復(fù)合土工膜在小型水庫除險加固中的應(yīng)用

摘要:本文通過小型水庫除險加固中應(yīng)用復(fù)合土工膜的情況，探討針對中低土壩壩體采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲加固的有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、復(fù)合土工膜的選擇、鋪設(shè)施工、穩(wěn)定分析等。

關(guān)鍵詞:復(fù)合土工膜土壩防滲

中圖分類號:TV698文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-3791(2011)02(b)-0061-02

1工程概況

某水庫建于1966年，水庫以灌溉為主，主要建筑物包括大壩、輸水涵管、溢洪道等。水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高10m，大壩壩頂寬5m，頂長65m，頂部高程100m，上游坡坡比為1∶3，下游坡坡比為1∶2.5;現(xiàn)大壩滲漏嚴(yán)重，壩后坡出現(xiàn)多處漏水點(diǎn)，需進(jìn)行防滲加固處理。

2防滲加固方案

根據(jù)大壩土工檢驗(yàn)成果及現(xiàn)場檢查的情況，大壩滲漏嚴(yán)重的主要原因?yàn)榇髩翁钔敛痪鶆颍軐?shí)度較低，壩體內(nèi)存在滲漏通道;經(jīng)過多個方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選定采用復(fù)合土工膜處理大壩滲漏的整治方案，具體設(shè)計(jì)如下。

2.1 復(fù)合土工膜規(guī)格選擇

復(fù)合土工膜是一種新穎的工程材料，它是由土工織物、土工膜、土工織物三層組成，積聚了土工織物和土工膜的優(yōu)點(diǎn)，具有質(zhì)輕、防滲性能有較好的延展性，適應(yīng)變形、施工簡單，造價低等特點(diǎn)，是一種理想的防滲材料。

復(fù)合土工膜規(guī)格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應(yīng)力、材料彈性模量、鋪設(shè)范圍內(nèi)的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關(guān)，土工膜厚度設(shè)計(jì)除應(yīng)考慮主要由水壓力要求的強(qiáng)度外，尚應(yīng)考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應(yīng)用條件，并按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定確定設(shè)計(jì)厚度及實(shí)際厚度。本工程經(jīng)綜合分析計(jì)算，壩坡防滲層采用規(guī)格為250g/0.5mm/250g的針刺短線滌綸兩布一膜(PE膜)，幅寬均為4m。

2.2 防滲體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大壩上游壩坡防滲體結(jié)構(gòu)由復(fù)合土工膜（兩布一膜 膜厚0.5mm）、保護(hù)層及護(hù)坡組成，為確保反濾、排水系統(tǒng)始終保持正常工作，對表面防護(hù)和復(fù)合土工膜的固定采取如下措施。為防復(fù)合土工膜被刺破，復(fù)合土工膜下面先鋪10cm厚的粗砂，平整后再鋪復(fù)合土工膜，在復(fù)合土工膜上再鋪10cm厚的粗砂，20cm厚的碎石，再用12cm厚的C20砼護(hù)坡。

在坡頂將復(fù)合土工膜埋入現(xiàn)澆砼路緣石內(nèi);在坡腳處，為了防沖，將復(fù)合土工膜延長回折，做成壓枕，埋入砼齒槽內(nèi)（如圖1）。

2.3 護(hù)坡穩(wěn)定復(fù)核

由于復(fù)合土工膜與土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)及土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)將影響防滲體的穩(wěn)定，必須復(fù)核復(fù)合土工膜與壩坡、復(fù)合土工膜與保護(hù)層的抗滑穩(wěn)定性。

復(fù)合土工膜穩(wěn)定性驗(yàn)算:

根據(jù)公式:

為安全系數(shù);

為上墊層土料與土工膜之間的摩擦角;

