復合土工膜在平原書庫筑壩技術及防滲中的應用

【摘要】文章根據臨澤縣新華水庫中復合土工膜除險加固的施工情況，講解了復合土工膜在一些大壩中關于防滲處理方面的應用。

【關鍵詞】復合土工膜；大壩；防滲設計；施工要求

1、大壩設計

1.1 確定壩型和壩頂的寬度。結合水庫的實際情況再依據大壩設計中相關的規定，可知大部分壩頂得的寬度在2.8米-4.5米之間。

1.2 設計壩體結構。拆除壩腳以上原來的壩坡塊石護面，把壩前雜物和淤泥清除然后用拍板將壩的表面打緊，平整。整平后在壩體砂土上直接壓上土工膜。復合土工膜上設中細砂防護層，防護層厚度為0.2米，在此之上鋪設砂礫石墊層料厚度為0.4米，頂部砌體斜率為1：3的30厘米長的石護坡。在壩體上鋪設的土工膜海拔1408.0米。開挖溝土壤壓力?固方式可以采用頂部的復合土工膜。槽成梯形截面形式，設置和開挖后將土工膜彎曲后壓實。梯形截面的深0.5米，邊坡比為1：0.5，底面的寬為0.5米。選用SN2/PE-16-300-0.3規格的復合土工膜在壩前鋪蓋和壩坡處，也就是兩布一膜，即PE復合土工膜。

將坡腳大壩上游坡的腳下的淤泥及一些雜草進行清理并確定和0.2米厚淤泥表面的粉土和腐殖土的質量，將剩下的淤泥質粉細砂夾腐殖質黏土層進行整理，清除植物根須和表層上的雜物，可以鋪設0.3毫米厚復合土工膜在清基層上，再自上而下鋪設中細砂防護層和砂土保護層在復合土工膜上，厚度分別為0.2米和0.6米，長為10米。將復合土工膜埋到挖掘深度1.5米的地方的后將之填平。

2、設計大壩的防滲處理

針對實際情況，結合現狀壩型及當地建筑材料狀況，壩體結構設計選擇為土工膜鋪蓋防滲方案。土工膜鋪蓋防滲方案具體措施如下：拆除壩坡處的砌石，清除表層雜物及植物根須，坐落在壩坡及距壩底15米內的庫區的地方，整理平整后在設計水位超過0.3毫米厚的位置鋪設復合土工膜，長為10米的水平鋪蓋。壩坡自下而上鋪設中細砂和砂礫石墊層石在復合土工膜上厚度分別為0.2米、0.4米，最上砌筑0.3米厚塊石。從上到下鋪設0.2米的防護層和厚度是0.6米的砂層在水平鋪蓋復合土工膜上。

3、關于復合土工膜的設計方法

3.1 基本材料的準備及選擇。復合土工膜相關因素有下墊層的粗糙度，彈性模量、鋪設范圍內材料允許的最大拉應力，最大水頭以及覆蓋表層上的最大粒徑等，在設計時除了考慮土工膜的厚度主要由水壓力的強度要求還應該要考慮的應用條件有暴露、埋壓、使用壽命、氣候等，確定設計厚度及實際厚度時一定要按國家現行的標準規定。復合土工膜防滲結構組成的三層分別為上層膜基礎、復合土工膜防滲層、保護層。

3.2 基面上的鋪膜過程。依據工程在施工中的實際情況，用拍板將表面打緊，平整。在清理完壩前壤土層上的淤泥和一些雜草雜物之后，整平后將土工膜鋪在在壩體上并用砂土壓上。

3.3 防護層設計。施工時以及運行過程中塑料膜的完好程度與復合土工膜的防滲效果有關，由于復合土工膜是高分子化纖聚合物，故應特別避免陽光直射上一般要鋪防護層，另一方面也可以防止人畜踐踏，動植物的破壞，還可以減少光熱作用。大壩護坡層分為細沙層，砂礫石墊層和干砌筑，并從內到外建立，細砂層，砂礫石墊層，干砌筑的厚度，分別是0.2米，0.4米，0.3米。設置土工膜覆蓋層保護層在大壩的表層。防護層從下面到上面有兩層，上面采用的是砂土料，厚度為0.6米；下層采用的是中細砂，厚度為0.2米，為了防止破壞復合土工膜防護層在回填前應該把較大石塊等其他雜物挑出。

3.4 連接設計復合土工膜。開挖溝槽中土壤壓力錨固方法是在復合土工膜底部和周圍以及粉砂壤土的地基處。槽應該挖掘梯形截面形式，壓實后的土工膜是彎曲形式。梯形截面的深度是1.1米到1.4米，底寬是1米，坡的比例是1：1。

3.5 抗滑槽的設計方法。在設計水位線之上0.5米處設置抗滑槽可以加大膜料與防護層、膜料與壩體之間的摩擦系數，它的結構大小的深度為0.5米，底部寬0.5米，坡1：0.05的比例。可以參考有關大壩護坡層的穩定性分析方法在計算來計算。在K=f/tg時：坡度角α，α=21.8°；f為土工膜和防護層的摩擦系數，在飽和狀態下：f=0.50；在干燥狀態下：f=0.55；K為安全系數。

4、復合土工膜施工步驟

4.1 建復合土工膜。復合土工膜的防滲體系建設是工程中的關鍵。在進行材料的采購、鋪設、接縫、上覆保護層、檢查等施工過程中不能有半點馬虎。

4.2 復合土工膜的焊接。一般先在地面上拼接焊接好，然后再運往需要鋪設，焊接的大壩處的方法可以加快焊接施工的進度和提高焊接的質量，在正式對每條焊縫施焊前，先使用長0.1米，寬0.2米的復合土工膜材料進行焊接試驗，焊縫在看著合格后正式焊接、合格的焊接測試的樣品再用抗拉強度的方法進行測試。可以使用熱焊接方法，搭接縫焊接合格特殊的焊接機，搭接寬約0.1米在焊縫上。

4.3 關于復合土工膜的施工要點

4.3.1 復合土工膜的鋪設不能繃拉過緊，應該力求使其平順，松緊應該適度，復合土工膜之間不留空隙應該與土面密貼。

4.3.2 相鄰復合土工模塊之間可用用搭接或縫接拼接使其拼接。平地搭接之間的寬度可以取0.3米，極坎土或不平地面不能小于0.5米。

4.3.3 應該用可靠方法使其固定，防止滑動。

4.3.4 回填時，壓實過程中不能使用重型機械或振動使其壓實，也不能損壞復合土工膜。

4.4 復合土工膜保護層建設施工步驟。為防止紫外線照射、人畜以及動植物破壞在復合土膜鋪設質量檢查合格以后，壩坡防護層從內到外可以設置中細砂層，干砌筑、砂礫石墊層。其厚度跟前面保持一致。

5、總結

現在，土工膜這種新型防滲材料在我國已廣泛應用于土木工程，環境和水利工程，即使土工膜防滲工程中的應用用很多優點，但是我們也應該清醒的認識到復合土工膜仍是一種新材料，工程土工膜的一些理化性質還有待進一步了解。復合土工膜的使用需要水利工作者的共同努力，土工合成材料的功能和特性及其在工程實踐中的成功應用，吸引了全國各地的相關部門的充分重視，土工合成材料開始應用在一些國家大型重點工程，并獲得巨大的經濟效益和社會效益。