在山區(qū)水庫庫盤防滲中復(fù)合土工膜應(yīng)用設(shè)計分析

李針龍

【摘要】某水庫是一座建于砂礫石覆蓋層上的山區(qū)水庫，全庫盤防滲采用新型材料（復(fù)合土工膜），本文就復(fù)合土工膜在該水庫中的運用進行闡述。

【關(guān)鍵詞】水庫防滲；復(fù)合土工膜；全庫盤

1. 工程概況

1.1工程任務(wù)及規(guī)模。

“某”水庫是“某”河流域的重要控制性工程，壩型為混凝土面板堆砂礫石壩，樞紐建筑物由主壩、東西副壩、溢洪道、導(dǎo)流兼泄洪涵洞、工業(yè)及灌溉引水涵洞、工業(yè)供水管道等主要建筑物組成。是一個具有工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪等效益的綜合利用工程，水庫總庫容980× m3，攔河壩壩高44.8m，擔(dān)負工業(yè)園區(qū)1460× m3的年供水任務(wù)。工程規(guī)模為?。?）型工程，工程等別為Ⅳ等。

1.2工程地質(zhì)。

1.2.1該工程區(qū)位于東天山支脈—博格達山南坡出山口附近，總地勢北高南低，最高海拔高程2000～3500m，相對高差200～500m，最低海拔高程500～800m，相對高差20～80m。由北向南地貌分別為中高山區(qū)、中山區(qū)、低中山區(qū)、低山區(qū)、山前傾斜平原。

1.2.2區(qū)域范圍內(nèi)主要出露上古生界石炭系、侏羅系及新生界第三系和第四系地層。整個庫區(qū)均為第四系堆積物所覆蓋、未見基巖出露，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。庫區(qū)內(nèi)沒有大的斷層構(gòu)造通過。

1.2.3水庫滲漏問題：（1）庫區(qū)滲漏：庫區(qū)不存在向鄰谷和沿斷裂帶滲漏問題；水庫蓄水后庫盆及壩基存在滲漏問題，建議對水庫進行全庫盤水平防滲處理。（2）壩基滲漏：壩基滲漏：壩基上部第四系砂礫石地層的滲透系數(shù)為1.33×10-3～1.17×10-2cm/s，為強透水層，應(yīng)對水庫壩基進行防滲處理。

2. 壩型選擇

2.1“某”水庫受地形地質(zhì)條件和周邊建筑物的影響，只能在平面上布置呈“U”型的大壩形式，整個水庫由東副壩、主壩和西副壩構(gòu)成。壩基為第四系砂卵礫石層，厚度較大，相對隔水層為第三系的泥巖、砂巖，埋藏深度大于35m，不適合修建混凝土重力壩等剛性壩。根據(jù)地勘資料，當(dāng)?shù)厣暗[石料較為豐富，而無粘土料，并且河床砂卵礫石覆蓋層較深，因此，在土石壩壩型中不能選擇粘土均質(zhì)壩、粘土心墻砂礫石壩和粘土斜墻砂礫石壩等壩型。

2.2由于庫區(qū)及兩邊岸坡均為深厚砂礫石覆蓋層，根據(jù)“某”水庫地質(zhì)報告介紹，庫盤內(nèi)河床表層為第四系Q4al含漂石的砂卵礫石層，厚度為2～5m，滲透系數(shù)k=1.23×10-2～2.7×10-2cm/s，屬強透水層。河床4～36m及庫區(qū)兩岸庫盤以上地層巖性為第四系Q3al+pl砂卵礫石層，滲透系數(shù)k=5.0×10-3～1.1×10-2cm/s，屬中等～強透水層。水庫蓄水后滲漏量很大，所以必須對整個庫區(qū)及壩體進行防滲處理，壩址區(qū)無可用做庫盤鋪蓋的防滲土料，因此選擇復(fù)合土工膜作為庫盤內(nèi)防滲材料。壩體的防滲必須要和庫區(qū)內(nèi)的復(fù)合土工膜防滲緊密連接，以形成一個防滲整體。

2.3根據(jù)”某”水庫的地形地質(zhì)條件，初選兩種土石壩進行方案比選：（1）混凝土面板堆砂礫石壩；（2）復(fù)合土工膜防滲砂礫石斜墻壩。

2.4從地形地質(zhì)條件適應(yīng)性、筑壩材料料源、樞紐布置方面、工程施工方面、環(huán)境影響方面、工程運行管理方面、工程投資等方面綜合考慮，“某”水庫壩型選擇為混凝土面板堆砂礫石壩，全庫盤采用復(fù)合土工膜進行防滲。

