复合土工膜在陡河大堤防渗工程中的应用

许梦阳

陡河介于滦河、蓟运河两水系之间，上游分为东西两支。东支为管河，西支为泉水河，两河于唐山市开平区双桥附近注入陡河水库，水库以下始称陡河。近年随着环城水系工程的实施，南外环桥下游以上河道已进行高标准综合整治，南外环桥下游至丰南侯边庄段尚未治理。目前，该段河道两岸无防护措施，局部堤身有坍塌现象，大堤抗洪能力较差，堤基透水性较强，堤基渗透稳定存在问题。根据对大堤稳定计算的结果，陡河大堤堤基渗透坡降大于允许渗透坡降，须进行大堤防渗加固处理，以保证防洪安全。为了提高河道大堤的防洪能力，在堤防防渗工程中采用复合土工膜进行综合治理。

1. 复合土工膜的优点

复合土工膜是将土工膜和土工织物（多用非织造针刺土工织物）复合在一起的产品。广泛运用于水利水电工程、铁路、公路工程、隧道工程、垃圾处理厂、建筑工程等现代建设工程中。选用土工膜进行堤身防渗具有多方面的优点：防渗效果好，优于其他防渗材料；适应性强，具有良好的柔性、延展性和抗拉能力，能适应渠道可能发生的冻胀和沉陷等；重量轻，用量少，运输量小，造价相对降低；施工期延长，即使在寒冷的气候条件下也可以施工。

2. 复合土工膜的应用情况

2.1 工程设计

本工程区内堤基地质分两种：一种是单一的砂性土结构；另一种是上部为黏性土，下部为砂性土的双层结构，老堤身填筑不均一，中细砂层渗透系数为2.5×10-3cm/s，基础砂砾层渗透系数为3.4×10-2cm/s。地基渗透是主要问题，堤身土质成分混杂，整体上质量较差，尤其是粉砂层易发生渗透变形，为了防止堤基渗漏，在堤身稳定安全，迎水坡排水孔可迅速通畅排渗的情况下，于堤段坡脚处设置3.0m宽水平防冲格宾石笼，格宾石笼厚30cm，下设10cm厚碎石垫层；本工程设计复合土工膜直接铺在迎水面上，上部铺10cm厚碎石垫层，表层为30cm厚格宾石笼。复合土工膜下端伸入水平护脚内50cm，上端折入夯实的土方内100cm；水平护脚与迎水坡复合土工膜连接在一起，形成一道防渗帷幕。

2.2 复合土工膜的选用

一是土工膜的耐久性。土工膜具有良好的隔水和适应变形的能力，是理想的防渗材料，但其使用年限是最令人担心的问题。通过大量的调研和资料查询，埋在地下的土工膜，受阳光紫外线、以及空气中氧的作用较小，故寿命可大大延长，用于地下防渗加固工程，其耐久性可满足本工程要求。

二是土工膜厚度的确定。土工膜厚度计算采用半经验公式：

t=0.135E1/2pd[σ]3/2

式中：

E—土工膜弹性模量，30℃的值E=0.32MPa；

p—土工膜承受的最大水压力，p=0.08MPa；

d—与土工膜接触的土砂卵石的最大粒径，d=10mm；

[σ]—土工膜容许应力，30℃的值，[σ]=2.4MPa。

经计算t=0.016mm。

尽管用公式计算所需土工膜厚度较薄，但在实际施工时，适当考虑人为的机械拉力和厂家生产时厚度太薄易产生局部“麻眼”影响防渗效果等原因，根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）的要求，对于水头较低的堤防工程，防渗土工膜最小不得薄于0.3mm，本工程土工膜厚度选定0.3mm。

2.3 应用效果

本工程从整个施工过程看，当降雨较多时，岸坡集中排水处也较多，基础面清理后铺设复合土工膜，水流从复合土工膜上通过，避免了由于水流集中形成的冲沟及雨淋沟等现象发生，节省了工程量。复合土工膜不仅防渗效果显著，而且施工工艺简单易行，干扰小，工效高，进度快，确保工程汛前完成，安全渡汛，产生了良好的经济效益、社会效益和生态效益。

3. 经验和建议

通过近几年的防渗工程设计和施工实践，复合土工膜在堤坝防渗方面有着广阔的前景和推广价值。大力推广新材料、新设备、新工艺，加大水利工程的科技含量，不仅是提高工程质量的重要方法，也是减少工程投资的有效途径。

目前，我国水利建设事业方兴未艾，复合土工膜的应用规模日益扩大，但应用中的技术改进有待进一步加强，如何把土工膜“用对，用好和用精”，也需要不断实践研究。因此，提出以下建议：一是以国家的有关规范为设计依据，做好工程设计前的测量、勘测及调查工作，对设计中需要的数据要以试验和测量结果为准。二是对于不同地层，土工膜厚度的选取应满足施工及计算要求，对于规范中规定的土工膜厚度在低水头挡水建筑物中的应用有待进一步探讨。三是复合土工膜防渗是一种新材料、新工艺，防渗工程属于隐蔽工程，必须要有一支经过培训、责任心强、质量意识高的施工队伍，施工单位要严格“三检制”。四是应注意探索复合土工膜在实际使用中，由于荷载的变化而引起的各项性能的变化，从而提高设计质量。