我國水庫大壩土工膜防滲工程進展

束一鳴

(河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京 210098)

由高分子聚合物制成的土工膜和復(fù)合土工膜質(zhì)輕柔軟而易于施工，滲透系數(shù)小而防滲性能佳，延伸率大而適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形，因此將其用于水庫大壩防滲工程是合乎情理的。用于水庫大壩防滲工程的土工膜以塑料類為主，主要為聚氯乙烯膜(PVC膜)和聚乙烯膜(PE膜)。一般高水頭大壩所用的防滲膜較厚，而厚度大于1mm的PE膜較硬，難以適應(yīng)復(fù)雜施工，因此工程中趨于選擇PVC膜。我國水庫大壩土工膜防滲工程自20世紀(jì)80年代以來逐漸增多，工程規(guī)模逐漸增大，與黏土、混凝土、鋼材等水利工程傳統(tǒng)建材相比，土工膜作為水庫大壩的防滲構(gòu)件還有較大的發(fā)展空間。國際上，200 m級的大壩采用無保護層的裸露土工膜防滲已有約20年，突破了“高分子防滲膜易老化、不耐用”習(xí)慣思維的約束。與此相比，我國水庫大壩土工膜防滲工程歷經(jīng)三四十年的發(fā)展，已逐漸在水利水電工程中占有一席之地，但發(fā)展相對滯緩。因此有必要對我國水庫大壩土工膜防滲工程的發(fā)展歷程進行回顧和梳理，以促進其健康、快速發(fā)展。

1 國內(nèi)水庫大壩土工膜防滲工程發(fā)展歷程及特點

1.1 土工膜防滲起源于加固工程

a．遼寧桓仁水庫為大(1)型工程，庫容34.6億m3，大壩為混凝土單支墩大頭壩，壩高78.5m，因裂縫漏水于1967年采用2層厚度為1 mm的瀝青聚合物膜粘貼錨固在上游壩面進行防滲加固［1］。這是我國大陸第一座用土工膜防滲加固的大壩，使用了較低端的瀝青聚合物膜。

b．陜西省西駱峪水庫興建于1958年，1970年正式投入使用。由于地質(zhì)問題導(dǎo)致水庫滲漏嚴(yán)重，滲漏量有時達到蓄水量的近1/2。庫區(qū)發(fā)現(xiàn)塌坑156個，不規(guī)則裂縫200余條。1978年庫區(qū)鋪設(shè)3層厚度為0.06mm的PE膜防滲，共鋪膜25萬m2，占庫底面積的50.5%，總投資78萬元，1980年5月底完工，水庫恢復(fù)正常運行［2］。該工程在我國大陸尚缺乏專業(yè)土工膜的年代將農(nóng)用膜作為替代品大量應(yīng)用于水庫庫盤防滲。

c．云南省李家菁砂壤土均質(zhì)土壩為一中型工程，1956年始建，由于碾壓不密實，導(dǎo)致漏水嚴(yán)重，1987年進行防滲處理并加高至35 m，在1∶3的上游壩面上鋪設(shè)規(guī)格為(400 g/m2)/0.15 mm/(400 g/m2)的兩布一膜型復(fù)合膜(400 g/m2的 PET織物，0.15 mm厚的PE膜，以及400 g/m2的PET織物，下同)，復(fù)合膜上面用預(yù)制混凝土板作為護坡，復(fù)合膜底部埋置在砂卵石地基的黏土截水槽內(nèi)。下游趾貼坡塊石排水體的內(nèi)側(cè)鋪設(shè)無紡織物作為反濾層。共鋪設(shè)復(fù)合膜17000m2，無紡織物3000m2，比黏土防滲方案節(jié)省造價25%，且防滲效果佳［3］。該工程的特點:①在膜防滲主要用于土壩加固工程的年代里，將膜防滲應(yīng)用于土壩加高工程中，具有一些新建工程的特色;②為我國第一座高度超過30 m以專用復(fù)合土工膜進行防滲加固的面膜土石壩。

