土工合成材料在水利工程防滲中的應(yīng)用

王　敏　孫亞東（邯鄲市水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，河北 邯鄲 056001）

土工合成材料在水利工程防滲中的應(yīng)用

王敏孫亞東
（邯鄲市水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，河北 邯鄲 056001）

摘要：土工合成材料是一種新型的建筑工程材料，目前被廣泛應(yīng)用于公路建設(shè)，鐵路工程，水利工程施工，搶險(xiǎn)救災(zāi)等各個(gè)領(lǐng)域。它的原料比較復(fù)雜，是由合成纖維、合成橡膠、塑料等人工合成的聚合物和玻璃纖維等制成的。它放置在土體內(nèi)部、表層或各層土體之間，起到保護(hù)土體、防滲和提高土體強(qiáng)度的作用，可以對工程質(zhì)量和工程壽命起到一定的改善作用。在水利工程中主要發(fā)揮其防滲的功能。具體應(yīng)用在堤壩的防滲斜墻或垂直防滲心墻，透水地基上堤壩的水平防滲鋪蓋和垂直防滲墻、混凝土壩和土壩的防滲體、渠道的襯砌防滲和施工圍堰的防滲等諸多方面。本文對土工合成材料在水利工程防滲中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，介紹了復(fù)合土工膜在壩體防滲施工中的施工方法和施工過程中應(yīng)注意到的一些問題。

關(guān)鍵詞：土工合成材料；水利工程；防滲；應(yīng)用

土工合成材料的類型可分為土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料和土工特種材料幾種，主要有過濾、排水、隔離、加強(qiáng)、抗拉、防護(hù)、防滲、防護(hù)等功能。優(yōu)點(diǎn)是自身重量輕、容易搬運(yùn)裝卸、材料強(qiáng)度高、有耐腐蝕性、運(yùn)輸方便和價(jià)格便宜等。其中土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料在水利工程使用較多。土工織物分為有紡?fù)凉た椢锖蜔o紡?fù)凉た椢飪煞N類型，其中，針刺無紡?fù)凉た椢锏奶攸c(diǎn)孔隙率高，滲透性好，排水性能優(yōu)越，可以作為排水反濾設(shè)施應(yīng)用在大壩工程。土工膜的特點(diǎn)是成本低，防滲性好，但其CBR頂破強(qiáng)度較低，可用在壩基垂直防滲等防滲要求不高的施工部位。復(fù)合土工材料是將兩種或幾種土工合成材料組合起來，集聚了各種土工材料的優(yōu)點(diǎn)。常用的復(fù)合土工膜就是由土工織物、土工膜、土工織物三層組成，既能防滲又能排水，是一種理想的土工材料，被廣泛應(yīng)用在水利工程壩體防滲中。

復(fù)合土工膜的防滲效果好壞兩個(gè)主要影響因素就是它的的力學(xué)指標(biāo)和拼接時(shí)接縫的質(zhì)量。復(fù)合土工膜根據(jù)需要有一布一膜、兩布一膜、三布一膜等產(chǎn)品，實(shí)際施工中是根據(jù)復(fù)合土工膜所承受的水壓力和下墊層來計(jì)算選擇的。一般情況要對廠家生產(chǎn)出來成卷的的土工膜進(jìn)行焊接拼接，拼接的接縫的質(zhì)量是防滲性能和抗拉強(qiáng)度的關(guān)鍵，在施工時(shí)嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行。

一、復(fù)合土工膜的鋪設(shè)技術(shù)

復(fù)合土工膜在鋪設(shè)前先進(jìn)行下墊層無砂混凝土的施工，然后將壩坡進(jìn)行整形，再按照擬定的防滲結(jié)構(gòu)鋪設(shè)復(fù)合土工膜。在壩的上游壩面鋪設(shè)復(fù)合土工膜可以采用順鋪和橫鋪兩種方式，既一種順著壩軸線方向，一種垂直壩的軸線方向。鋪設(shè)時(shí)土工膜應(yīng)自下而上進(jìn)行，表面平順，松緊適度，適當(dāng)留有大約1.5%的余幅，以免受拉過緊，土工膜遭到破壞。上游坡面處可設(shè)幾道抗滑槽，復(fù)合土工膜在抗滑槽上端應(yīng)折疊50cm左右來作為伸縮余量。

