復合土工膜在大南湖水庫除險加固工程中的應用

姜興培

【摘要】限于當時的經濟社會條件，水庫設計標準低，配套設施不夠完善。經過40多年的運用，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揮。2002年8月，經水利部大壩安全管理中心核查為三類壩，水庫為病險庫

【關鍵詞】復合土工膜；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哈密市南湖鄉，距哈密市城區約26公里，是一座以灌溉為主兼顧水產養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，1962年開始蓄水運行。水庫壩長約3636m，主壩約2636m，副壩約1000m。主壩壩型為粘土均質壩，最大壩高8m，上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1。水庫下游現有耕地12000畝，農作物以哈密瓜和棉花為主，是哈密主要哈密瓜產地。水庫對下游農業灌溉、經濟發展和生態環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，現已蓄水運行11年。從運行情況來看，除險加固效果良好。下面僅對復合土工膜防滲技術在該水庫除險加固工程中的應用情況進行總結。

2、除險加固防滲方案的選擇

該水庫大壩土體密實度較差，大壩滲漏嚴重。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定分析，在正常蓄水位時，大壩的滲流穩定性不滿足設計和規范要求。必須對大壩進行防滲處理。根據工程特點及地質條件，提出了兩種防滲方案。方案一：采用復合土工膜壩基垂直防滲和壩坡平面防滲相結合的方法進行加固處理。方案二：采用垂直塑性混凝土防滲墻的方法進行防滲加固。

3、復合土工膜防滲結構設計

3.1 復合土工膜規格的選擇。復合土工膜規格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應力、材料彈性模量、鋪設范圍內的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關，土工膜厚度設計除應考慮主要由水壓力要求的強度外，尚應考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應用條件，并按國家現行有關標準的規定確定設計厚度及實際厚度。本工程復合土工膜規格選用為200g/0.5mm/200g的針刺短線滌綸兩布一膜（PE膜），幅寬均為5m。PE膜土工膜物理力學性能指標應符合相應要求。

3.2 復合土工膜防滲體結構層設計。一般復合土工膜防滲土石壩工程中，復核土工膜防滲結構自上而下依次為防護層、反濾層、上墊層、保護層、防滲層（復合土工膜）、下墊層、支持層（壩坡）。該工程自上而下依次為厚15cmC20現澆砼板防護層、0.5mmPE兩布一膜防滲層、支持層（壩坡）。

4、復合土工膜與水庫建筑物輸水洞周邊的連接

復合土工膜防滲斜墻與水庫輸水洞剛性建筑物的連接，要求連接嚴密、牢靠，留有伸縮余量，防止因建筑物沉陷而使復合土工膜破壞。復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、復合土工膜防滲工程施工

5.1 施工流程。施工流程為：壩坡調整及坡面平整→截滲槽開挖→復合土工膜鋪設及連接→回填截滲槽→現澆混凝土保護層→驗收。

5.2 施工工藝和要求

5.2.1 壩坡調整及壩坡面平整。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，按設計壩坡削坡翻松整修并嚴格整平坡面，夯實基面，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，設重力礅或擋土墻將膜料壓入基底。

5.2.2 復合土工膜鋪設。壩坡面處理完畢，并經驗收合格后，再將復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。鋪設時不要拉得太緊，使其處于自然狀態。為適應變形，宜留出必須的放松量（大約1.5%-5%）置成波紋狀折皺。鋪膜完畢后應仔細檢查，接頭是否符合要求，膜面是否有破漏等，否則應及時采取相應補救措施，直至合格后才能回填保護層。

5.2.3 土工膜連接。土工膜均以卷材的形式出廠的，受生產設備限制和便于運輸和存放，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，實際施工中，接縫是不可避免的。土工薄膜的連接是施工的關鍵工序。現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，應注意太薄的聚乙烯（PE）膜經加熱要燒壞，故不能用焊接。

5.2.4 保護層澆注。復合土工膜上設混凝土保護層（即護坡）。保護層的作用是保護復合土工膜，防止風浪沖刷，風沙的吹蝕，人和機械的損壞，冰凍的破壞紫外線的照射，風力的掀動，以及防止因膜下水壓力而使膜浮起等作用。

6、復合土工膜施工質量控制

復合土工膜的鋪設，是該工程施工的關鍵。施工質量控制包括材料采購、進場原材料質量控制、施工操作過程控制、施工完質量檢測。

6.1 材料采購。結合工程實際及所選復合土工膜的規格，確定復合土工膜的質量標準、幾何尺寸，選擇生產規模較大、產品質量符合要求的生產廠家進行招標采購。

6.2 原材料質量控制。進場的復合土工膜必須有廠家提供的合格證書，性能及特性指標和使用說明書。復合土工膜進場后，隨機抽取復合土工膜對其性能指標委托指定實驗中心進行復測，復測結果全部合格。

6.3 施工操作過程控制。復合土工膜鋪設前編好施工組織設計，說明鋪設方法和技術措施，經監理批準后方使用，施工人員均應穿平底布鞋或軟膠底鞋進行鋪設，嚴禁穿釘鞋以防踩壞土工膜，做到隨鋪隨壓，復合土工膜鋪設要與保護層鋪設相協調。拼接中復合土工膜焊縫質量是拼接關鍵，施工中尤其要加強接縫檢測，該工程采用充氣法檢查焊縫質量，自檢合格后提交監理單位、質檢部門及甲方聯合抽樣檢查，實行逐段認證簽證，對于虛焊、漏焊的接縫應及時進行補焊，并對補焊部位進行充水檢測，直至驗收合格后，才可以進行。

7、結束語

該工程在近11年使用中，未出現異常情況，并已取得了顯著的經濟效益和社會效益。復合土工膜防滲技術具有造價低、施工工藝簡單、設備少、施工速度快、防滲性能好且能適應壩體變形、耐腐蝕、不怕鼠、白蟻破壞等優點，在我區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用。