復(fù)合土工膜在大南湖水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用

姜興培

【摘要】限于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件，水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，配套設(shè)施不夠完善。經(jīng)過40多年的運(yùn)用，工程建筑物老化，存在工程隱患，危及水庫安全并影響正常效益的發(fā)揮。2002年8月，經(jīng)水利部大壩安全管理中心核查為三類壩，水庫為病險(xiǎn)庫

【關(guān)鍵詞】復(fù)合土工膜；加固工程

1、工程概況

新疆哈密市大南湖水庫位于新疆維吾爾自治區(qū)哈密市南湖鄉(xiāng)，距哈密市城區(qū)約26公里，是一座以灌溉為主兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖為一體的綜合性的注入式平原中型水庫。水庫總庫容2100萬m3，死庫容400萬m3，興利庫容1800萬m3。水庫于1959年開工建設(shè)，1962年開始蓄水運(yùn)行。水庫壩長約3636m，主壩約2636m，副壩約1000m。主壩壩型為粘土均質(zhì)壩，最大壩高8m，上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1。水庫下游現(xiàn)有耕地12000畝，農(nóng)作物以哈密瓜和棉花為主，是哈密主要哈密瓜產(chǎn)地。水庫對(duì)下游農(nóng)業(yè)灌溉、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善起著十分重要的作用。該水庫除險(xiǎn)加固工程于2005年3月開工，現(xiàn)已蓄水運(yùn)行11年。從運(yùn)行情況來看，除險(xiǎn)加固效果良好。下面僅對(duì)復(fù)合土工膜防滲技術(shù)在該水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)。

2、除險(xiǎn)加固防滲方案的選擇

該水庫大壩土體密實(shí)度較差，大壩滲漏嚴(yán)重。由于筑壩時(shí)壩基未處理，壩后普遍漏水。通過對(duì)大壩的滲流和穩(wěn)定分析，在正常蓄水位時(shí)，大壩的滲流穩(wěn)定性不滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。必須對(duì)大壩進(jìn)行防滲處理。根據(jù)工程特點(diǎn)及地質(zhì)條件，提出了兩種防滲方案。方案一：采用復(fù)合土工膜壩基垂直防滲和壩坡平面防滲相結(jié)合的方法進(jìn)行加固處理。方案二：采用垂直塑性混凝土防滲墻的方法進(jìn)行防滲加固。

3、復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 復(fù)合土工膜規(guī)格的選擇。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。本工程復(fù)合土工膜規(guī)格選用為200g/0.5mm/200g的針刺短線滌綸兩布一膜（PE膜），幅寬均為5m。PE膜土工膜物理力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)符合相應(yīng)要求。

3.2 復(fù)合土工膜防滲體結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)。一般復(fù)合土工膜防滲土石壩工程中，復(fù)核土工膜防滲結(jié)構(gòu)自上而下依次為防護(hù)層、反濾層、上墊層、保護(hù)層、防滲層（復(fù)合土工膜）、下墊層、支持層（壩坡）。該工程自上而下依次為厚15cmC20現(xiàn)澆砼板防護(hù)層、0.5mmPE兩布一膜防滲層、支持層（壩坡）。

4、復(fù)合土工膜與水庫建筑物輸水洞周邊的連接

復(fù)合土工膜防滲斜墻與水庫輸水洞剛性建筑物的連接，要求連接嚴(yán)密、牢靠，留有伸縮余量，防止因建筑物沉陷而使復(fù)合土工膜破壞。復(fù)合土工膜與輸水洞及閘井連接時(shí)，首先在砼面上間隔20cm打孔，安裝膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復(fù)合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復(fù)合土工膜固定。為防止螺栓、壓條銹蝕，在螺栓和鋼板壓條上刷三層防銹漆。

5、復(fù)合土工膜防滲工程施工

5.1 施工流程。施工流程為：壩坡調(diào)整及坡面平整→截滲槽開挖→復(fù)合土工膜鋪設(shè)及連接→回填截滲槽→現(xiàn)澆混凝土保護(hù)層→驗(yàn)收。

5.2 施工工藝和要求

5.2.1 壩坡調(diào)整及壩坡面平整。要求做到壩坡面平整，無尖銳物。施工時(shí)要排空水庫，清除淤泥、亂石、雜草、雜物、樹根、竹根等，按設(shè)計(jì)壩坡削坡翻松整修并嚴(yán)格整平坡面，夯實(shí)基面，同時(shí)要妥善處理好壩坡塌坑、裂縫等，開挖壩腳截滲槽至不透水層，設(shè)重力礅或擋土墻將膜料壓入基底。