d．河北臨城水庫黏土斜墻土石壩高31 m，上游壩坡1∶2.5。工程始建于1958年8月，1960年12月竣工，總庫容為1.62億m3，為大(2)型工程。蓄水后下游壩面先后出現(xiàn)程度不同的裂縫共計154條，壩面形成8條滲漏通道，滲漏量達0.8～0.9 m3/s，不僅水量損失嚴(yán)重，而且威脅大壩安全。1990年在壩面鋪設(shè) 74000 m2的1 mm/(300 g/m2)PVC一布一膜型復(fù)合膜，土工織物面與黏土斜墻接觸，PVC面上鋪砂，再鋪碎石，表面為干砌塊石護坡，加固后運行正常［4］。該工程的特點是第一次將壩面膜防滲加固應(yīng)用于大型土石壩工程中。

e．湖南東江混凝土雙曲拱壩高157 m，底寬35 m，厚高比0.223，壩頂高程294 m，1991年建成，為當(dāng)時最高的雙曲拱壩。施工中死水位以下部位產(chǎn)生一些較為嚴(yán)重的裂縫，有些裂縫延伸到上游壩面，除采用結(jié)構(gòu)措施處理外，還在拱壩上游面用氯丁膠粘貼面積為2239.5m2、厚度為1.5～2.0mm的氯丁橡膠膜和氯化丁基橡膠膜，膜與混凝土間的抗剪切扯離應(yīng)力為0.85 MPa，抗剝離應(yīng)力為0.22 MPa，平均單價為62元/m2，施工速度快、造價低［5］。該工程的特點是在新建混凝土壩施工中直接采用土工膜作防滲處理。

f．主要為西安市供水的石砭峪水庫為一中型工程，壩高85 m。1971年用定向爆破法將堆石筑壩至高程705 m，該高程以上30 m壩體采用人工搬運壩體輪廓線外的爆破塊石進行堆筑。1980年初，即壩體堆石體完成9年后施工瀝青混凝土斜墻，蓄水后漏水嚴(yán)重，且1993年7月27日在高程690～698 m的瀝青混凝土斜墻處出現(xiàn)了4.5 m×4.0 m的塌坑，沖走大量塊石，修復(fù)后水位長期控制在700 m高程以下運行(壩頂高程735 m)，給西安市的供水造成嚴(yán)重影響。2001年5月完成(700 g/m2)/1 mm/(700g/m2)PVC復(fù)合膜的壩面防滲加固工程，工期8個月，比原來設(shè)置混凝土防滲墻的方案節(jié)省7000萬元，且施工簡便［6］。該工程至今仍為我國大陸以面膜形式加固的最高堆石壩。

g．青海省海東地區(qū)互助縣本坑溝水庫位于湟水河的二級支流上，高程2500 m以上，水庫以灌溉、防洪為主，大壩為黏土心墻壩，壩高45 m，上游壩坡1∶3，蓄水后壩體及壩肩出現(xiàn)滲漏。2006年9月完成(700 g/m2)/(0.3～0.4 mm)一布一膜型復(fù)合膜壩面防滲加固工程，復(fù)合膜頂部與防浪墻連接，左右岸錨固在弱風(fēng)化基巖上，底部錨固在混凝土防滲墻頂?shù)膲γ鄙希?］。該壩地處我國高原寒冷地區(qū)，是我國中小型水庫大壩采用土工膜防滲加固措施方興未艾數(shù)十年的一個縮影。

綜上可知:①我國水庫大壩土工膜防滲加固工程自1967年算起至今已達48年，尤其在最近數(shù)年的全國中小型水庫土石壩加固工程中，土工膜防滲加固方案具有較強的競爭力。②用于大型混凝土壩壩面防滲加固始于1960s，用于大型土石壩壩面防滲加固始于1990 s，相對滯后。原因為混凝土壩的防滲加固只是局部處理，而土石壩一般為整個壩體甚至還包括庫盤的防滲加固，不僅工程量大，而且關(guān)乎整個工程安全。③土工膜防滲加固工程的發(fā)展遵循由易到難的規(guī)律，例如對于土石壩，先用于庫盤防滲，然后用于壩面防滲。