3. 復(fù)合土工膜設(shè)計

3.1方案比選。

3.1.1“某”水庫位于第四系全新統(tǒng)沖積含漂石的砂卵石層上，地層滲透系數(shù)5.0×10-3～1.1×10-2cm/s，相對隔水層為第三系的泥巖、砂巖，埋藏深度大約35m左右，必須采取壩基處理措施，防止壩基發(fā)生滲透破壞和滲漏量大的問題，保證大壩安全。由于相對不透水層埋深較大，且“某”水庫壩線較長，根據(jù)“某”水庫的地形地質(zhì)條件，采取壩基防滲的主要措施方案有兩方面：A.壩基采用槽孔混凝土防滲墻與壩坡防滲體連接在一起的方式；B.采用復(fù)合土工膜進行全庫盤防滲的方式。根據(jù)以上兩個方案，分別從安全、經(jīng)濟、施工、管理方面進行論述，從優(yōu)選擇方案。

（1）安全方面。

“某”水庫為攔河式水庫，河流通過河道直接進入庫區(qū)，而“某”河屬于多泥沙河流，存在較多大的漂石、卵石，并且洪水過程陡漲陡落，洪峰較大。在洪水期，大的漂石、卵石隨著洪峰直接進入庫盤，雖然可以采取一些措施對復(fù)合土工膜進行保護，但是對復(fù)合土工膜破壞能力仍然非常強，如果復(fù)合土工膜破壞，將對大壩產(chǎn)生安全影響。如果壩基采用槽孔混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)，則大的漂石、卵石對壩基產(chǎn)生的破壞能力非常弱，不會產(chǎn)生大壩安全隱患。根據(jù)以上分析，壩基采用槽孔混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)較庫盤采用全庫盤防滲方式從安全方面考慮較優(yōu)。

（2）經(jīng)濟方面。

壩基采用槽孔混凝土的主要工程量是地下連續(xù)墻成槽、混凝土防滲墻澆筑以及帷幕灌漿處理，而采用全庫盤復(fù)合土工膜防滲的主要工程量是復(fù)合土工膜鋪設(shè)、復(fù)合土工膜上下保護墊層、干砌卵石護底、庫尾防沖擋砂墻等。從投資方面分析，采用采用壩基防滲墻方案投資遠大于采用全庫盤復(fù)合土工膜防滲方案，全庫盤復(fù)合土工膜防滲方案較優(yōu)。

（3）施工方面。

采用全庫盤復(fù)合土工膜防滲方案施工方便，復(fù)合土工膜上下墊層鋪設(shè)、干砌卵石護底以及修筑防沖擋砂墻均為常規(guī)施工，難度較小，只是復(fù)合土工膜焊接不易控制，容易出現(xiàn)接頭縫，造成大壩安全隱患；由于庫盤為深厚砂卵礫石層，壩基漂石、卵石較深、較厚，不易成槽，采用壩基防滲墻方案施工難度較大。

（4）管理方面。

由于防滲墻抗沖刷能力強于復(fù)合土工膜防滲方案，在管理方面更優(yōu)于全庫盤采用復(fù)合土工膜方案，管理更方便。

3.1.2從以上幾個方面分析，采用全庫盤復(fù)合土工膜防滲由于經(jīng)濟、方便施工，方案更優(yōu)，因此”某”水庫選擇全庫盤復(fù)合土工膜防滲方案。

3.2水庫采用復(fù)合土工膜防滲的技術(shù)可行性。

（1）根據(jù)以上方案比選，水庫庫盤設(shè)計采用復(fù)合土工膜防滲。最近幾十年，水庫利用復(fù)合土工膜防滲得到了非常大的發(fā)展，不論是設(shè)計和施工都取得非常滿意的結(jié)果。新疆策勒勝利水庫采用復(fù)合土工膜進行全庫盤防滲，共鋪設(shè)復(fù)合土工膜300萬m2，防滲效果較為顯著；1993年竣工的甘肅省酒泉市夾山子水庫，壩高40m，庫盤和擋水大壩位于深厚覆蓋層的砂卵石上，大壩上游面及全庫盤采用土工膜防滲，共鋪焊復(fù)合土工膜55萬m2，運行狀況良好，未見漏水，實踐證明是非常成功的，也同時取得了土工膜施工方面的經(jīng)驗與教訓(xùn)，為以后的防滲工程，特別是水頭較大的防滲工程打下了應(yīng)用基礎(chǔ)。

（2）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），允許高壩采用土工膜防滲，規(guī)定高水頭（大于50m）擋水建筑物采用土工膜應(yīng)經(jīng)過論證?！澳场彼畮熳罡咚^約為40m，不需專門進行論證，可以直接按照規(guī)范進行設(shè)計。

（3）因此，“某”水庫庫盤采用復(fù)合土工膜防滲是可行的，能滿足水庫正常運行要求。

3.3土工膜類型選擇。

常用土工膜有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）兩種。聚氯乙烯膜既可以粘接，也可以焊接；聚乙烯膜只可以用焊接機焊接。兩者施工方式操作均比較方便，而且接縫質(zhì)量均有保證，但是工廠生產(chǎn)的聚乙烯膜幅寬比聚氯乙烯膜寬，可以減少接縫，并且聚乙烯膜在性能上伸長率比聚氯乙烯膜大，均勻性也好些。由于“某”水庫選用復(fù)合土工膜進行水平防滲，需要的復(fù)合土工膜量防滲面積非常大，造成復(fù)合土工膜的接縫長度非常長，而且會出現(xiàn)多塊復(fù)合土工膜在一處連接的情況，接縫施工難度較大，接縫處質(zhì)量要求較高。因此“某”水庫宜選用聚乙烯膜，可以減少接縫長度，提高土工膜的伸長率，保證復(fù)合土工膜防滲效果。