5.2.2 復(fù)合土工膜鋪設(shè)。壩坡面處理完畢，并經(jīng)驗(yàn)收合格后，再將復(fù)合土工膜卷材自上而下沿坡面徐徐展放至壩趾，四周邊緣要展平。鋪設(shè)時(shí)不要拉得太緊，使其處于自然狀態(tài)。為適應(yīng)變形，宜留出必須的放松量（大約1.5%-5%）置成波紋狀折皺。鋪膜完畢后應(yīng)仔細(xì)檢查，接頭是否符合要求，膜面是否有破漏等，否則應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)補(bǔ)救措施，直至合格后才能回填保護(hù)層。

5.2.3 土工膜連接。土工膜均以卷材的形式出廠的，受生產(chǎn)設(shè)備限制和便于運(yùn)輸和存放，出廠的土工膜長度和寬度均有一定的限制。一般長度約50m一卷，寬度2-6m，實(shí)際施工中，接縫是不可避免的。土工薄膜的連接是施工的關(guān)鍵工序。現(xiàn)場(chǎng)土工膜的連接有搭接、粘接和焊接。其中粘接和焊接的效果較好，大面積拼接一般用焊接，局部拼接才用粘接，應(yīng)注意太薄的聚乙烯（PE）膜經(jīng)加熱要燒壞，故不能用焊接。

5.2.4 保護(hù)層澆注。復(fù)合土工膜上設(shè)混凝土保護(hù)層（即護(hù)坡）。保護(hù)層的作用是保護(hù)復(fù)合土工膜，防止風(fēng)浪沖刷，風(fēng)沙的吹蝕，人和機(jī)械的損壞，冰凍的破壞紫外線的照射，風(fēng)力的掀動(dòng)，以及防止因膜下水壓力而使膜浮起等作用。

6、復(fù)合土工膜施工質(zhì)量控制

復(fù)合土工膜的鋪設(shè)，是該工程施工的關(guān)鍵。施工質(zhì)量控制包括材料采購、進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)量控制、施工操作過程控制、施工完質(zhì)量檢測(cè)。

6.1 材料采購。結(jié)合工程實(shí)際及所選復(fù)合土工膜的規(guī)格，確定復(fù)合土工膜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、幾何尺寸，選擇生產(chǎn)規(guī)模較大、產(chǎn)品質(zhì)量符合要求的生產(chǎn)廠家進(jìn)行招標(biāo)采購。

6.2 原材料質(zhì)量控制。進(jìn)場(chǎng)的復(fù)合土工膜必須有廠家提供的合格證書，性能及特性指標(biāo)和使用說明書。復(fù)合土工膜進(jìn)場(chǎng)后，隨機(jī)抽取復(fù)合土工膜對(duì)其性能指標(biāo)委托指定實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)結(jié)果全部合格。

6.3 施工操作過程控制。復(fù)合土工膜鋪設(shè)前編好施工組織設(shè)計(jì)，說明鋪設(shè)方法和技術(shù)措施，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后方使用，施工人員均應(yīng)穿平底布鞋或軟膠底鞋進(jìn)行鋪設(shè)，嚴(yán)禁穿釘鞋以防踩壞土工膜，做到隨鋪隨壓，復(fù)合土工膜鋪設(shè)要與保護(hù)層鋪設(shè)相協(xié)調(diào)。拼接中復(fù)合土工膜焊縫質(zhì)量是拼接關(guān)鍵，施工中尤其要加強(qiáng)接縫檢測(cè)，該工程采用充氣法檢查焊縫質(zhì)量，自檢合格后提交監(jiān)理單位、質(zhì)檢部門及甲方聯(lián)合抽樣檢查，實(shí)行逐段認(rèn)證簽證，對(duì)于虛焊、漏焊的接縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊，并對(duì)補(bǔ)焊部位進(jìn)行充水檢測(cè)，直至驗(yàn)收合格后，才可以進(jìn)行。

7、結(jié)束語

該工程在近11年使用中，未出現(xiàn)異常情況，并已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。復(fù)合土工膜防滲技術(shù)具有造價(jià)低、施工工藝簡單、設(shè)備少、施工速度快、防滲性能好且能適應(yīng)壩體變形、耐腐蝕、不怕鼠、白蟻破壞等優(yōu)點(diǎn)，在我區(qū)水利工程特別是中小型水庫除險(xiǎn)加固的防滲和渠道防滲得到了廣泛的應(yīng)用。