量意識高的施工隊(duì)伍，施工單位要嚴(yán)格“三檢制”。四是應(yīng)注意探索復(fù)合土工膜在實(shí)際使用中，由于荷載的變化而引起的各項(xiàng)性能的變化，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。