3.3.1土工膜厚度設(shè)計。

（1）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）第5.3.2條規(guī)定：“土石堤、壩防滲土工膜厚度不應(yīng)小于0.5mm。對于重要工程適當(dāng)加厚，對于次要工程，可以適當(dāng)減薄，但最小不得薄于0.3mm”?！澳场彼畮鞆?fù)合土工膜防滲薄膜厚度應(yīng)根據(jù)所承受的水頭，通過頂破、刺破和穿透試驗確定。本工程由于沒有進行具體試驗，根據(jù)新疆和國內(nèi)外已建設(shè)的工程經(jīng)驗進行確定復(fù)合土工膜的規(guī)格，為了降低工程造價，依據(jù)作用水頭的不同，本工程采用兩種規(guī)格不同的復(fù)合土工膜進行庫盤不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫盤采用300g/0.6mm/300g的復(fù)合土工膜防滲，其余部分庫盤采用300g/0.5mm/300g規(guī)格的復(fù)合土工膜防滲。

（2）根據(jù)利用復(fù)合土工膜進行水庫防滲的使用情況總結(jié)，全國生產(chǎn)的滌綸長纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜在實際使用過程中防滲效果較好。滌綸長纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜主要性能見表1。

（8）由于生產(chǎn)復(fù)合土工膜的廠家不同可能導(dǎo)致復(fù)合土工膜的各種性能相差較大，因此，在技施階段，通過材料招標確定下來的復(fù)合土工膜生產(chǎn)廠家及型號后，需對所生產(chǎn)的復(fù)合土工膜進行各種性能測試，并重新利用以上公式進行現(xiàn)場復(fù)核，滿足安全要求才能使用，如不能滿足安全要求，必須重新選擇安全的復(fù)合土工膜。

3.3.2土工膜上下墊層設(shè)計。

根據(jù)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）第5.2.條規(guī)定，復(fù)合土工膜上面設(shè)防護層、上墊層，在其下面設(shè)下墊層。上墊層根據(jù)復(fù)合土工膜的型式選擇鋪設(shè)500mm厚天然級配砂礫料墊層，下墊層鋪設(shè)200mm厚天然級配砂礫料墊層。

3.3.3土工膜與周邊建筑物的錨固。

考慮到復(fù)合土工膜與面板混凝土趾板、面板等剛性建筑物連接對于整個水庫防滲系統(tǒng)的重要性，“某”水庫復(fù)合土工膜與剛性建筑物連接采用螺栓錨固連接，并在可能發(fā)生較大位移的相反方向留有膜與土體共同變形的余幅，且勿使膜形成褶皺的型式，因為褶皺受壓后很難舒展，即使能展開，經(jīng)過折疊的土工膜的拉伸強度和極限伸長率都會損失大半。首先在趾板面上間隔20cm預(yù)埋膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復(fù)合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復(fù)合土工膜固定，趾板與庫盤交接處采用柔性連接進行固定。

3.4防沖水平鋪蓋。

（1）“某”水庫庫盤采用復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜上墊層采用50cm厚砂礫層進行保護。由于砂礫層砂礫粒徑小，屬于松散結(jié)構(gòu)，抗沖能力不足，因此在“某”河發(fā)生較大洪水的時候，洪水產(chǎn)生的較大流速水流將沖刷砂礫墊層，破壞復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)，需對復(fù)合土工膜上墊層砂礫料采取保護措施。

（2）在復(fù)合土工膜上墊層砂礫料上布置30cm厚干砌卵石防沖水平鋪蓋，鋪蓋長度為庫盤擋砂防沖墻至庫盤死水位處，寬度為整個庫盤。根據(jù)水力計算，在設(shè)計洪水工況下，庫盤水流流速達到3m/s，庫盤防沖水平鋪蓋采用干砌卵石襯砌可以滿足要求。但是為了保證干砌卵石在洪水沖刷的情況下不發(fā)生位移，將干砌卵石劃分為50m×50m的塊，每塊之間采用C20細石混凝土灌漿，灌漿寬度為0.5m。為防止洪水刮翻并卷走復(fù)合土工膜，導(dǎo)致水庫防滲失效，在庫尾采用深1m，寬0.5m的毛石混凝土埋墩，埋墩橫穿“某”河，并使“某”水庫東副壩、西副壩連接起來。復(fù)合土工膜尾部埋入墩中，防止復(fù)合土工膜被洪水沖刷。