1.2 土工膜防滲永久工程與臨時工程并舉

1980 s后期至1990s初期以后，國內(nèi)相繼建造了相當(dāng)數(shù)量的中等高度(壩高30 m以上)的土工膜防滲大壩及水庫，與此同時，許多大型工程的圍堰采用土工膜防滲形式。

a．廣西柳州和平水電站田村堆石壩，壩高48 m，原設(shè)計為黏土心墻堆石壩，堆石料為砂巖和風(fēng)化砂巖，1989年4月填筑到10 m高度時，由于連日陰雨且6月將入主汛，心墻必須填筑到25 m高度才能度汛，原計劃難以實現(xiàn)。只能在心墻部位改填風(fēng)化料，其上游側(cè)設(shè)置土工膜防滲。采用了維滌織物涂聚氯乙烯的復(fù)合膜，織物厚0.6mm，涂膜厚3mm，1990年建成，工期比原計劃縮短1年，大壩至今運行正常［8］。該壩是我國第一座高度大于30 m的“芯膜”(類比于黏土心墻)堆石壩。

b．浙江小嶺頭堆石壩，壩高36 m，上下游壩坡均為1∶1.3，在上游無砂混凝土墊層上鋪設(shè)(250 g/m2)/0.5 mm/(400 g/m2)的PVC復(fù)合膜，保護層(護坡)為10 cm厚的預(yù)制混凝土板，1991年開工，1994年建成蓄水［9］。該壩是我國第一座壩高超過30 m的“面膜”(類比于混凝土面板)堆石壩。

c．甘肅酒泉夾山子水庫，壩高32.5 m，壩頂長720 m，壩左右兩岸防滲長度1700 m，庫底防滲面積56.6萬m2，庫盤及兩岸均分別采用厚0.2～0.4 mm的PE復(fù)合膜防滲，膜自下而上在壩面鋪設(shè)26 m，與黏土斜墻連接。該水庫工程1988年開工，1995年竣工蓄水［10］，是我國第一座膜防滲面積超過50萬m2的水庫;同時也標(biāo)志著比較低端的玻璃絲瀝青膜退出西部水庫庫盤防滲工程。

d．溫泉水庫為庫容2.55億m3的大型工程，地處昆侖山區(qū)深處，海拔 3900 m以上，年平均氣溫-2.9℃，極端最低氣溫-40℃，最高氣溫25.5℃，處于典型的高原干旱寒冷氣候條件下，土壤最大凍深3.13m。礫石大壩高17.5 m，采用上游面(200 g/m2)/0.6 mm/(250 g/m2)復(fù)合土工膜防滲，1993年8月開始蓄水，1996年年底竣工［11-12］。該壩為我國地處近4000 m高程的土工膜防滲大壩，對高寒地區(qū)缺土或不適宜土料施工的大壩防滲體材料選擇具有啟示作用。

e．陜西神木采兔溝水庫是以供水為主的中型工程，大壩為面膜砂壩，壩高33.8m。工程位于毛烏素沙漠南緣、黃河支流禿尾河的中游，庫區(qū)兩岸為沙漠地貌，最大凍土深度146 cm。壩體以附近沙漠砂料填筑，壩上游面與壩趾前200 m庫盆及兩岸采用(300 g/m2)/0.5 mm/(300 g/m2)PE復(fù)合膜防滲;上游壩坡1∶3.0及1∶3.5，現(xiàn)澆 4 m×4 m、厚度為18 cm的C25混凝土板護坡;下游壩坡1∶2.5及1∶2.75，采用菱形布置的現(xiàn)澆9.25 m×9.25 m的C25混凝土網(wǎng)格骨架，植物護坡。2006年8月1日開工建設(shè)大壩主體土方及防滲工程，2007年10月底完成，工程于2010年蓄水。該工程的特點是在沙漠地帶就地取砂筑壩，以復(fù)合膜用作壩面、庫盆及庫岸防滲的供水水源工程。

f．從1980 s至今，土工膜作為大型工程圍堰的防滲體一直方興未艾。如長江三峽工程二期上游圍堰(高88.5 m)、福建閩江水口水電站二期上游圍堰(高48 m)均采用混凝土防滲墻防滲，墻頂以上20 m高度內(nèi)采用復(fù)合“芯膜”防滲形式［13］。已建的長江干流上的溪洛渡工程下游圍堰、向家壩等大型工程的圍堰也采用復(fù)合膜作為塑性混凝土防滲墻頂部的防滲體;待建的諸如雙江口等大型工程的高圍堰也將采用土工膜防滲形式?？梢?，土工膜防滲已成為高圍堰上部防滲的主流形式。

