复合土工膜防渗技术在滴水崖水库除险加固工程中的运用
2012-08-15信阳市江淮水利水电工程建设监理站
□段 练（信阳市江淮水利水电工程建设监理站）
□杨传凯（信阳市水利勘测设计院）
复合土工膜防渗技术在滴水崖水库除险加固工程中的运用
□段 练（信阳市江淮水利水电工程建设监理站）
□杨传凯（信阳市水利勘测设计院）
滴水崖水库属小（Ⅰ）类水库，除险加固前由于大坝渗漏严重，多年来一直空库运行。在除险加固工程中我们针对滴水崖水库所具有的特殊性，经过多个方案比选，最终选定了在上游坝坡内斜铺复合土工膜的方式进行防渗处理。水库除险加固工程完工至今，经过近3年的运行，实践证明了该种方式的防渗处理，不仅在施工中节约了投资，而且目前的防渗效果十分显著。
水库;除险加固;防渗处理;复合土工膜
1.工程概述
滴水崖水库位于淮河水系小黄河支流的万河上，坝址位于信阳罗山县西南约60km处朱堂乡保安村滴水崖组境内，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（1）型水库。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水洞等组成。
滴水崖水库兴建时正处于“大跃进”年代，在无完整系统的勘察设计情况下仓促上马，属“三边”工程；由于当时建筑材料缺乏，建筑物结构简陋，施工质量低劣，导致坝体渗漏严重。
滴水崖水库大坝为粘土心墙坝，最大坝高26m，坝顶宽4.5m，心墙顶部高程与兴利水位齐平，属窄心墙坝。根据勘察报告，粘土心墙主要由坝址区附近的坡积、冲积稻田土填筑而成，风化碎石、风化砂含量较大，且多个部位有灰色耕作土、草根茎存在；坝体代替料为就近采取的风化砂石。二者渗透系数都很大，均大于5×10-4，属于中等透水性。
在水库除险加固前多年的运行中，坝体渗流现异常，并伴有砂沸现象，已严重影响到工程的正常运用。一直空库运行，无法发挥水库的综合效益。
2.防渗处理方案确定
针对滴水崖水库大坝渗漏问题的特殊性，在设计之初曾选定了数个方案进行了比选，但因为考虑到：①滴水崖水库地处山区，交通不便，施工作业面狭窄，大型机械无法运送至工程区；②大坝坝高，许多灌浆工艺无法施工至26m以下的坝体坝基接触面处；③工程区附近均为山区，地质大多为强（弱）风化花岗岩，粘土异常稀缺等诸多因素，最终选定了在上游坝坡内斜铺复合土工膜进行防渗处理。复合土工膜由长丝土工布或短纤土工布与PE土工膜经热复合而成，有耐酸碱、抗腐蚀、耐老化等特点，具有防渗、重量轻、施工简易、运输方便、价格低廉、缩短施工工期等优点。
3.防渗处理设计
复合土工膜防渗体结构由基面、复合土工膜、保护层、块石（干砌石）防护层共4层组成。
3.1 铺膜基面设计
复合土工膜下的垫层对防渗效果十分重要，不但保护土工膜不受损坏，同时还应考虑库水位下降时的反渗压力，本工程为除险加固工程,滴水崖水库为心墙坝，已经运行几十年，将原干砌石护坡和垫层等清除,对坝坡进行整平培厚，再铺设0.2m厚筛制粘土作为基面垫层。
3.2 复合土工膜设计
本工程所选用的复合土工膜为两布一膜，两侧针刺土工织物的规格分别为250g/m2和400g/m2，塑膜厚0.3mm。为了减少由于施工中焊接失误或技术原因而导致破膜现象发生，故选用4m以上的宽幅复合土工膜。
3.3 保护层设计
复合土工膜的防渗效果取决于施工和运行中塑膜的完好程度，为了防止外界作用力破坏以及减少光热作用，膜上需要设置保护层。保护层平均厚度0.4m，分两层，下层采用筛制的粉质粘土，厚0.2m，上层采用一般粘土，厚0.2m，但不得含有石子等杂物和刺物，再上层为坝坡护砌层。复合土工膜基层借用原坝坡代替料，基层上层为厚0.2m的筛制粉质粘土。
3.4 土工膜与边界的锚固
土工膜上侧与坝顶的锚固要使土工膜被压在坝顶混凝土路面底部嵌固足够长度复合土工膜，其结构形式为口宽0.6m×深0.3m的三角槽，在槽内夯填三合土；下侧深入坝基沟槽内锚固，沟槽深1.0m，底部宽1m，设计边坡为1：1。在坝肩将土工膜相应锚固在槽中。与坝肩结合处，应将表层弱风化岩石、杂屑、腐植物等清除干净。
4.防渗处理施工要求
防渗体由内至外主要由基面垫层、复合土工膜层、上部保护层三部分组成。对它们的主要施工要求如下：
4.1 基面垫层
基面垫层为0.2m厚筛制粘土，粘土取料应选用优良土质，碾碎铺设于阳光充足处晒干，再用孔径不大于1mm筛子进行筛选，将筛选后的土料铺设于坝坡上找平拍实作为基面垫层。
4.2 复合土工膜
复合土工膜在施工中主要应该注意以下几点：
4.2.1 对原材质量应当进行仔细的检测
使用前应由指定实验中心对厂家提供产品的各项技术指标进行检测，各项指标均应符合有关标准规定和设计要求。
4.2.2 铺设中应当严格保证土工膜拼接质量
施工过程中应当根据工程实际所需土工膜幅宽、长度，在空旷场地严格按要求尺寸进行裁剪，再运送至工作面进行铺设。两幅土工膜间搭接长度一般为150mm左右，搭接处应保证干燥、清净；膜与膜间连接采用自动爬行热合机焊接，胶带轮通过耐热胶带施压，滚压塑膜，焊成两条宽约10mm的焊线；布与布直接连接采用手提封包机，使用高纤维涤纶丝线进行缝合，连接面要求松紧适当，自然平顺，确保膜布联合受力。
4.2.3 土工膜锚固处一定要处理得当
复合土工膜与坝顶、坝脚锚固应力求牢固，要严格控制，按设计锚固长度进行开挖埋设，以免由于结合部位开裂等原因而影响防渗效果。
4.3 上部保护层
上部保护层由筛制粘土层和普通粘土层组成。筛制粘土层铺设于土工膜上，施工要求同基面垫层；普通粘土层为一般粘土，选用土料中应不含碎石、石屑及有机质物质等，将晾晒后的一般粘土均匀铺设于筛制粘土层之上，并进行夯实，其上再铺设大坝护坡垫层。
5.处理效果
滴水崖水库除险加固工程已完工，交付使用至今已有近3年之久，根据水利局、运管单位及周围居民反映，处理后的大坝，防渗效果良好，未见明显渗透现象出现；观测数据也反映了水库渗漏量在规范允许范围内。水库现已蓄水运行，发挥着应有的灌溉效益。
2012-05-20
