復(fù)合土工膜在南仲都塘壩防滲中的應(yīng)用

李愛華，王賢兵，邢金龍

（泗水縣水務(wù)局，山東 泗水 273200）

泗水縣南仲都塘壩位于泗水縣圣水峪鎮(zhèn)南仲都村南，泗河支流仲都河上，屬泰沂蒙低山丘陵區(qū)，塘壩距龍灣套水庫1.5km處。塘壩控制流域面積0.8km2，是一座主要以灌溉為主的塘壩。塘壩建成后，對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了積極作用。塘壩全長120m，為均質(zhì)壩，水面面積1.4萬m2，庫容約4.2萬m3，每年汛末都能蓄滿溢洪，但由于滲水，至每年12月份幾乎干枯，群眾迫切要求對(duì)塘壩進(jìn)行防滲漏處理。

1 大壩滲漏原因分析

根據(jù)塘壩附近地質(zhì)勘探及成井資料分析：塘壩滲漏原因，塘壩周圍低山環(huán)繞，大壩筑在仲都村南的河道內(nèi)，庫區(qū)大部分巖層都傾向庫內(nèi)，附近河谷為縱谷，壩址附近巖層為中奧陶系的石灰?guī)r，灰?guī)r的裂隙發(fā)育，多發(fā)育溶溝、溶槽，根據(jù)該塘壩壩址水文地質(zhì)條件和每年滲漏情況分析，滲漏的主要原因是石灰?guī)r裂隙發(fā)育且沒有大的溶洞，通過塘壩四周和庫底慢慢下滲，滲漏的范圍既包括壩體、壩基，也包括庫盆。因此，必須對(duì)壩體、壩基、庫盆等全鋪設(shè)復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲，以便形成完整的防滲閉合系統(tǒng)。

2 排水排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

石灰?guī)r地區(qū)裂隙發(fā)育，當(dāng)降雨量充沛、地下水位較高時(shí)，庫岸和庫底將隨著地下水的升高而出現(xiàn)逸水現(xiàn)象，兩岸降雨入滲使水通過裂隙進(jìn)入塘壩內(nèi)。鋪設(shè)復(fù)合土工膜之后，此部分滲水由于有復(fù)合土工膜的分隔，使?jié)B水無法進(jìn)入塘壩內(nèi)，必然對(duì)土工膜產(chǎn)生頂托，嚴(yán)重時(shí)可能將土工膜頂起。處理的方法是將這部分滲水及滲氣排出，具體措施如下：

一是排水盲溝的布設(shè)。在塘壩周邊、中間開挖排水溝（盲溝），排水溝寬0.5m，深0.4m，間距20m，結(jié)合開挖溝槽，在塘壩周圍合適的地方建集水井，集水井底部需離開岸坡頂2~3m，且應(yīng)與盲溝相連，通過管道將水排走，以達(dá)到排水、排氣和降低復(fù)合土工膜下水位的效果。

二是盲溝溝槽的回填。先填10cm小石子，然后放入φ100mmPS無紡布軟式透水管，再填入石子至溝槽平。然后回填厚10cm中粗砂整平，用振動(dòng)碾壓實(shí)，使?jié)B水能夠通過沙層與盲溝相連，使地下水匯聚到盲溝內(nèi)。

三是鋪設(shè)復(fù)合土工布。采用300g/0.5mm/300g復(fù)合土工布，鋪設(shè)時(shí)中間應(yīng)留有富余，鋪設(shè)時(shí)采用焊接連接，避免漏焊，鋪設(shè)到設(shè)計(jì)高度后，開挖溝槽進(jìn)行錨固。

四是回填土施工。土工布鋪設(shè)完后，先回填10cm細(xì)土整平，再回填20cm黏土，用振動(dòng)碾壓實(shí)，然后控制上土厚度，一般鋪30cm，壓實(shí)后20cm，控制總壓實(shí)厚度要達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。集水井周圍回填土改用電夯回填。集水井中的水通過管道排至塘壩下游。

3 復(fù)合土工膜與周邊邊界的連接設(shè)計(jì)

3.1 復(fù)合土工膜與主壩的連接

1）護(hù)坡設(shè)計(jì)。主壩壩前坡設(shè)計(jì)坡比1∶2.5，首先應(yīng)將壩坡整平，用挖掘機(jī)進(jìn)行碾壓，然后上覆10cm砂層，鋪設(shè)復(fù)合土工膜一直埋設(shè)至壩頂，在壩頂開挖0.8m×0.8m溝槽，將復(fù)合土工膜嵌入溝槽內(nèi)，回填黏土夯實(shí)。在復(fù)合土工膜上部覆蓋0.5~1.0m黏土壓實(shí)后進(jìn)行護(hù)坡。