1.3 新建大型土工膜防滲工程寥若晨星

盡管從1980 s至今已涌現(xiàn)了大量中小型新建土工膜防滲大壩及水庫，但新建的大型工程卻依稀可數(shù)。

a．湖北王甫洲水利樞紐為平原低水頭綜合利用工程，水庫總庫容3.1億m3，為大(2)型工程。河道兩岸圍堤長12.6 km，最大堤高13 m。圍堤原設(shè)計為黏土心墻與鋪蓋防滲，后考慮附近土料屬膨脹性黏土，且運距遠，為方便施工、縮短工期、降低造價而改用土工膜防滲方案。砂礫石堤體迎水坡坡度為1∶2.75，坡面鋪設(shè)(200g/m2)/0.5mm/(200g/m2)PE復(fù)合膜32.4萬m2，下部接0.5 mm/(200 g/m2)一布一膜 PE復(fù)合膜鋪蓋(長30～105 m，面積為75.4萬m2)，復(fù)合膜防滲面積合計為107.8萬m2。堤面采用現(xiàn)澆混凝土護坡，鋪蓋采用厚1 m的砂礫石作保護層。工程于1998年5月開工，1999年3月完工。該工程節(jié)省平均運距為18 km的黏土用量165萬m3，減少了土料場征地，避免了修建運輸?shù)缆?，縮短工期 2/3;除此之外，節(jié)省直接費用約1500萬元［14］。該工程是復(fù)合膜防滲面積超過100萬m2的大型工程，為采用膜防滲方案，將該大(2)型工程的擋水建筑物降級為3級建筑物，以滿足“3級建筑物低壩經(jīng)過論證可采用土工膜防滲體壩”［15］的規(guī)定。

b．目前唯一建于大江大河干流上的大型面膜土石壩為黃河干流西霞院土石壩，為小浪底水利樞紐的配套工程，該壩于2007年建成蓄水。

c．第一座壩高大于50 m的大型面膜堆石壩為四川田灣河梯級水電站仁宗海面膜堆石壩，壩高56 m，為大(2)型工程的1級建筑物，2009年建成蓄水。

d．山東泰安抽水蓄能電站上庫是第一座庫盆采用土工膜防滲形式的大(1)型工程，裝機容量100萬kW，上庫壩高100 m，上水庫主體土建工程于2001年7月開工，2005年5月建成蓄水。

e．江蘇溧陽抽水蓄能電站是目前在建的庫盆土工膜防滲水頭最大的抽水蓄能電站，工程裝機容量150萬kW，為大(1)型工程，上水庫壩高165 m，2008年底開工，預(yù)計2015年建成發(fā)電。

2 代表性土工膜防滲庫壩工程

2.1 大江大河上的大型工程

西霞院土石壩工程位于黃河小浪底水利樞紐工程下游16km的黃河干流上，為小浪底工程的反調(diào)節(jié)水庫和配套工程，為大(2)型工程。擋水建筑物由土石壩段、泄水閘段和發(fā)電廠房壩段組成，其中土石壩段長2609 m，高20.2 m，上游壩坡為1∶2.75，下游壩坡為1∶2.25。由于工程地處河南洛陽市，若采用黏土心墻土石壩方案，需征用周圍大量耕地，不僅造價高，而且對生態(tài)環(huán)境造成破壞。盡管規(guī)范［15］規(guī)定“3級低壩經(jīng)過論證可采用土工膜防滲體壩”，但該工程還是采用(400 g/m2)/0.8 mm/(400 g/m2)和(400 g/m2)/0.6 mm/(400 g/m2)PE復(fù)合膜的面膜防滲形式［16-17］。

為保證工程質(zhì)量，業(yè)主除派駐復(fù)合膜監(jiān)造外，還與供貨廠商一起改進彎曲壩段復(fù)合膜的制造工藝;在施工階段，對土工膜與底部混凝土防滲墻、土工膜與河床側(cè)混凝土導(dǎo)墻的錨固及鋪設(shè)方式進行完善，通過滲透試驗證明錨固方法有效可靠［18］。12.8萬m2的土工膜施工從2006年3月開始，2007年12月完成。蓄水運行1年后，對防滲膜進行檢查，結(jié)果表明土工膜運行可靠。該工程建于大江大河干流上且膜防滲壩長度長，是重視復(fù)合膜制造質(zhì)量、嚴(yán)控現(xiàn)場施工工藝和施工質(zhì)量的成功范例。

