复合土工膜在水利工程防渗系统中的应用

潘永波

（山西省张峰水库建设管理局，山西 晋城 048215）

复合土工膜由塑料薄膜与无纺布复合而成，主要应用于土工防渗。塑料薄膜比重小、变形能力强，延伸性及抗冻性能良好，主要用来作复合土工膜的抗渗基材；无纺布延伸性好、抗拉强度高且表面粗糙，有利于与塑料薄膜的复合。复合后膜布结合成为一体，不仅能够提高塑料薄膜的抗穿刺和抗拉性能，而且能够提高复合土工膜及保护层的工作稳定性。

1 工程概况

张峰水库输水总干末端调蓄水池工程位于高平市西南，水池总深11m，工作水深9.5m，坝坡边坡1∶3，水池外部开挖及回填边坡 1∶2.5，占地 10.35hm2，容量48万m3。工程防渗采用圆台型PE复合土工膜，土工膜单位面积质量为800g/m2，膜厚0.4mm。坝坡土工膜下为20cm厚粗砂垫层，膜上为20cm粗砂垫层，20cm碎石过渡层，10cm混凝土预制六棱块防护层；池底土工膜下为30cm粗砂垫层，土工膜上为30cm夯实土，30cm干砌块石防护层。复合土工膜通过膨胀螺栓锚固于混凝土和浆砌石中，形成整体防渗。

2 土工膜施工技术

2.1 施工准备

土工膜铺设在砂垫层上必须保证平整，砂垫层中不得含有杂物且应碾压密实平整，以免破坏土工膜的完整性。

2.2 土工膜铺设

由于土工膜的主要作用为防渗，因此搭接要严格控制，特别是膜的焊接应在湿度低、温度较高的时间进行，并在铺设前进行土工膜的检查，确保无撕裂和褶皱，且表面要保持干净。

土工膜采用20t自卸汽车运至工作面附近，人工运至作业面一次性自上而下滚铺。采用这种方式铺设时要注意土工膜变形的要求，保证自然平顺，一张一弛，使得布膜能够协调受力，避免应力集中导致土工膜损坏。此外，铺设时要保证膜的平整度，要求压平，尤其膜底不能有气泡及杂物存在。若遇到恶劣天气时应停止铺设或做好防护措施，防止撕裂，特别是土工膜轻且薄，极易被大风吹起，因此在未铺好保护层前，不宜大面积铺设。坝坡、池底土工膜留足褶皱及锚固长度，最终锚固于周边浆砌石和混凝土内。

2.3 土工膜搭接

为了保证土工膜搭接面的干燥、清洁，土工膜铺设完成后必须对即将粘结的位置进行清扫，使粘接面保持清洁，确保没有油污、灰尘等脏物。在焊接前，须用手提缝包机对土工膜底层的无纺布进行缝合，然后对自走式热熔双缝焊机进行焊前实验。通过小样焊接实验，确定焊机的行走速度保持在1.5～2.5m/s之间，施焊温度保持在220～300℃，并经现场检验合格后进行正式焊接。在正式焊接前，根据当前气温将焊接设备调整到最佳状态，用电吹风吹净膜面上的脏物，确保PE单膜清洁、平整、无褶皱，且搭接宽度为10cm，焊接双缝宽度为2mm×10mm。将焊缝两端封闭进行密封性测试，在双焊缝之间充气至气压为0.15～0.2MPa，保持1～5min无压降即为密封测试合格。检测完成后用挤压焊接法补填测试时充气的针孔，并将复合土工膜表层的无纺布用手提缝包机进行缝合。在焊接时焊接面不能受到任何拉力并保持2h，禁止搭接的两焊接面相对移动。土工膜要当天铺设当天拼接完成，并及时覆盖，避免土工膜长期暴露受到划破损伤。

3 质量控制

3.1 原材料质量控制

选择正规土工膜生产厂家，复合土工膜进场时要检查其合格证书和使用说明书等是否齐全，必要时对其性能及特性指标进行抽样检查。此外，复合土工膜极易在运输过程中损坏，因此在装卸、运输过程中要避免对土工膜卷材表层受损而影响其功能。

复合土工膜应贮存在不易损坏和方便取用的场所，尤其在运输过程及运抵现场后要妥善保管，避免日晒雨淋影响其使用寿命，且应合理安排运输路径，减少装卸次数。

在铺设土工膜前，应根据方案和工艺要求，将其裁剪整齐，留有足够的搭接宽度。若土工膜焊接后，焊接效果不佳，如出现脱空、扭曲、起皱或鼓包等问题时应及时处理或重新焊接。

3.2 施工过程控制

第一，对垫层料进行检查。要求现场施工人员随时对砂料进行排查，若有不合格料应及时处理，作为废料清理出场。检查重点是垫层料中不能含有碎石等尖锐物质。

第二，铺设要形成有序作业。为保证土工膜适应变形能力，避免局部应力集中或人为受损，铺设要求张弛适度，循序渐进。若在铺设期间遭遇大风天气，对于保护层未施工的土工膜应及时采取防风措施，如用沙袋或软性重物压稳，避免被吹起受损。

第三，避免任何可能引起土工膜损坏的行为。为了保证土工膜的拼接方式及搭接长度满足施工图纸的要求，并按图纸要求设褶皱，作业期间须穿软胶底鞋或平底布鞋，且不准直接在土工膜上卸放混凝土护坡预制块，严禁在土工膜上敲打石料和一切可能引起材料损坏的施工作业。

第四，保证土工膜搭接处的干燥整洁。要求拼接前必须对粘接面进行清扫，粘接面不得有油污、灰尘，以保持搭接面清洁、干燥。

第五，加强接缝检测。复合土工膜焊缝质量尤为关键，其检测主要有2个。一是目测法：主要观察有无漏接、烫损、褶皱及接缝拼接是否均匀等情况；二是采用双焊缝加压检测法，即密封性测试，首先将待测段两端密封，插进气针并充气至0.15～0.2MPa，保持1～5min，真空表无压降则表明不漏，焊缝合格，否则查找原因及时修补。

第六，覆盖与碾压。在完成复合土工膜铺设和拼接后。当回填覆盖层厚度超过20cm后方可安排轻型机械进行碾压，且不允许使用重型或振动碾压机械，否则可能损坏已铺设的土工膜。

4 结语

复合土工膜的防渗效果和耐久性均较好，其作为新型土工防渗材料已在多个水利工程中得到应用。但其施工工艺复杂，施工质量难以保证，因此在施工过程中要形成有序作业，严格按照施工组织设计要求和步骤进行，尤其应控制好焊接质量，避免接缝受损而影响防渗效果。