4. 復(fù)合土工膜觀測設(shè)計

“某”水庫除壩體變形、應(yīng)力等監(jiān)測外，針對庫盤強透水地基和復(fù)合土工膜應(yīng)用情況布置了以下觀測測項目：

（1）土壓力觀測。布置在東、西副壩，共設(shè)3個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)3支土壓力計和3支孔隙水壓力計，監(jiān)測接觸部位的土壓力。

（2）復(fù)合土工膜變形觀測。在東、西副壩各選一個斷面，從壩腳沿不同高程，布置土工膜應(yīng)變計，共30支。

（3）復(fù)合土工膜下氣壓觀測。在水庫初期蓄水過程中，壩體及地基中的氣體被地下水?dāng)D壓驅(qū)趕，會在土工膜下形成頂托氣壓，短時問內(nèi)可能使土工膜局部鼓脹甚至被頂破。為此，布置了6個氣壓監(jiān)測斷面，各布置2支氣壓計，監(jiān)測氣壓控制蓄水速度。

5. 土工膜鋪設(shè)

5.1土工膜的鋪設(shè)。

復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用分段施工及流水作業(yè)的方法進行。焊接采用瑞士焊機，批批檢驗，嚴格控制焊接質(zhì)量。庫盤內(nèi)復(fù)合土工膜從下游向上游鋪設(shè)，上游復(fù)合土工膜的邊壓住下游土工膜的邊，力求平緊，松緊適度。施工時，庫區(qū)內(nèi)的雜草、灌木等均應(yīng)全部清除，并對庫盤進行平整，庫盤清理完畢后開始鋪設(shè)墊層，然后進行復(fù)合土工膜的鋪設(shè)。復(fù)合土工膜鋪設(shè)及焊接完成后，要及時填筑上墊層，庫盤復(fù)合土工膜上墊層采用進占法進行施工。

5.2土工膜的施工檢驗。

土工膜防滲的效果關(guān)鍵在工程全面的施工質(zhì)量，國內(nèi)外的實踐都說明這一點。復(fù)合土工膜的聯(lián)接部位是一個薄弱環(huán)節(jié)，不僅膜要焊牢，縫布要特別注意松緊適度，便于膜布同時受力。斜坡與水平鋪蓋的兩種膜連接處存在“丁”字接頭（可能產(chǎn)生“十”字接頭），更是薄弱環(huán)節(jié)，也是質(zhì)量檢查的重點，應(yīng)嚴格施工，加強質(zhì)檢。因此，在焊機的選擇方面必須選用瑞士焊機，根據(jù)新疆施工土工膜焊接的經(jīng)驗，在焊接使用瑞士焊機的情況下，可以使復(fù)合土工膜焊縫事故率平均降到3個洞/萬m2以下，能夠滿足水庫正常運行要求。為了驗證復(fù)合土工膜是否能夠滿足高水頭壓力的考驗，施工時，必須對每批次復(fù)合土工膜進行穿透實驗，確保復(fù)合土工膜的質(zhì)量能滿足要求。復(fù)合土工膜穿透實驗如圖2所示。

5.3接縫質(zhì)量檢查。

復(fù)合土工膜在鋪設(shè)完成后應(yīng)對接縫質(zhì)量進行檢測，接縫質(zhì)量檢測包括目測、充氣檢漏和抽樣檢測3種方式。

6. 結(jié)語

復(fù)合土工膜在平原水庫庫盤防滲中已得到成功運用，防滲效果較為理想，但在山區(qū)水庫庫盤防滲中較為鮮見，本次以“某”水庫的建設(shè)實際進行簡單論述，復(fù)合土工膜在山區(qū)水庫中的鋪設(shè)方法及與周邊建筑物的連接方式還需進一步總結(jié)經(jīng)驗。

[文章編號]1619-2737（2014）03-18-635

（1）根據(jù)以上方案比選，水庫庫盤設(shè)計采用復(fù)合土工膜防滲。最近幾十年，水庫利用復(fù)合土工膜防滲得到了非常大的發(fā)展，不論是設(shè)計和施工都取得非常滿意的結(jié)果。新疆策勒勝利水庫采用復(fù)合土工膜進行全庫盤防滲，共鋪設(shè)復(fù)合土工膜300萬m2，防滲效果較為顯著；1993年竣工的甘肅省酒泉市夾山子水庫，壩高40m，庫盤和擋水大壩位于深厚覆蓋層的砂卵石上，大壩上游面及全庫盤采用土工膜防滲，共鋪焊復(fù)合土工膜55萬m2，運行狀況良好，未見漏水，實踐證明是非常成功的，也同時取得了土工膜施工方面的經(jīng)驗與教訓(xùn)，為以后的防滲工程，特別是水頭較大的防滲工程打下了應(yīng)用基礎(chǔ)。

（2）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），允許高壩采用土工膜防滲，規(guī)定高水頭（大于50m）擋水建筑物采用土工膜應(yīng)經(jīng)過論證?！澳场彼畮熳罡咚^約為40m，不需專門進行論證，可以直接按照規(guī)范進行設(shè)計。