2.2 較高面膜堆石壩工程

四川田灣河梯級水電站仁宗海面膜堆石壩，為1級建筑物。壩頂高程 2934 m，壩高56 m，上游壩坡1∶1.8，在厚 6 cm的無砂混凝土支持層上鋪(400g/m2)/2 mm/(400 g/m2)的 HDPE復(fù)合膜防滲，面積為6萬m2，復(fù)合膜上為面積45 cm×45 cm、厚度12cm的互扣預(yù)制混凝土板護坡。復(fù)合膜與壩頂混凝土防浪墻、壩基混凝土防滲墻、兩岸混凝土趾板的連接采用錨固方式，與混凝土防滲墻的錨固以鍍鋅錨栓+槽鋼為主，兩側(cè)以鍍鋅膨脹螺栓+角鋼為輔［19］。

該工程于2004年開工，2009年建成蓄水，是我國已建最高的面膜堆石壩;雖不建設(shè)在大江大河上，但建筑物級別高，且建在高程近 3000 m的高原上;不僅重視設(shè)計，而且重視施工工藝;采用厚2 mm的HDPE膜，施工操作難度較大。

2.3 較高“芯膜”堆石壩工程

云南楚雄州空龍河上的塘房廟水庫，海拔2400 m，位于寒冷山區(qū)。大壩在初步設(shè)計階段采用黏土心墻堆石壩，因當(dāng)?shù)匦膲ν亮咸烊缓勘茸顑?yōu)含水量高8.7%，而當(dāng)?shù)貧夂蛴植贿m宜土料翻曬和施工，施工圖設(shè)計階段改為“芯膜”堆石壩形式。最大壩高 53 m，屬中等高度壩，上下游壩坡均為1∶1.8。復(fù)合防滲土工膜在壩內(nèi)由下而上呈“之”字形鋪設(shè)，土工膜向上下游兩側(cè)方向依次為風(fēng)化砂過渡料、碎石過渡層、堆石料，下游風(fēng)化砂和碎石之間設(shè)土工織物反濾［20］。

該壩2000年建成，為我國當(dāng)時最高的“芯膜”堆石壩，是在當(dāng)?shù)厝狈m宜防滲土料情況下采用膜防滲結(jié)構(gòu)的堆石壩。

2.4 抽水蓄能電站上庫庫盆膜防滲工程

溧陽抽水蓄能電站裝機容量150萬kW，上水庫大壩為高165 m的面板堆石壩。庫盆填渣厚度0～70m不等，不均勻沉降大，防滲要求高，經(jīng)過比選采用土工膜與黏土組合防滲，結(jié)構(gòu)布置從上至下依次為碎石護面層(厚0.3 m)、黏土防滲層(厚4.5 m)、HDPE土工膜(厚 1.0 mm)、砂墊層(厚 0.5 m)、第1層反濾層(厚0.5 m)、第2層反濾層(厚0.5 m)以及過渡層(厚1.0 m)。

將反濾層與過渡層作為膜下排氣排水層，并將庫底開挖區(qū)與回填區(qū)的排水分開布置。將開挖區(qū)的排水再次分成8個區(qū)，在每個排水區(qū)鋪設(shè)間距為15 m的主、次排水管，主排水管與排水觀測廊道相通，滲漏水下滲后經(jīng)過大壩底部排水層匯集到壩腳外量水堰［21］。該水庫是我國第一座庫盆用土工膜與黏土組合防滲的抽水蓄能電站上水庫。

2.5 平原水庫工程

1990 s以來，山東省為調(diào)蓄供水建設(shè)了許多平原水庫，如德州的丁東水庫［22］、濟南的鵲山水庫［23］、東營的純化水庫［24］等，均采用復(fù)合膜防滲形式。純化水庫土壩壩高12 m，壩面和鋪蓋均采用(300 g/cm2)/0.3 mm/(200 g/cm2)PE復(fù)合膜，壩基截滲采用0.3 mm厚PE膜;丁東水庫壩高9 m，壩面延伸至庫盤60 m再連接垂直截滲8.5 m，均采用0.22 mm/(380 g/cm2)一布一膜型復(fù)合膜;而鵲山水庫的壩基截滲深度8～11 m。此類水庫采用的復(fù)合膜防滲形式與黏土斜墻+黏土鋪蓋或黏土心墻+混凝土防滲墻等傳統(tǒng)防滲形式相比，具有施工簡便、工期短、造價低的特點。

