◎ 向文俊　四川省南充市南部縣水務(wù)局

復(fù)合土工膜在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的應(yīng)用方法

◎ 向文俊四川省南充市南部縣水務(wù)局

復(fù)合土工膜技術(shù)具有施工工期短、施工簡(jiǎn)單方便、施工造價(jià)低、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固。本文以實(shí)際工程為例，對(duì)復(fù)合土工膜在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的應(yīng)用措施進(jìn)行探討。

復(fù)合土工膜 小型水庫(kù)除險(xiǎn) 防滲

1.案例介紹

某小(二)型水庫(kù)修建于1968年，主要用于水利灌溉，主要建筑物包括溢洪道、放水涵管、大壩等，水庫(kù)大壩為土質(zhì)，壩頂高程450.0米，壩長(zhǎng)92.5米，最大壩高9.5米，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，大壩出現(xiàn)了安全隱患，由于壩體受風(fēng)浪影響，在正常蓄水過(guò)程中壩體滲流坡降值超出了最大允許值，壩后出現(xiàn)多處漏水點(diǎn)，需要對(duì)大壩進(jìn)行加固防滲處理。

2.比較選擇合理的施工方案

2.1方案一：壩坡護(hù)面結(jié)合壩體灌漿

對(duì)原壩上游壩坡護(hù)面，清理壩坡雜物和草皮及淤泥層，在原壩體清基面上鋪設(shè)砂礫石層20.0～30.0cm以調(diào)平壩坡面, 坡度是1∶2.25～1∶2.5、砂礫石層上鋪設(shè)厚30cm塊石護(hù)坡層。根據(jù)壩體滲漏情況沿壩軸線進(jìn)行劈裂式灌漿。灌漿孔深入壩基不小于2.0m，其中，主河槽壩段布置3排灌漿孔（主河槽壩段壩長(zhǎng)50m），其余壩段設(shè)置一排灌漿孔。灌漿孔孔距2.0m，按分段、分序的方式進(jìn)行壩體劈裂式灌漿，該方案中塊石護(hù)坡層起加固壩坡的作用，壩體灌漿起壩體防滲及壩體加固的作用。

2.2方案二：鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲結(jié)合預(yù)制砼面板護(hù)面

首先清理原壩體表層的雜質(zhì)和草皮，在原壩體清基面上直接鋪蓋二布一膜土工布（即復(fù)合土工膜），個(gè)別地方土工膜下鋪設(shè)10cm砂墊層，之后在復(fù)合土工膜上鋪設(shè)砂礫石保護(hù)層，厚度為20cm，最后鋪設(shè)厚度為10.0cm，坡度比是1∶2.25的預(yù)制C20砼面板護(hù)坡層。對(duì)于壩腳的復(fù)合土工膜鋪設(shè)，首先要清理壩腳前庫(kù)區(qū)的淤泥以及天然淤泥質(zhì)粉細(xì)砂加腐殖質(zhì)黏土層上的雜質(zhì)和草皮，之后壓實(shí)黏土層，開(kāi)挖齒槽，將復(fù)合土工膜延長(zhǎng)回折在C20砼齒槽內(nèi),按由下至上的順序施工。

2.3方案比較

從投資角度來(lái)看，因方案一塊石用量較大加之質(zhì)量難以控制同時(shí)壩體灌漿費(fèi)用也較高，故方案一所需成本遠(yuǎn)大于方案二。除此之外，方案二還有許多優(yōu)點(diǎn)，如復(fù)合土工膜屬于工業(yè)化產(chǎn)物，其材料質(zhì)量較高，工程施工較容易；滲漏量所占比例較低，防滲效果更好。方案二的設(shè)計(jì)結(jié)合了水庫(kù)灌區(qū)實(shí)際情況，可以利用短暫的灌區(qū)灌溉間歇期采用復(fù)合土工膜對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，加固方案簡(jiǎn)單，效率高；同時(shí)，方案二較方案一很大程度上延長(zhǎng)了水庫(kù)工程的使用期限，經(jīng)試驗(yàn)得出使用復(fù)合土工膜鋪蓋水庫(kù)的使用壽命可超過(guò)30年，因復(fù)合土工膜防滲層具有保溫作用，避免凍脹損壞，降低了水庫(kù)維修費(fèi)和管理費(fèi)，很大程度延長(zhǎng)了護(hù)坡層的壽命。