（3）因此，“某”水庫庫盤采用復(fù)合土工膜防滲是可行的，能滿足水庫正常運行要求。

3.3土工膜類型選擇。

常用土工膜有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）兩種。聚氯乙烯膜既可以粘接，也可以焊接；聚乙烯膜只可以用焊接機焊接。兩者施工方式操作均比較方便，而且接縫質(zhì)量均有保證，但是工廠生產(chǎn)的聚乙烯膜幅寬比聚氯乙烯膜寬，可以減少接縫，并且聚乙烯膜在性能上伸長率比聚氯乙烯膜大，均勻性也好些。由于“某”水庫選用復(fù)合土工膜進行水平防滲，需要的復(fù)合土工膜量防滲面積非常大，造成復(fù)合土工膜的接縫長度非常長，而且會出現(xiàn)多塊復(fù)合土工膜在一處連接的情況，接縫施工難度較大，接縫處質(zhì)量要求較高。因此“某”水庫宜選用聚乙烯膜，可以減少接縫長度，提高土工膜的伸長率，保證復(fù)合土工膜防滲效果。

3.3.1土工膜厚度設(shè)計。

（1）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）第5.3.2條規(guī)定：“土石堤、壩防滲土工膜厚度不應(yīng)小于0.5mm。對于重要工程適當(dāng)加厚，對于次要工程，可以適當(dāng)減薄，但最小不得薄于0.3mm”?！澳场彼畮鞆?fù)合土工膜防滲薄膜厚度應(yīng)根據(jù)所承受的水頭，通過頂破、刺破和穿透試驗確定。本工程由于沒有進行具體試驗，根據(jù)新疆和國內(nèi)外已建設(shè)的工程經(jīng)驗進行確定復(fù)合土工膜的規(guī)格，為了降低工程造價，依據(jù)作用水頭的不同，本工程采用兩種規(guī)格不同的復(fù)合土工膜進行庫盤不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫盤采用300g/0.6mm/300g的復(fù)合土工膜防滲，其余部分庫盤采用300g/0.5mm/300g規(guī)格的復(fù)合土工膜防滲。

（2）根據(jù)利用復(fù)合土工膜進行水庫防滲的使用情況總結(jié)，全國生產(chǎn)的滌綸長纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜在實際使用過程中防滲效果較好。滌綸長纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜主要性能見表1。

（8）由于生產(chǎn)復(fù)合土工膜的廠家不同可能導(dǎo)致復(fù)合土工膜的各種性能相差較大，因此，在技施階段，通過材料招標確定下來的復(fù)合土工膜生產(chǎn)廠家及型號后，需對所生產(chǎn)的復(fù)合土工膜進行各種性能測試，并重新利用以上公式進行現(xiàn)場復(fù)核，滿足安全要求才能使用，如不能滿足安全要求，必須重新選擇安全的復(fù)合土工膜。

3.3.2土工膜上下墊層設(shè)計。

根據(jù)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）第5.2.條規(guī)定，復(fù)合土工膜上面設(shè)防護層、上墊層，在其下面設(shè)下墊層。上墊層根據(jù)復(fù)合土工膜的型式選擇鋪設(shè)500mm厚天然級配砂礫料墊層，下墊層鋪設(shè)200mm厚天然級配砂礫料墊層。

3.3.3土工膜與周邊建筑物的錨固。

考慮到復(fù)合土工膜與面板混凝土趾板、面板等剛性建筑物連接對于整個水庫防滲系統(tǒng)的重要性，“某”水庫復(fù)合土工膜與剛性建筑物連接采用螺栓錨固連接，并在可能發(fā)生較大位移的相反方向留有膜與土體共同變形的余幅，且勿使膜形成褶皺的型式，因為褶皺受壓后很難舒展，即使能展開，經(jīng)過折疊的土工膜的拉伸強度和極限伸長率都會損失大半。首先在趾板面上間隔20cm預(yù)埋膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復(fù)合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復(fù)合土工膜固定，趾板與庫盤交接處采用柔性連接進行固定。

3.4防沖水平鋪蓋。

（1）“某”水庫庫盤采用復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜上墊層采用50cm厚砂礫層進行保護。由于砂礫層砂礫粒徑小，屬于松散結(jié)構(gòu)，抗沖能力不足，因此在“某”河發(fā)生較大洪水的時候，洪水產(chǎn)生的較大流速水流將沖刷砂礫墊層，破壞復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)，需對復(fù)合土工膜上墊層砂礫料采取保護措施。

