復合土工膜在水庫除險加固工程中的應用研究

邢喜梅

(新疆巴州水利水電勘測設計院，新疆庫爾勒 841000)

對水資源進行調配使用，必須要依賴于水工建筑物功能的持久發揮，借助水庫、渠道、堤、溢洪道、水閘、進水口等主要水工設施執行調度方案，帶動了水資源利用率的提升。水利工程勘察顯示，國內水利工程系統存在著不同程度的病險問題，水庫病險則是最為常見的現象。為了更好地調度水資源，應注重病險水庫的加固處理，選用合適的水利工程材料實施修補，復合土工膜是處理水庫病險普遍采用的合成材料。

1 水庫的工程價值

為了避免水資源流失造成的不利影響，各地區開始興建水利工程以維護水資源的分配使用，水工建筑物是不可缺少的一部分。水庫是水工建筑物的重要結構組成，主要有大壩、溢洪道、放水建筑物等三大構件。

1.1 攔洪蓄水

水庫是用于圍擋水資源的基礎設施，在水利工程中屬于比較實用的建筑物，攔洪蓄水是水庫最基本的功能。具體表現：一是攔洪，自然界水資源量并非一直不變的，一年四季在雨水補給作用下會顯著上升，這就提高了蓄水區域的水位系數，若超出臨界值標準則會引發水流病害；二是蓄水，根據水庫內水量存儲量大小，適當地蓄積水資源，以備調度系統運行的需要，如：夏季雨水充足，可適當地增加水庫內的儲存量[1]。具備了攔洪蓄水這一基本功能，水庫可以有效地保證水資源用量的調配控制，減小了自然界水資源的浪費率。

1.2 調節水流

除了針對水資源流通實行攔洪、蓄水功能外，水庫在調節水流方面的作用也十分靈活，這種調節功能會隨著外界需要而不斷地調整。

一般情況下，各個地方可根據水資源量的大小，興建大、中、小等不同規模的水庫設施，以滿足水資源儲備及控制的要求。而水庫蓄積足夠量水資源之后，也能根據農田灌溉、水力發電等要求，及時地輸送或調節水流量，加快了水資源分配與使用的調配流程。其中，遇到特殊水況時也能借助水庫控制水流的走向，起到了保護水利設施的作用。

2 目前水庫常見的病險問題

我國具備了大儲存量的水資源，利用好自然水資源對地方經濟發展有著多方面的推動作用。興建水庫解決了水資源儲存、排放、調配等方面的問題，實現了自然水資源的高效利用。另一方面，由于水庫存水數量的持續增多，水庫結構也面臨著許多潛在的病險隱患，主要集中于如圖1。

2.1 裂縫

病險水庫主要存在著結構性裂縫，這種裂縫多數由于水庫結構組合不緊密所致，進而影響了蓄水期間的耐久性能。從結構組成來說，水庫涉及到了大壩、溢洪道、防水建筑物等核心構成。例如，溢洪道是水庫對外放水的閘口，遇到水位靠近臨界值狀態下，自動向下游排放水流。但同時溢洪道排水產生的受力荷載過大，溢洪道便會形成沖擊性裂縫，水流運動對水工建筑造成力作用而導致裂縫的出現，如：橫向、縱向裂縫等。

圖1 水庫常見的病險

2.2 滲漏

水庫能夠對水資源實施綜合調控，關鍵在于其三大構件作用的發揮，若這三大件組合建造時達不到預期的要求，則會破壞原有的水庫結構的抗滲性能，進而引起水庫的滲漏現象。滲漏不僅使水庫內蓄積的水資源流失，增加了水利用的浪費率；且較長時間滲漏也破壞了混凝土材料的粘合性，外力作用下易被水流沖蝕，進而發生坍塌、大面積滲漏等問題。滲漏是病險水庫比較多見的問題，處理不當將引起更大的危害。

2.3 沉降

相比于裂縫、滲漏等局部病害現象，沉降則屬于水庫區域的整體性病險，這種病害集中表現于水工建筑物的下沉，初期沉降上下垂直位移的距離約0.2～0.5mm。一般情況，初期沉降是無法直觀地察覺，要使用地質勘測儀器及水平測量儀為工具進行勘測[2]。