3 土工膜防滲工程國內(nèi)外發(fā)展差距及其原因

3.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀對比

3.1.1 膜防滲碾壓混凝土壩

國外已有34座碾壓混凝土壩采用整壩面膜防滲系統(tǒng)，其中19座為覆蓋型，15座為裸露型，且裸露型已成為發(fā)展趨勢［25］。2002年哥倫比亞建成高188 m的MielⅠ壩［26］和美國2003年建成高97m的Olivenhain壩［27］均采用更加先進的壩面“膜+排水”滲控系統(tǒng)，使碾壓混凝土壩體內(nèi)的滲透壓力基本消失，壩體成為名副其實的支撐體;Olivenhain壩采用了具有土工網(wǎng)的復(fù)合排水系統(tǒng)，成為排除滲入膜后重力水的“高速公路”。

我國僅有1994年建成的河北溫泉堡碾壓混凝土拱壩(壩高48 m)做了在壩面下部17.5 m高度范圍內(nèi)粘貼復(fù)合土工膜進行防滲的嘗試，蓄水后檢查發(fā)現(xiàn)土工膜防滲效果良好［28-29］。

3.1.2 膜防滲堆石壩

1993年建成的法國Figari壩(壩高35 m，上游壩坡1∶1.7)、2000年建成的Ortolo壩(壩高37 m，上游壩坡1∶1.7)、2000年建成的 La Galaube壩(壩高43 m，上游壩坡1∶2)均采用現(xiàn)澆厚10 cm以上的聚丙烯(PP)加筋混凝土板護坡，在防滲膜與現(xiàn)澆混凝土板之間為較厚的無紡織物［30］。

1996年建成的阿爾巴尼亞 Bovilla壩，壩高91 m，坡度1∶1.6，采用復(fù)合膜壩面防滲結(jié)構(gòu)。復(fù)合膜墊層為噴水泥漿的礫石層，墊層上鋪設(shè)3 mm/(700 g/m2)一布一膜型PVC-PET復(fù)合膜，膜上鋪設(shè)800g/m2PP無紡織物，一方面防止?jié)仓炷涟?護坡)對膜造成損傷，另一方面PP纖維可起到加筋素混凝土的作用。現(xiàn)澆混凝土板6 m×3 m(順坡向長×壩軸線向長)，壩上部厚20cm，壩下部厚30cm;膜的周邊錨固在混凝土趾板上［31］。

從壩高角度看，我國的膜防滲堆石壩(土石壩)相比國外差距并不大，但設(shè)計水平、施工裝備、施工工藝、施工人員業(yè)務(wù)水平等還有待提高［32］。

3.1.3 其他壩型

國際上，膜防滲技術(shù)已應(yīng)用于混凝土重力壩、混凝土拱壩、混凝土支墩壩的整個壩面防滲系統(tǒng)的修復(fù)和接縫的處理。奧地利的K?lnbrein雙曲拱壩(壩高200 m)、意大利的Alpe Gera混凝土重力壩(壩高174 m)，均在壩面承受最大水頭處用土工膜進行防滲加固。

據(jù)ICOLD(國際大壩委員會)2010年統(tǒng)計，采用膜防滲進行加固的混凝土重力壩有32座(其中防滲膜裸露結(jié)構(gòu)31座)，混凝土支墩壩3座(均為膜裸露結(jié)構(gòu))，混凝土拱壩8座(其中防滲膜裸露結(jié)構(gòu)4座)，混凝土連拱壩9座(均為防滲膜裸露結(jié)構(gòu))。我國采用現(xiàn)代土工膜對混凝土壩或砌石壩進行防滲加固尚處于起步階段。

值得注意的是，上述工程采用防滲膜裸露結(jié)構(gòu)意味著防滲膜無保護層，全裸在陽光下、空氣中或水中，其裸露工作壽命將與混凝土材料匹配，這是革命性的技術(shù)進步，完全顛覆了“土工膜易老化、適用于臨時工程”的傳統(tǒng)觀念。