（2）在復(fù)合土工膜上墊層砂礫料上布置30cm厚干砌卵石防沖水平鋪蓋，鋪蓋長度為庫盤擋砂防沖墻至庫盤死水位處，寬度為整個庫盤。根據(jù)水力計算，在設(shè)計洪水工況下，庫盤水流流速達到3m/s，庫盤防沖水平鋪蓋采用干砌卵石襯砌可以滿足要求。但是為了保證干砌卵石在洪水沖刷的情況下不發(fā)生位移，將干砌卵石劃分為50m×50m的塊，每塊之間采用C20細石混凝土灌漿，灌漿寬度為0.5m。為防止洪水刮翻并卷走復(fù)合土工膜，導(dǎo)致水庫防滲失效，在庫尾采用深1m，寬0.5m的毛石混凝土埋墩，埋墩橫穿“某”河，并使“某”水庫東副壩、西副壩連接起來。復(fù)合土工膜尾部埋入墩中，防止復(fù)合土工膜被洪水沖刷。

4. 復(fù)合土工膜觀測設(shè)計

“某”水庫除壩體變形、應(yīng)力等監(jiān)測外，針對庫盤強透水地基和復(fù)合土工膜應(yīng)用情況布置了以下觀測測項目：

（1）土壓力觀測。布置在東、西副壩，共設(shè)3個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)3支土壓力計和3支孔隙水壓力計，監(jiān)測接觸部位的土壓力。

（2）復(fù)合土工膜變形觀測。在東、西副壩各選一個斷面，從壩腳沿不同高程，布置土工膜應(yīng)變計，共30支。

（3）復(fù)合土工膜下氣壓觀測。在水庫初期蓄水過程中，壩體及地基中的氣體被地下水?dāng)D壓驅(qū)趕，會在土工膜下形成頂托氣壓，短時問內(nèi)可能使土工膜局部鼓脹甚至被頂破。為此，布置了6個氣壓監(jiān)測斷面，各布置2支氣壓計，監(jiān)測氣壓控制蓄水速度。

5. 土工膜鋪設(shè)

5.1土工膜的鋪設(shè)。

復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用分段施工及流水作業(yè)的方法進行。焊接采用瑞士焊機，批批檢驗，嚴格控制焊接質(zhì)量。庫盤內(nèi)復(fù)合土工膜從下游向上游鋪設(shè)，上游復(fù)合土工膜的邊壓住下游土工膜的邊，力求平緊，松緊適度。施工時，庫區(qū)內(nèi)的雜草、灌木等均應(yīng)全部清除，并對庫盤進行平整，庫盤清理完畢后開始鋪設(shè)墊層，然后進行復(fù)合土工膜的鋪設(shè)。復(fù)合土工膜鋪設(shè)及焊接完成后，要及時填筑上墊層，庫盤復(fù)合土工膜上墊層采用進占法進行施工。

5.2土工膜的施工檢驗。

土工膜防滲的效果關(guān)鍵在工程全面的施工質(zhì)量，國內(nèi)外的實踐都說明這一點。復(fù)合土工膜的聯(lián)接部位是一個薄弱環(huán)節(jié)，不僅膜要焊牢，縫布要特別注意松緊適度，便于膜布同時受力。斜坡與水平鋪蓋的兩種膜連接處存在“丁”字接頭（可能產(chǎn)生“十”字接頭），更是薄弱環(huán)節(jié)，也是質(zhì)量檢查的重點，應(yīng)嚴格施工，加強質(zhì)檢。因此，在焊機的選擇方面必須選用瑞士焊機，根據(jù)新疆施工土工膜焊接的經(jīng)驗，在焊接使用瑞士焊機的情況下，可以使復(fù)合土工膜焊縫事故率平均降到3個洞/萬m2以下，能夠滿足水庫正常運行要求。為了驗證復(fù)合土工膜是否能夠滿足高水頭壓力的考驗，施工時，必須對每批次復(fù)合土工膜進行穿透實驗，確保復(fù)合土工膜的質(zhì)量能滿足要求。復(fù)合土工膜穿透實驗如圖2所示。

5.3接縫質(zhì)量檢查。

復(fù)合土工膜在鋪設(shè)完成后應(yīng)對接縫質(zhì)量進行檢測，接縫質(zhì)量檢測包括目測、充氣檢漏和抽樣檢測3種方式。

6. 結(jié)語

復(fù)合土工膜在平原水庫庫盤防滲中已得到成功運用，防滲效果較為理想，但在山區(qū)水庫庫盤防滲中較為鮮見，本次以“某”水庫的建設(shè)實際進行簡單論述，復(fù)合土工膜在山區(qū)水庫中的鋪設(shè)方法及與周邊建筑物的連接方式還需進一步總結(jié)經(jīng)驗。

[文章編號]1619-2737（2014）03-18-635

（1）根據(jù)以上方案比選，水庫庫盤設(shè)計采用復(fù)合土工膜防滲。最近幾十年，水庫利用復(fù)合土工膜防滲得到了非常大的發(fā)展，不論是設(shè)計和施工都取得非常滿意的結(jié)果。新疆策勒勝利水庫采用復(fù)合土工膜進行全庫盤防滲，共鋪設(shè)復(fù)合土工膜300萬m2，防滲效果較為顯著；1993年竣工的甘肅省酒泉市夾山子水庫，壩高40m，庫盤和擋水大壩位于深厚覆蓋層的砂卵石上，大壩上游面及全庫盤采用土工膜防滲，共鋪焊復(fù)合土工膜55萬m2，運行狀況良好，未見漏水，實踐證明是非常成功的，也同時取得了土工膜施工方面的經(jīng)驗與教訓(xùn)，為以后的防滲工程，特別是水頭較大的防滲工程打下了應(yīng)用基礎(chǔ)。