當水庫沉降達到一定程度時，中后期沉降的幅度可達1～1.5cm，這屬于比較嚴重的沉降病害，水庫區內建筑物因瞬間沉降而形成位移偏差，這也是裂縫病害的原因之一。

3 復合土工膜在水庫除險加固中的應用

復合土工膜，即“復合防滲膜”，主要分為一布一膜和兩布一膜，寬幅 4～6m，重量為 200～1500g/m2，抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學性能指標高，產品具有強度高，延伸性能較好，變形模量大，耐酸堿、抗腐蝕，耐老化，防滲性能好等特點。將復合土工膜應用于水庫出現加固改造中，可以增強水庫結構的耐久性能，使水工建筑物的抗震、抗裂、抗害等功能得到升級。因復合土工膜是一種極為特殊的材料，其應用于防滲工程需注重施工流程的控制，如圖2。

3.1 基面清理

基面一定按設計要求清理好，這是確保防滲效果的關鍵。工程資料顯示，基面處理不干凈會使復合土工膜無法緊密的攤鋪于建筑表面，這會對防滲漏工程質量造成不利的影響。例如，對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實平整；保證基面結構處于相對穩定的狀態，為下道工序施工做好充分的準備。

3.2 復合土工膜鋪設

鋪膜時必須要注重流程的控制，一定要由上下而上鋪設，堅持這一攤鋪秩序才能起到預期的加固效果。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊，但不宜將膜拉得過緊，一般要略松一點，但不能在膜底留有氣泡，施工人員要邊施工、邊檢查[3]。因為土工膜比較薄且很輕，鋪好以后，在未鋪好保護層以前，極易被風吹動，所以一次鋪膜面積不宜達大，最好邊鋪膜邊蓋保護層土料。

3.3 保護層及護面

靠土工膜 10cm厚的保護層土料一定要過篩，不允許有粒徑大于6mm以上顆粒，否則易刺破土工膜。保護層土料一定要用夯打密實，保證干容重在1.5以上，并隨時取樣檢驗。

回填保護層及砌筑塊石護面時，一定要輕放，以免撞破土工膜。在塊石護面下面，應鋪填 100mm厚的碎石或礫石墊層，以防止因水位變化，風浪等因素的影響而淘刷土料保護層。干砌塊石采取人工掛線鋪砌，石塊應緊密嵌固，面層塊石個體重量應大于48kg，所有空隙均用小塊石充填。

圖2 復合土工膜的工藝流程

3.4 周邊接界處理

復合土工膜加固使用需對周邊接界進行處理，以免周邊結構受損而影響了土工膜的加固效果。周邊接界處理的要求是將復合土工膜與周邊土體聯結緊密，封堵滲流入口，截斷側向的滲漏路徑，防止滲水進入土工膜底面，形成水泡，在庫水位下降時脹破土工膜[4]。因此周邊接界一定要挖截水槽，并將土工膜埋入槽內，具體布置情況要根據土工膜材質及水庫病險情況而定，這樣能保證水庫病害得到有效的處理。

4 結 論

新時期我國增加了對水利工程項目的投資額度，通過增加項目資金支持以完善各地的水利設施，以保障自然資源的合理調度，以及農業經濟的可持續發展。水庫是蓄積、排放、調控水資源的主要水利設施，必須要注重水庫結構性能的維護工作。施工單位應結合水庫病險狀態，合理地應用復合土工膜進行加固處理，降低水庫結構病害的發生率。

[1]蘇慧峰.我國中小型水庫改建工程的質量管理[J].科技資訊,2008,17(11):12-14

[2]張華芬.新時期復合土工膜技術應用于防滲工程的研究[J].山東水利,2011,19(5):32-34

[3]趙永超.復合土工膜在水庫除險加固工程中的利用價值[J].山東建筑工程學院學報,2002,30(16)：43-45

[4]王成秋.符合土工膜施工工藝及技術流程的試驗分析[J].江西水利科技,2011,20(6):17-18