關于復合土工膜防滲結構設計及施工技術探析

呂杰 侍克斌

摘 要：在工程項目的建設中，復合土工膜被廣泛應用。但是在實際的應用中，很少人會對復合土膜的使用經驗進行總結并將其提升到理性的高度，理論遠遠落后于實踐。文章從復合土工膜的工藝設計與材料特性出發，圍繞復合土膜的防滲結構設計與施工技術展開討論，以期進一步完善復合土膜在工程項目中的理論知識。

關鍵詞：復合土膜；防滲結構；施工技術；工藝設計

在現代的工程項目建設中，尤其是土石壩的建設，復合土膜的防滲性能更好，且成本低廉、施工速度快，因而在土石壩的工程建設中得到廣泛應用。但是，由于我國對于復合土膜在工程中的理論指導知識還不完善，在很大程度上制約了復合土工膜的使用。因此，相關研究人員要不斷加強對復合土工膜在工程建設中使用的理論研究，構建相對完整的理論知識體系，使復合土膜更好地運用到工程項目的建設之中。

一、復合土工膜的定義

土工復合材料，是指將土工膜、土工織物與某些土工合成材料中的兩種或者兩種以上材料組合起來[ 1 ]。這類復合材料能將材料的特性進行有機組合，從而滿足工程的需求。不同的項目工程對土工復合材料的綜合要求不同，因而土工復合材料具有豐富多樣的品種，復合土工膜就是其中之一。復合土工膜就是將土工膜與土工織物復合在一起而成的產品，其中，土工織物包括織造型織物與非織造型織物。在工程建設中，非織造型的針刺土工織物應用次數較多，其單位面積的質量大致為200到600克每平方米。制造復合土工膜有兩種方法：第一，把土工織物和膜共同壓制而成；第二，在土工織物上抹上聚合物，使之形成二層、三層、五層的復合土工膜。

二、復合土工膜的防滲結構工藝設計

1）規格選擇。影響復合土工膜的規格選擇的因素包括下墊層的平整程度、材料的拉應力、彈性模量、覆蓋層的最大粒徑與最大水頭等等。在設計復合土工膜的厚度時，還需要考慮水壓強度、氣候、埋壓條件以及使用壽命等因素，并根據相關法律法規確定復合土工膜的厚度。2）材料選擇。在進行工程選料時，選擇土工膜的依據有：a.力學特性。PE膜與PVC膜的拉伸強度差距無幾，但PE膜和砂的摩擦系數明顯小于PVC膜與砂的摩擦系數。b.可連接性。復合土工膜在應用時需要把幅與幅連接起來，從而形成完整的防滲膜體。PE膜的連接方式僅是加熱熔合，PVC膜還可用特殊粘合劑粘接。c.經濟性。目前兩者價格大致相同，但同等厚度下，PE膜的價格相對較少，而PVC膜的幅寬較大，二者各有優勢。因此，在工程建設中，施工人員要結合工程的具體情況，綜合考慮優缺點，合理選擇復合土工膜。3）防滲結構層的設計。以水壩工程的建設為例，因壩體與底層圖層是細粒土，經過平整夯實后可以直接鋪上復合土工膜，所以可減去下墊層，則其防滲結構層自下而上為支持層、防滲層、上墊層、防護層。4）計算防滲結構的穩定性。在實際的工程項目建設中，施工人員要充分了解工程建設情況與外部環境，根據坡度的差異性與水流等情況進行核算[ 2 ]，計算復合土工膜的抗滑穩定安全系數K=f/tga（f=上墊層和復合土工膜的摩擦系數，a=壩體坡度的坡角）。

三、防滲斜墻的設計施工工藝

（一）施工準備

1）檢測復合土工膜的材料的各項指標質量，確保其符合設計標準。2）保證坡面的平整性、密實性與光滑程度，經驗收合格后才能鋪設土工膜。3）盡可能采用寬幅的復合土工膜，根據實際情況“量體裁衣”。

（二）鋪設方法

在平地將4米窄幅焊接成20米寬幅，沿坡面從上至下，垂直壩體軸線的方向進行鋪設。經驗收合格后，從壩堤頂部向堤腳沿垂直展鋪，于坡腳的齒槽外頂處和庫底的土工膜相接。驗收后，從齒槽外頂展鋪至庫內25米處。在鋪設復合土工膜時，應選在干燥、暖和的天氣，采取波浪形的松弛鋪設方式，使富余度在1.5%左右。施工人員要及時拉平復合土工膜使之無褶皺，發現損壞的復合土工膜，應及時修補。

（三）焊接

1）試焊。為保證焊接質量，施工人員應進行復合土工膜的試焊。試焊樣品長度應在1 米以上，且需綜合考慮試焊當天的溫度與環境[ 3 ]。通過試焊，施工人員可以合理調整正式焊接時的施工狀態，進而確定焊接復合土工膜的溫度、速度與壓力。試焊結束后，檢測焊接樣品的質量是否合格，若達不到要求，需重新進行試焊，直到符合焊接規范。2）焊接準備工作。運用熱合焊機進行焊接。在焊接前，施工人員應先鋪設好第一幅復合土工膜，并翻疊需焊接的邊，翻疊的寬約為0.6米，再將第二幅鋪在第一幅上，調整二者焊接的邊緣走向，使其搭接長度為0.1 米。在焊接前，要將土工膜上附著的雜物清理干凈，確保膜體表面的整潔性。3）雙縫熱合焊接。檢查土工膜間的搭接寬度。在焊接前，嚴格清理土工膜表面的灰塵、污物和水分，確保膜面的干燥、清潔。4）擠壓熔焊機焊接。雙縫熱合焊接主要是用于復合土工膜的長直焊縫；而非長直焊縫、局部修補與加強處理等則用熱熔擠壓進行焊接。焊接時，應將機頭對準接縫處，避免出現焊偏、滑焊和跳焊的情況。施工人員應根據當天的氣溫及時冷卻處理焊縫；擠壓熔焊被迫中斷時，應逐漸減少焊條的擠出量，不能突然中斷土工膜的焊接工作。

（四）錨固

錨固可分為上部和壩頂的錨固，庫底和防滲鋪蓋的錨固，鋪設時復合土工膜應貼緊溝內側，并于溝槽內填土。

四、結語

與傳統防滲材料相比，復合土工膜具有防滑效果佳、抗穿透力強和表面摩擦力較大的優點，因而在施工中被廣泛應用。在施工時，要科學設計，嚴把質量關。施工時要細心檢查基面，保證基面的平整程度。同時要加強對復合土工膜的保護，避免造成損傷，并嚴格按照相關規定施工，保證施工質量。

參考文獻：

[1] 姜曉楨，束一鳴.高面膜堆石壩防滲結構受力變形數值分析方法——高面膜堆石壩關鍵技術（四）[J].水利水電科技進展，2015，01（34）：23-28.

[2] 張貴金，潘燁，彭春雷，陳安重，楊松林.松軟地層防滲灌漿帷幕結構性狀實驗研究[J].工程地質學報，2015，03（22）：526-532.