3.復(fù)合土工膜規(guī)格選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1復(fù)合土工膜材料選擇

復(fù)合土工膜是現(xiàn)代工程中一種新穎的、最理想的防滲工程材料，整體由三層構(gòu)成，分別是土工織物、土工膜和土工織物。復(fù)合土工膜很好的結(jié)合了土工膜和土工織物的特點(diǎn)，具備了質(zhì)量輕、防滲性能強(qiáng)、延展性高、變形能力強(qiáng)、工程施工簡(jiǎn)單，整體造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合本工程具體情況，選用復(fù)合土工膜規(guī)格均為幅寬4m，規(guī)格為250g/0.5mm/250g的針刺短線滌綸兩布一膜（PE膜）。

3.2使用復(fù)合土工膜防滲體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

壩體上游防滲體結(jié)構(gòu)包括三部分，分別是厚0.5mm的兩布一膜復(fù)合土工膜、保護(hù)層和護(hù)坡層。為了保障排水系統(tǒng)和反濾工作正常運(yùn)行，工程設(shè)計(jì)人員采用以下措施對(duì)復(fù)合土工膜進(jìn)行表面防護(hù)及固定。為避免復(fù)合土工膜破損，在復(fù)合土工膜下部和上部均鋪設(shè)了不同層度的保護(hù)層，其下鋪設(shè)厚10cm且平整的粗砂，上部鋪設(shè)厚20cm的砂礫石，之后鋪設(shè)厚10cm的預(yù)制C20砼面板護(hù)坡。為了更好的固定復(fù)合土工膜，坡頂將復(fù)合土工膜直接深埋至現(xiàn)澆砼路緣石內(nèi)，坡腳則是先將復(fù)合土工膜伸長(zhǎng)對(duì)折成壓枕狀，之后將其深埋至砼齒槽內(nèi)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4.復(fù)合土工膜鋪設(shè)施工

4.1復(fù)合土工膜剪裁

圖1　復(fù)合土工膜防護(hù)及錨固圖

結(jié)合鋪設(shè)基面的大小，對(duì)大捆的復(fù)合土工膜進(jìn)行合理的裁剪，裁剪的標(biāo)準(zhǔn)則是以方便鋪設(shè)和搬運(yùn)為主。進(jìn)行縱向鋪設(shè)時(shí)，結(jié)合基槽斷面大小合理計(jì)算膜料幅數(shù)；進(jìn)行橫向鋪設(shè)時(shí)，需將基槽斷面鋪設(shè)長(zhǎng)度作為一幅。

4.2復(fù)合土工膜焊縫

復(fù)合土工膜的搭接主要有膠結(jié)法、焊接法、重疊法、折疊法等幾種搭接方法。在界牌埡水庫(kù)除險(xiǎn)加固防滲施工中選用了焊接法對(duì)復(fù)合土工膜進(jìn)行搭接。焊接法主要是借助加熱材料容易變形原理，采用熱焊機(jī)對(duì)塑膜進(jìn)行加熱軟化后進(jìn)行機(jī)械壓合形成整體。通常選用ZPR-210D型自動(dòng)熱焊機(jī)進(jìn)行焊接，該熱焊機(jī)最大的特點(diǎn)是兩塊電烙鐵同時(shí)供熱，選用耐熱膠帶壓合塑膜，焊線距離16mm，線粗10mm，焊接效果較好。

4.3對(duì)復(fù)合土工膜焊縫進(jìn)行檢測(cè)