（2）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），允許高壩采用土工膜防滲，規(guī)定高水頭（大于50m）擋水建筑物采用土工膜應(yīng)經(jīng)過論證?！澳场彼畮熳罡咚^約為40m，不需專門進行論證，可以直接按照規(guī)范進行設(shè)計。

（3）因此，“某”水庫庫盤采用復(fù)合土工膜防滲是可行的，能滿足水庫正常運行要求。

3.3土工膜類型選擇。

常用土工膜有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）兩種。聚氯乙烯膜既可以粘接，也可以焊接；聚乙烯膜只可以用焊接機焊接。兩者施工方式操作均比較方便，而且接縫質(zhì)量均有保證，但是工廠生產(chǎn)的聚乙烯膜幅寬比聚氯乙烯膜寬，可以減少接縫，并且聚乙烯膜在性能上伸長率比聚氯乙烯膜大，均勻性也好些。由于“某”水庫選用復(fù)合土工膜進行水平防滲，需要的復(fù)合土工膜量防滲面積非常大，造成復(fù)合土工膜的接縫長度非常長，而且會出現(xiàn)多塊復(fù)合土工膜在一處連接的情況，接縫施工難度較大，接縫處質(zhì)量要求較高。因此“某”水庫宜選用聚乙烯膜，可以減少接縫長度，提高土工膜的伸長率，保證復(fù)合土工膜防滲效果。

3.3.1土工膜厚度設(shè)計。

（1）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）第5.3.2條規(guī)定：“土石堤、壩防滲土工膜厚度不應(yīng)小于0.5mm。對于重要工程適當(dāng)加厚，對于次要工程，可以適當(dāng)減薄，但最小不得薄于0.3mm”?！澳场彼畮鞆?fù)合土工膜防滲薄膜厚度應(yīng)根據(jù)所承受的水頭，通過頂破、刺破和穿透試驗確定。本工程由于沒有進行具體試驗，根據(jù)新疆和國內(nèi)外已建設(shè)的工程經(jīng)驗進行確定復(fù)合土工膜的規(guī)格，為了降低工程造價，依據(jù)作用水頭的不同，本工程采用兩種規(guī)格不同的復(fù)合土工膜進行庫盤不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫盤采用300g/0.6mm/300g的復(fù)合土工膜防滲，其余部分庫盤采用300g/0.5mm/300g規(guī)格的復(fù)合土工膜防滲。

（2）根據(jù)利用復(fù)合土工膜進行水庫防滲的使用情況總結(jié)，全國生產(chǎn)的滌綸長纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜在實際使用過程中防滲效果較好。滌綸長纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜主要性能見表1。

（8）由于生產(chǎn)復(fù)合土工膜的廠家不同可能導(dǎo)致復(fù)合土工膜的各種性能相差較大，因此，在技施階段，通過材料招標確定下來的復(fù)合土工膜生產(chǎn)廠家及型號后，需對所生產(chǎn)的復(fù)合土工膜進行各種性能測試，并重新利用以上公式進行現(xiàn)場復(fù)核，滿足安全要求才能使用，如不能滿足安全要求，必須重新選擇安全的復(fù)合土工膜。

3.3.2土工膜上下墊層設(shè)計。

根據(jù)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）第5.2.條規(guī)定，復(fù)合土工膜上面設(shè)防護層、上墊層，在其下面設(shè)下墊層。上墊層根據(jù)復(fù)合土工膜的型式選擇鋪設(shè)500mm厚天然級配砂礫料墊層，下墊層鋪設(shè)200mm厚天然級配砂礫料墊層。

3.3.3土工膜與周邊建筑物的錨固。

考慮到復(fù)合土工膜與面板混凝土趾板、面板等剛性建筑物連接對于整個水庫防滲系統(tǒng)的重要性，“某”水庫復(fù)合土工膜與剛性建筑物連接采用螺栓錨固連接，并在可能發(fā)生較大位移的相反方向留有膜與土體共同變形的余幅，且勿使膜形成褶皺的型式，因為褶皺受壓后很難舒展，即使能展開，經(jīng)過折疊的土工膜的拉伸強度和極限伸長率都會損失大半。首先在趾板面上間隔20cm預(yù)埋膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復(fù)合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復(fù)合土工膜固定，趾板與庫盤交接處采用柔性連接進行固定。

3.4防沖水平鋪蓋。

（1）“某”水庫庫盤采用復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜上墊層采用50cm厚砂礫層進行保護。由于砂礫層砂礫粒徑小，屬于松散結(jié)構(gòu)，抗沖能力不足，因此在“某”河發(fā)生較大洪水的時候，洪水產(chǎn)生的較大流速水流將沖刷砂礫墊層，破壞復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)，需對復(fù)合土工膜上墊層砂礫料采取保護措施。