3.2 國內(nèi)外發(fā)展差距緣由

我國膜防滲加固僅限于土石壩，鮮見混凝土壩;新建大型工程面膜防滲結(jié)構(gòu)很少用于高壩工程中，多見高圍堰工程中。膜防滲堆石壩多數(shù)為30 m以下的低壩，從1990s上半葉的壩高36 m至2000s下半葉的壩高56 m，從小流域小支流走向大江大河，從大型工程的圍堰到大型工程的大壩，花了約20年時間?？傮w而言，我國膜防滲堆石壩起步較早，發(fā)展滯緩，梳理主要影響因素如下:

a．缺乏國際交流的外部環(huán)境。同樣興起于1980s的鋼筋混凝土堆石壩和碾壓混凝土壩在我國發(fā)展迅猛，筑壩高度和筑壩技術(shù)已處于國際領(lǐng)先地位，其中也得益于頻繁而深入的國際技術(shù)交流。而膜防滲高土石壩技術(shù)，一些國外承包商申請了專利保護，從材料供應(yīng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工建造實行一條龍承包，具體的技術(shù)與建造經(jīng)驗不作交流，只作一般的報道。

b．缺乏自主研發(fā)的內(nèi)部動力。在缺少深入國際交流的背景下，需要從材料的細觀結(jié)構(gòu)、宏觀特性、制造工藝、工程設(shè)計方法、施工工藝等方面對高分子聚合物土工膜進行全方位的認(rèn)知和掌握，在國內(nèi)知識產(chǎn)權(quán)保護機制尚在完善的背景下，欠缺自主研發(fā)的動力。

c．缺乏規(guī)范的適時認(rèn)可。早期水庫大壩膜防滲工程不多，工程經(jīng)驗積累不足，相關(guān)設(shè)計規(guī)范作出“3級低壩經(jīng)過論證可采用土工膜防滲體壩”［15］的規(guī)定可以理解，而在一些大型工程相繼突破規(guī)范建成且運行正常的情況下仍長期維持苛刻的規(guī)定條款，客觀上滯緩了我國土工膜防滲工程的發(fā)展。

4 水庫大壩土工膜防滲工程發(fā)展前景

a．在面廣量大的中小型工程中將得到蓬勃發(fā)展。1998年長江特大洪水后的堤防加固工程廣泛采用膜防滲方案，在較大規(guī)模的中小型水庫大壩加固工程中，土工膜防滲加固措施同樣被廣泛采用，一些新建中小型水庫大壩仍較多采用土工膜防滲方案。隨著中西部區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家和地方對水利工程的投入將日益增多，而性價比高的膜防滲結(jié)構(gòu)將是這些面廣量大的地方中小型水利工程的熱門選擇。

b．在深覆蓋層大中型工程中具有競爭優(yōu)勢。在深覆蓋層、高地震烈度、缺少合適黏土(或取土嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境)的壩址建堆石壩或以軟巖筑堆石壩時，鋼筋混凝土面板堆石壩與黏土心墻堆石壩方案將受到限制，而適宜較大變形、質(zhì)量易于控制、造價相對經(jīng)濟、運輸及施工相對方便的土工膜防滲方案具有較大的競爭優(yōu)勢。

c．經(jīng)驗的積累將使建設(shè)土工膜防滲工程成為常態(tài)。在我國水庫大壩工程建設(shè)中，土工膜防滲工程的挑戰(zhàn)與機遇并存，隨著建設(shè)經(jīng)驗與技術(shù)儲備的積累，大中型水庫大壩在方案比選時將會順理成章地選擇膜防滲結(jié)構(gòu)。2014年發(fā)布實施的《水電工程土工膜防滲技術(shù)規(guī)范》［33］總則規(guī)定“防滲水頭大于70 m的土工膜防滲工程，應(yīng)進行專門研究”，表明工程界對土工膜水庫大壩防滲工程的信心大增。

5 結(jié)語

我國水庫大壩土工膜防滲工程起源于20世紀(jì)60年代的大壩加固工程，興起于20世紀(jì)80年代的新建大壩工程，長期在中小型工程中實踐并積累經(jīng)驗。在為數(shù)不多的大型工程中應(yīng)用，大多是因其他防滲形式的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)低而不得不突破規(guī)范規(guī)定的無奈之舉。由于新建高壩大庫的土工膜防滲工程長期游離于主流形式以外，以至于相當(dāng)多的從業(yè)人員至今仍持有20世紀(jì)八九十年代關(guān)于“土工膜易老化、不耐用”的慣性思維，而國際上200 m級的高壩采用裸露土工膜防滲形式至今已10多年。可見，在信息傳播交流迅速、廣泛的今天，仍存在著接受信息、認(rèn)知信息滯后的問題。土工膜防滲客觀上具有技術(shù)、經(jīng)濟、社會等多方面優(yōu)勢，預(yù)測我國水庫大壩土工膜防滲工程將由拾遺補漏的邊緣進入具有競爭優(yōu)勢的主流之中。

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