為保障土工膜的防滲性能，需對(duì)復(fù)合土工膜焊縫進(jìn)行必要的檢測(cè)。檢測(cè)分兩步，目測(cè)和非破壞性充氣檢測(cè)。目測(cè)主要是觀測(cè)雙焊縫表面的平整度、牢固性及表面焊接是否光滑、焊接厚度是否均勻，焊縫處是否有其他雜物，焊縫四周材料是否破損。目測(cè)達(dá)標(biāo)后開(kāi)展充氣檢測(cè)，選用可以產(chǎn)生0.15～0.20 MPa壓力的空心針對(duì)兩焊縫進(jìn)行充壓，根據(jù)壓力表顯示壓力大小，當(dāng)壓力達(dá)到0.15～0.20 MPa時(shí)，停止充壓，若氣腔內(nèi)壓可以持續(xù)2min以上則表示雙縫氣密性良好，焊接質(zhì)量合格。

4.4復(fù)合土工膜鋪設(shè)

當(dāng)完成錨固溝、基槽、壩坡面、庫(kù)區(qū)鋪膜場(chǎng)地的驗(yàn)收工作時(shí)，對(duì)鋪設(shè)表面進(jìn)行灑水，保證其表面濕潤(rùn)膜料可以與壩面緊密契合。壩坡面選用由底部向壩頂?shù)捻樞蜻M(jìn)行縱向鋪設(shè)，鋪設(shè)過(guò)程中要保留1.5%的余幅，不宜拉太緊，需用熱焊機(jī)對(duì)相鄰縱向接頭進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接，確保焊接牢固。

5.復(fù)合土工膜施工要點(diǎn)

（1）進(jìn)行復(fù)合土工膜施工前，要充分考慮氣候環(huán)境因素，結(jié)合土工膜熱脹冷縮的特點(diǎn)，一般氣溫控制在5～40℃最合適。當(dāng)氣溫不在5～40℃范圍內(nèi)或風(fēng)力＞4級(jí)、雷雨天氣都要停止施工。

（2）對(duì)于水庫(kù)邊坡連接處的復(fù)合土工膜鋪設(shè)和焊接，施工人員要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)量，對(duì)土工膜進(jìn)行合理裁剪，通常成上寬下窄倒梯形狀，這樣可以使復(fù)合土工膜更好的與壩坡基底面緊密貼合，避免出現(xiàn)“懸空”或“起鼓”情況。

（3）選用ZPR-210D型自動(dòng)爬行熱焊機(jī)對(duì)復(fù)合土工膜進(jìn)行焊縫時(shí)，試驗(yàn)調(diào)整熱焊機(jī)至最佳工作參數(shù)情況，在焊接底部設(shè)置相應(yīng)大小的木板，對(duì)符合搭接寬度需求的復(fù)合土工膜進(jìn)行自動(dòng)焊接，使得形成的焊縫平整、牢固、美觀。

（4）要及時(shí)修補(bǔ)通過(guò)目測(cè)和充氣檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的焊縫問(wèn)題，對(duì)于不能馬上修補(bǔ)的地方要進(jìn)行標(biāo)注，防止漏補(bǔ)。對(duì)于特別小的空隙或洞孔，可以采用點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行修補(bǔ)，當(dāng)空隙直徑超過(guò)0.5cm時(shí)，需先選用直徑為10.0cm的圓形襯墊，再裁剪相應(yīng)洞形10.0cm大小的母料，選用復(fù)合土工膜粘合專用強(qiáng)力膠水進(jìn)行粘接，粘接完成后再使用焊槍進(jìn)行洞孔的修補(bǔ)工作。

6.結(jié)論

在該水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中，使用復(fù)合土工膜進(jìn)行施工取得了良好的效果，通過(guò)運(yùn)行觀測(cè)，壩后未發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏點(diǎn)，大壩滲漏量與加固前相比明顯減小。這說(shuō)明采用復(fù)合土工膜防滲效果良好，在小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固上有較好的經(jīng)濟(jì)性和推廣價(jià)值。但需要注意的是，選擇土工膜的厚度不能過(guò)薄，以免施工過(guò)程中出現(xiàn)氣孔或者受損的情況，一般土工防滲膜的厚度要控制在0.25mm以上，鋪設(shè)土工膜時(shí)不能打皺，也不宜過(guò)緊，拼接點(diǎn)要牢固，保證土工膜施工質(zhì)量。

[1]水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].SL/T225－2008.

[2]土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S]. GB50290- 2009.

[3]聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范[S].SL/T231-2010.