復(fù)合土工膜在大南湖水庫除險加固工程中的應(yīng)用

姜興培

【摘要】限于當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)社會條件，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，除險加固效果良好。下面僅對復(fù)合土工膜防滲技術(shù)在該水庫除險加固工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)。

2、除險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。由于筑壩時壩基未處理，壩后普遍漏水。通過對大壩的滲流和穩(wěn)定分析，在正常蓄水位時，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，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，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)場原材料質(zhì)量控制、施工操作過程控制、施工完質(zhì)量檢測。

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)場后，隨機(jī)抽取復(fù)合土工膜對其性能指標(biāo)委托指定實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測結(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，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，對于虛焊、漏焊的接縫應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)焊，并對補(bǔ)焊部位進(jìn)行充水檢測，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)效益和社會效益。復(fù)合土工膜防滲技術(shù)具有造價低、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加固的防滲和渠道防滲得到了廣泛的應(yīng)用。