（2）在復(fù)合土工膜上墊層砂礫料上布置30cm厚干砌卵石防沖水平鋪蓋，鋪蓋長度為庫盤擋砂防沖墻至庫盤死水位處，寬度為整個庫盤。根據(jù)水力計算，在設(shè)計洪水工況下，庫盤水流流速達到3m/s，庫盤防沖水平鋪蓋采用干砌卵石襯砌可以滿足要求。但是為了保證干砌卵石在洪水沖刷的情況下不發(fā)生位移，將干砌卵石劃分為50m×50m的塊，每塊之間采用C20細石混凝土灌漿，灌漿寬度為0.5m。為防止洪水刮翻并卷走復(fù)合土工膜，導(dǎo)致水庫防滲失效，在庫尾采用深1m，寬0.5m的毛石混凝土埋墩，埋墩橫穿“某”河，并使“某”水庫東副壩、西副壩連接起來。復(fù)合土工膜尾部埋入墩中，防止復(fù)合土工膜被洪水沖刷。

4. 復(fù)合土工膜觀測設(shè)計

“某”水庫除壩體變形、應(yīng)力等監(jiān)測外，針對庫盤強透水地基和復(fù)合土工膜應(yīng)用情況布置了以下觀測測項目：

（1）土壓力觀測。布置在東、西副壩，共設(shè)3個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)3支土壓力計和3支孔隙水壓力計，監(jiān)測接觸部位的土壓力。

（2）復(fù)合土工膜變形觀測。在東、西副壩各選一個斷面，從壩腳沿不同高程，布置土工膜應(yīng)變計，共30支。

（3）復(fù)合土工膜下氣壓觀測。在水庫初期蓄水過程中，壩體及地基中的氣體被地下水?dāng)D壓驅(qū)趕，會在土工膜下形成頂托氣壓，短時問內(nèi)可能使土工膜局部鼓脹甚至被頂破。為此，布置了6個氣壓監(jiān)測斷面，各布置2支氣壓計，監(jiān)測氣壓控制蓄水速度。

5. 土工膜鋪設(shè)

5.1土工膜的鋪設(shè)。

復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用分段施工及流水作業(yè)的方法進行。焊接采用瑞士焊機，批批檢驗，嚴格控制焊接質(zhì)量。庫盤內(nèi)復(fù)合土工膜從下游向上游鋪設(shè)，上游復(fù)合土工膜的邊壓住下游土工膜的邊，力求平緊，松緊適度。施工時，庫區(qū)內(nèi)的雜草、灌木等均應(yīng)全部清除，并對庫盤進行平整，庫盤清理完畢后開始鋪設(shè)墊層，然后進行復(fù)合土工膜的鋪設(shè)。復(fù)合土工膜鋪設(shè)及焊接完成后，要及時填筑上墊層，庫盤復(fù)合土工膜上墊層采用進占法進行施工。

5.2土工膜的施工檢驗。

土工膜防滲的效果關(guān)鍵在工程全面的施工質(zhì)量，國內(nèi)外的實踐都說明這一點。復(fù)合土工膜的聯(lián)接部位是一個薄弱環(huán)節(jié)，不僅膜要焊牢，縫布要特別注意松緊適度，便于膜布同時受力。斜坡與水平鋪蓋的兩種膜連接處存在“丁”字接頭（可能產(chǎn)生“十”字接頭），更是薄弱環(huán)節(jié)，也是質(zhì)量檢查的重點，應(yīng)嚴格施工，加強質(zhì)檢。因此，在焊機的選擇方面必須選用瑞士焊機，根據(jù)新疆施工土工膜焊接的經(jīng)驗，在焊接使用瑞士焊機的情況下，可以使復(fù)合土工膜焊縫事故率平均降到3個洞/萬m2以下，能夠滿足水庫正常運行要求。為了驗證復(fù)合土工膜是否能夠滿足高水頭壓力的考驗，施工時，必須對每批次復(fù)合土工膜進行穿透實驗，確保復(fù)合土工膜的質(zhì)量能滿足要求。復(fù)合土工膜穿透實驗如圖2所示。

5.3接縫質(zhì)量檢查。

復(fù)合土工膜在鋪設(shè)完成后應(yīng)對接縫質(zhì)量進行檢測，接縫質(zhì)量檢測包括目測、充氣檢漏和抽樣檢測3種方式。

6. 結(jié)語

復(fù)合土工膜在平原水庫庫盤防滲中已得到成功運用，防滲效果較為理想，但在山區(qū)水庫庫盤防滲中較為鮮見，本次以“某”水庫的建設(shè)實際進行簡單論述，復(fù)合土工膜在山區(qū)水庫中的鋪設(shè)方法及與周邊建筑物的連接方式還需進一步總結(jié)經(jīng)驗。

[文章編號]1619-2737（2014）03-18-635