2）護(hù)坡施工。在坡腳及壩坡與岸坡交界處設(shè)上底寬50cm、高80cm的M10漿砌塊石基礎(chǔ)，漿砌塊石的護(hù)坡厚度為25cm。漿砌塊石護(hù)坡應(yīng)設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，縫內(nèi)填塞瀝青木板或采用聚乙稀泡塑板，分塊尺寸為16m2。漿砌塊石護(hù)坡自上而下為：漿砌塊石厚25cm，5～20mm碎石15cm，中粗砂10cm。壩前漿砌石護(hù)坡應(yīng)設(shè)置縱橫縫和足夠的排水孔，排水管直徑φ50mm，間距為4m×4m，梅花狀布置，濾水端部穿孔外包二層土工布，并用反濾層外包，厚度不小于0.5m。

3.2 復(fù)合土工膜與其它岸邊的連接

周邊搭接處理的要求是將復(fù)合土工膜與周邊土體聯(lián)結(jié)緊密，封堵滲流入口，截?cái)鄠?cè)向的滲漏路徑，防止雨水進(jìn)入土工膜底部，形成水泡，在庫水位下降時(shí)脹破土工膜。因此周邊搭接一定要挖截水槽，并將土工膜埋入槽內(nèi)。對(duì)岸邊進(jìn)行漿砌石護(hù)坡或草皮護(hù)坡，岸坡坡比不小于1∶3。

3.3 復(fù)合土工膜與上游河道的結(jié)合

要達(dá)到防滲效果，復(fù)合土工膜必須向上游鋪設(shè)到高程超過溢洪道底高程，因此在河道與塘壩的入口處，修建攔水壩一座，攔水壩防滲體與土工膜相連接，以形成一個(gè)閉合密封的整體。攔水壩采用重力壩型式。壩高要超過溢洪道底高程0.5m，壩前坡 1∶0，壩后坡 1∶0.7，頂寬尺寸滿足穩(wěn)定要求，壩中間設(shè)25cm寬C20混凝土心墻，復(fù)合土工膜與混凝土心墻相連接。

3.4 復(fù)合土工膜與基層和保護(hù)層的連接

防滲體結(jié)構(gòu)由基面、復(fù)合土工膜、保護(hù)層共三層組成，現(xiàn)將各層設(shè)計(jì)分述如下：

1）鋪膜基底設(shè)計(jì)。對(duì)庫底及周邊進(jìn)行清理，采用挖掘機(jī)挖，自卸車運(yùn)土，清理深度按設(shè)計(jì)覆土厚度或根據(jù)地質(zhì)情況而定，當(dāng)開挖深度達(dá)不到而庫底已到基巖，則不再繼續(xù)開挖。為防止復(fù)合土工膜在斜坡上鋪填土?xí)樒浔砻婊瑒?dòng)，為增加保護(hù)層（包括護(hù)面）的穩(wěn)定性，將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺(tái)階，每級(jí)高差為0.3m，水平寬根據(jù)坡比而定，開挖成形后，將表面打緊，平整。

2）保護(hù)層設(shè)計(jì)。復(fù)合土工膜的防滲效果取決于施工中和運(yùn)行過程中塑料膜的完好程度，為了防止無水時(shí)人畜踐踏，動(dòng)植物破壞以及減少光熱作用，更重要的是防止土工膜上浮，所以復(fù)合土工膜上應(yīng)鋪設(shè)保護(hù)層。

保護(hù)層厚度的確定：因地下水會(huì)對(duì)土工膜產(chǎn)生一定的浮力。一般按下式進(jìn)行近似估算。

式中：F為總浮力，kN；γw為水的密度，10kN/m3；A為塘壩的底面積，m2；H為地下水位，即集水井的水深，m。

整體抗浮穩(wěn)定計(jì)算，采用G/F≥1.05計(jì)算，其中G為復(fù)合土工膜以上總重量，包括土重及復(fù)合土工膜以上水的重量，土重應(yīng)是壓實(shí)后的干容重。

工程最不利的情況是土工膜外地下水達(dá)到集水井的高度而塘壩內(nèi)無水，一般這種情況很少，由于實(shí)際情況變化較大，還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡叵滤闆r和類似工程情況確定。南仲都塘壩保護(hù)層取1.0m厚，經(jīng)蓄水后效果良好。

4 復(fù)合土工膜的施工及應(yīng)用效果

本工程所用復(fù)合土工膜為兩布一膜，使用前委托山東省水利科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)中心對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。復(fù)合土工膜的鋪設(shè)，是該工程施工的關(guān)鍵。施工質(zhì)量控制包括鋪設(shè)、場(chǎng)內(nèi)拼接、錨固、覆土應(yīng)嚴(yán)格按施工操作規(guī)程進(jìn)行控制和施工質(zhì)量檢測(cè)。

南仲都塘壩防滲工程在施工過程中嚴(yán)格按復(fù)合土工膜施工技術(shù)要求，嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量控制。該工程完工后蓄水運(yùn)行，經(jīng)3個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐，水庫水位未下降，也沒有出現(xiàn)水庫干枯現(xiàn)象，防滲效果良好。實(shí)踐證明，復(fù)合土工膜對(duì)于小型水庫及塘壩特別是寬淺式塘壩的防滲處理，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和推廣使用價(jià)值。