复合土工膜在水库大坝防渗加固中的应用

李海平

【摘 要】本文就复合土工膜在水库大坝防渗加固中的应用进行了探讨，结合相关实例工程，详细论述了复合土工膜在土坝防渗处理中的应用，并提出了一些质量控制的措施，以期能为复合土工膜更好地应用于水库大坝防渗加固工程中提供参考。

【关键词】复合土工膜；水库大坝防渗加固；设计；施工；质量控制

复合土工膜是水库大坝工程中一种新型防渗建筑材料，其具有质量轻、性价比较高、施工便捷、抗老化性强、耐久性好等优点，近二十年来在我国水利工程中得到广泛应用，并取得较好的防渗加固效果和社会经济效益。大坝渗漏是水库工程设计、施工、以及后期运行维护管理中非常重要的问题。因此，采取应用成熟、防渗效果较优越的技术措施对大坝进行防渗加固，确保水库大坝运行的安全，就显得非常有工程实践应用研究意义。

1.工程概况

该水库坝址控制流域的总面积为12.4km2（本次设计），水库总库容184万m3（本次加固后），设计灌溉面积226.67hm2，是一座以灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖等综合利用效益的小（一）型水库。

该水库大坝为粘土斜墙砂壳坝，校核洪水位324.01m、设计洪水位323.18m、正常蓄水位321.00m。最大坝高18m，坝顶高程326.00m，坝顶宽4.5m，坝顶长106.00m。

2.大坝防渗设计

2.1 大坝防渗方案的选定

大坝原初设采用粘土斜墙方案。鉴于坝区20km范围内无合格的粘土料场，交通运输不便，进库公路狭小，路况差以及工程加固进度与安全度汛的迫切要求，经设计单位对大坝设计方案的进一步比选和大坝渗流安全复核，经水利管理单位批准，大坝防渗方案变更为复合土工膜防渗+高压旋喷处理方案。

2.2 复合土工膜+高压旋喷防渗结构设计

2.2.1 复合土工膜规格选择

复合土工膜规格的选择与下垫层平整度、材料允许拉应力、材料弹性模量、铺设范围内的最大水头及覆盖层最大粒径等有关，其厚度设计除考虑主要由水压力要求的强度外，还需考虑暴露、埋压、气候、使用寿命等应用条件，并按国家现行有关标准的规定确定设计厚度及实际厚度。

经综合分析计算，坝坡防渗层采用规格为200g/0.5mm/200g的针刺短线涤纶两布一膜（PE膜），幅宽均为4m。主要技术指标：断裂强力≥16.0kN/m，断裂伸长率为70%，撕破强力≥0.56kN，CBR顶破强力≥2.8kN，垂直渗透系数≤10～12cm/s。

2.2.2 防渗结构设计

本工程坝体防渗加固处理，在上游坝坡高程318.10m以上的防渗均采用复合土工膜（见图1）。复合土工膜防渗结构自上而下依次为防护层、上垫层、防渗层、下垫层、支持层，由于坝体土层为细粒土，整平夯实后可直接铺设土工膜，因此不再设下垫层。上垫层和防护层针对不同部位作了不同处理。坝体马道（318.10m）以上，上垫层采用平均厚度20cm厚的粘土，满足防渗要求；防护层采用10cm厚的砂砾石垫层加10cm厚的C20砼预制块护坡。为了提高坝体的防渗性能，在上游坝坡高程318.10m马道上采用高压旋喷灌浆，详见图1。

2.2.3 复合土工膜与水库库岸周边的连接

复合土工膜防渗斜墙与水库库岸周边的连接，采用库岸挖槽，复合土工膜嵌入现浇砼的方法连接（见图2）。要求连接严密、牢靠，留有伸缩余量，防止因沉陷而使复合土工膜破坏。

3.复合土工膜防渗斜墙的施工

3.1 施工准备

3.1.1 复合土工膜材料质量检测

本工程所用复合土工膜为两布一膜针刺复合土工膜，使用前委托江西应用技术学院实验中心对产品的各项技术指标进行检测，各项指标均符合标准规定和设计要求。

3.1.2 开挖清除原坝表层干砌石及砾石垫层至粘土层

本工程按设计尺寸削坡找平、夯实，为复合土工膜铺设提供工作面。

3.1.3 土工膜场内拼接

为了施工方便，保证拼接质量，复合土工膜应尽量采用宽幅，减少坝坡现场拼接量，施工前应根据复合土工膜幅宽、现场长度需要，在库内专用场地剪裁，并拼接成符合要求尺寸的块体，卷在钢管上，人工搬运到工作面铺设。