為土工膜鋪設(shè)坡角。

根據(jù)上墊層土料，查資料得＝0.5。

壩體上游坡坡比為1∶3，即＝1/3

所以，

通過計(jì)算得復(fù)合土工膜防滲系統(tǒng)是穩(wěn)定的，滿足要求。

2.4大壩浸潤線計(jì)算

2.4.1 計(jì)算公式

由于本工程大壩前坡增設(shè)復(fù)合土工膜，設(shè)計(jì)土工膜滲透系數(shù)<1×10-9cm/s，按1×10-9cm/s計(jì)算，壩體（大值）平均滲透系數(shù)K為9.5×10-5cm/s，土工膜厚度折算成填土厚度為47.5m，大壩浸潤線仍按均質(zhì)土壩進(jìn)行計(jì)算;大壩后坡未設(shè)排水棱體，壩基為不透水地基;計(jì)算公式采用堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50286-98）中附錄E.2公式進(jìn)行計(jì)算，公式如下:

式中:q為壩身單位寬度滲流量（m3/s·m）;

為壩身滲透系數(shù)（m/s）;

為上游水位（m）;

為下游出逸點(diǎn)高度（m）;

為上游坡坡率;

為下游坡坡率;

計(jì)算簡圖如圖2。

2.4.2 計(jì)算成果

本文僅取一種工況進(jìn)行計(jì)算:上游正常蓄水位與下游最低水位，上游水位98.17m，下游90.00m。

經(jīng)計(jì)算:壩身單位寬度滲流量q=3.7×10-4（L/s·m）。

浸潤線計(jì)算式:

=

一般未設(shè)復(fù)合土工膜的均質(zhì)土壩，浸潤線上游起點(diǎn)與上游水位相平，從上圖可看出，大壩上游增設(shè)復(fù)合土工膜防滲后，大壩浸潤線起點(diǎn)大大低于上游水位，復(fù)合土工膜的防滲作用明顯。

3復(fù)合土工膜的施工要求

3.1 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)

在土壩上游壩面鋪設(shè)復(fù)合土工膜有兩種方式，一種是順壩軸線方向鋪設(shè)（順鋪）;另一種是垂直壩軸線方向鋪設(shè)（橫鋪），上游坡面設(shè)抗滑齒槽，齒槽間距為5m～10m;齒槽底寬1m，深0.8m，本工程采用的是橫鋪法。復(fù)合土工膜在齒槽上端應(yīng)留50cm折疊以作伸縮。復(fù)合土工膜與周邊連接采用砼槽固結(jié)，及將復(fù)合土工膜嵌固在砼齒槽內(nèi)。

3.2 復(fù)合土工膜的焊接

為了加快焊接施工進(jìn)度和提高焊接質(zhì)量，采用先在平地上拼接焊好后再運(yùn)到壩面上鋪設(shè)、焊接，每條焊縫正式施焊前，先用長100cm，寬20cm的復(fù)合土工膜料進(jìn)行試焊，目測縫合格后方可正式施焊，并把目測合格的試焊樣品進(jìn)行拉伸強(qiáng)度檢測。本工程采用熱熔焊法，搭接縫采用專用焊縫機(jī)焊接合格，焊縫搭接寬約10cm。

3.3 復(fù)合土工膜的施工要點(diǎn)

復(fù)合土工膜鋪設(shè)應(yīng)力求平順，松緊適度，不得繃?yán)^緊;復(fù)合土工膜應(yīng)與土面密貼，不留空隙;相鄰復(fù)合土工膜塊拼接可用搭接或縫接。本工程采用搭接。平地搭接寬度可取30cm，不平地面或極坎土應(yīng)不小于50cm;坡面鋪設(shè)采用自下而上進(jìn)行，坡頂、坡腳應(yīng)以錨固溝或其它可靠方法固定，防止其滑動;回填時，不得破壞復(fù)合土工膜，不得使用重型機(jī)械或振動壓實(shí)。

4結(jié)語

本設(shè)計(jì)已在工程的施工中得到實(shí)施，根據(jù)目前的運(yùn)行觀測情況來看，大壩后坡原漏水點(diǎn)未再發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏，大壩滲漏量與加固前相比，大大的減少，表明采用復(fù)合土工膜反滲效果良好，對于小型病險水庫的中低土壩的除險加固，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和很好的推廣使用價值

參考文獻(xiàn)

[1]水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（SL/T225－98）[S].

[2]土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB50290-98）[S].