為了保證復(fù)合土工膜與周邊連接可靠，可采用混凝土槽固結(jié)連接，在連接完成后，必須進(jìn)行水壓試驗(yàn)，觀察連接處是否滲水，如不發(fā)生滲漏在進(jìn)行下一步施工。復(fù)合土工膜與防滲墻、趾板及防浪墻的連接可采用膨脹螺栓或扁鐵進(jìn)行錨固，為了保證復(fù)合土工膜具有一定伸縮能力，在周邊均設(shè)伸縮節(jié)。

二、復(fù)合土工膜的焊接

復(fù)合土工膜鋪設(shè)完成后的下道工序是焊接拼接，拼接方法一般采用熱熔焊法，該方法采用自走式雙縫熱熔焊縫機(jī)焊接，此焊機(jī)焊接的焊縫優(yōu)勢是焊縫抗拉強(qiáng)度高，焊接質(zhì)量一般較好。這種焊機(jī)焊接溫度和焊機(jī)行走速度都是可調(diào)的，主要根據(jù)膜的材料種類，膜的厚度和環(huán)境溫度進(jìn)行。拼接時(shí)可先在現(xiàn)場試拼接，待焊接質(zhì)量穩(wěn)定后再進(jìn)行正式焊接操作。為了加快焊接施工進(jìn)度和改善焊接質(zhì)量，也可先提前拼接焊好，然后再運(yùn)到壩面鋪設(shè)，拼接，每條焊縫正式施焊前，也要先進(jìn)行試焊，目測焊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)度試驗(yàn)。

復(fù)合土工膜焊接完成后，對焊縫的質(zhì)量要進(jìn)行檢測。首先目測焊縫是否有漏焊，接縫處是否有燙傷損壞，拼接的土工膜是否平整均勻等。目測合格后再采用真空法或充氣法進(jìn)行最終質(zhì)量檢測及評定。土工膜還需要按頻率抽樣做拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，頻率是約1000m2抽取一次樣品，試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)要求焊縫強(qiáng)度高于母材強(qiáng)度的80%，且試樣不在接縫處斷裂，否則判定接縫質(zhì)量不合格。對于出現(xiàn)質(zhì)量不合格的焊縫可進(jìn)行補(bǔ)焊，重新試驗(yàn)，直至合格為止。為了保護(hù)土工膜，土工膜表面的無紡布可采用手提縫紉機(jī)縫合。

在施工時(shí)為了防止土工膜在壩面上滑動(dòng)，每隔3m~5m在無砂混凝土表面刷兩道熱瀝青，將復(fù)合土工膜粘結(jié)，既不影響透水效果又能增大抗滑阻力，效果很好。

三、施工中應(yīng)注意的問題

1 復(fù)合土工膜在運(yùn)輸、貯存過程中應(yīng)注意保護(hù)，不得污染，破損，被雨淋，火烤，不得被酸堿等腐蝕，不得長期陽光暴曬或直立存放，進(jìn)場應(yīng)先抽樣檢驗(yàn)。

2 復(fù)合土工膜在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)力求平整順直，松緊合適，復(fù)合土工膜應(yīng)與土面之間貼密實(shí)，不得有空隙，鋪設(shè)人員不得穿硬底鞋操作。

3 為了減少接縫，應(yīng)盡量采用寬幅，接縫應(yīng)盡量與最大拉力方向平行。相鄰兩塊復(fù)合土工膜之間拼接可采用搭接或縫接，搭接寬度要符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，不平整地方在鋪設(shè)時(shí)搭接寬度應(yīng)適當(dāng)增大。

4 坡面鋪設(shè)時(shí)應(yīng)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(dòng)。

結(jié)語

防滲土工合成材料，雖然施工方便，技術(shù)簡單，但是施工時(shí)還會遇到一些其他問題：如土工合成材料經(jīng)常會被土體中混雜的石塊或堅(jiān)硬物刺壞；由于土工膜在土體中缺少束縛和支持，在水壓和土壓作用下容易被鼓破；土工薄膜在受到下層氣體或液體向上頂托的集中應(yīng)力時(shí)也會產(chǎn)生破壞；鋪設(shè)在支撐土體和混凝土面板之間的土工膜因?yàn)槭艿綔囟?、重力、土的位移、浪擊和水位等變化因素的影響，也會發(fā)生滑動(dòng)，導(dǎo)致薄膜拉伸、撕裂強(qiáng)度超過允許值，造成失穩(wěn)滑動(dòng)。因此必須要重視土工材料的鋪設(shè)工藝，嚴(yán)格按照鋪設(shè)方法進(jìn)行施工，盡量減少問題的發(fā)生，才能保證工程量，確實(shí)達(dá)到應(yīng)用土工材料進(jìn)行防滲的作用。

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