3.2 复合土工膜的铺设

复合土工膜的铺设要求在平地先将4m窄幅拼接焊成20m宽幅，然后在坡面自上而下，垂直于坝轴线方向通幅铺设。坡面铺设在坡面验收合格后，从坝顶向下沿垂直于坝轴线方向缓慢展铺到高压旋喷的顶处，并与高压旋喷形成的砼防渗墙相接。

铺设复合土工膜时，应在干燥暖和天气进行。为了便于拼接，防止应力集中，复合土工膜铺设采用波浪形松驰方式，富余度约为1.5%。摊开后及时拉平、拉开；要求复合土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱；施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜；施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。

3.3 复合土工膜的拼接

本工程采用两布一膜复合土工膜。复合土工膜的连接分2个程序进行，即下、上层无纺织布的缝接，中层PE膜的连接。无纺织布的缝接用手提缝纫机、尼龙线进行双道缝接，搭接宽度10cm；PE膜采用焊接工艺连接，焊接工具采用ZPR-210V型自动调温（调速）电热模式双道塑料热合机。

复合土工膜焊接质量的好坏是复合土工膜防渗性能成败的关键，务必做好土工膜的焊接，确保焊接质量。因此，土工膜焊接应由生产厂家派专业技术人员到现场操作、指导和培训，采用土工膜专用焊接设备进行。

焊接工艺：第一幅土工膜铺好后，将需焊接的边翻叠（约60cm宽），第二幅反向铺在第一幅膜上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接10cm。

3.4 复合土工膜的锚固

本工程复合土工膜的锚固有上部与坝顶的锚固和下部与高压旋喷防渗墙的锚固。上部与坝顶锚固：在坝顶路缘石基础底部嵌固足够长度复合土工膜，其结构形式为口宽0.3cm、深0.3cm的三角槽，在槽内夯填土。下部与高压旋喷防渗墙锚固：采用现浇砼连接。

3.5 上覆保护层

上述工序完成后，经质量验收合格，应及时在土工膜上面均匀铺设20cm粘土垫层，找平拍实后垫10cm砂砾石垫层，砌C20砼预制块护坡，详见图2，以防止其在紫外线照射下易老化和其它因素引起的破坏。

4.复合土工膜施工质量控制

复合土工膜的铺设，是该工程施工的关键。本工程施工质量控制包括原材料质量控制、施工操作过程控制、施工完质量检测。

4.1 材料质量控制

结合工程实际及所选复合土工膜的规格，确定复合土工膜的质量标准、几何尺寸，选择生产规模较大、产品质量符合要求的生产厂家进行招标采购。

进场的复合土工膜必须有厂家提供的合格证书，及性能、特性指标和使用说明。复合土工膜进场后，随机抽取复合土工膜，委托江西省赣州理正工程咨询公司对复合土工膜性能指标进行复测，复测结果全部合格。

4.2 施工操作过程控制及质量检测

本工程复合土工膜铺设按照施工组织设计进行。施工人员要求穿平底布鞋或软胶底鞋进行铺设，严禁穿钉鞋以防踩坏土工膜，做到随铺随压，复合土工膜铺设要与保护层铺设相协调。

复合土工膜焊缝质量是拼接关键，在施工中我们加强了接缝检测，检测方法采用现场充水法检漏。

其做法：焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔，将待测段一端封死，另一端插入水针，充水至0.05～0.20MPa，如无水从孔腔漏出，表明焊缝合格，否则要查找原因及时修补。

本工程施工质量检测操作过程：在现场便随时随地检查和抽查。自检合格后提交监理单位、质检部门及甲方联合抽样检查，实行逐段认证签证，对于虚焊、漏焊的接缝应及时进行补焊，并对补焊部位进行充水检测，直至验收合格后，才可以进行下道工序。

5.结语

综上所述，复合土工膜广泛应用于渠道防渗工程。近年来，土工合成材料在土木工程，尤其是在防洪抢险工程中的大量应用及其成效，引起了广大工程技术人员的高度重视。本文结合具体的实例工程，详细论述了复合土工膜在水库大坝防渗加固中的应用，证明了复合土工膜在中小型病险水库除险加固工程中应用具有较好的使用价值，相信在以后复合土工膜在水库大坝中的应用将会越来越广泛。

参考文献

[1]刘强、曹俊烜.复合土工膜在水库大坝防渗中的应用[J].吉林水利.2007（02）.

[2]黄新成.复合土工膜在水库大坝防渗节水工程中的应用[J].科技信息.2012（18）.