土工膜防渗施工中应注意的几个问题

2014-04-06刘学明

水利技术监督 2014年6期

关键词：哈密地区持力土工膜

刘学明

（新疆哈密地区水利水电工程质量监督站，新疆哈密 839000）

土工膜防渗施工中应注意的几个问题

刘学明

（新疆哈密地区水利水电工程质量监督站，新疆哈密 839000）

文章对防渗土工膜（或复合土工膜）铺设中经常出现的问题进行了分析，提出要重视土工膜基础持力层破坏造成的破裂问题，施工机械造成的破裂问题，与建筑物的连接不当造成的渗漏问题，并针对其成因提出了防治措施，供同类工程参考。

土工膜（或复合土工膜）；渗漏；通病防治

土工膜（或复合土工膜）（以下统称“土工膜”）以其具有优良的耐环境应力开裂性能、耐化学腐蚀性能、较小的渗透系数以及具有较大的使用温度范围和较长的使用寿命等优点，加上运输、保管、施工方便等，广泛使用于垃圾填埋场、尾矿储存场、渠道防渗、堤坝防渗工程等。近年来，在水利工程建设项目中大范围地使用了土工膜，为水利工程建设、水利工程运行、抗旱防汛应急救援等发挥了巨大作用。

1 土工膜使用现状

“水是生命之源、水利是国民经济发展的命脉、基础产业”，这在干旱的西部地区显现的尤为突出。在降水只有30mm，蒸发量却达3000mm，而又蕴含着丰富矿产资源的西部哈密地区，农牧业生产、矿产开发、能源建设等经济建设中，对水的渴望、对水的珍惜达到了“贵如油”的境界。为充分利用有效溯源，引输水管网建设、防渗渠道等节水型水利工程遍布于哈密天山南北的戈壁和沙漠。在建的小型水库基础处理要求已达到5Lu的防渗标准。在生产实践中，除调整产业结构、加强节水灌溉、降低工业耗水，加强节水型社会建设外，以防渗为主要内容的水利工程项目建设占到了很大份量。

在这些水利工程建设中，防渗材料的选择更为重要，在戈壁沙漠地质条件下，土工膜无疑成为首选的防渗材料。

20世纪90年代至今，在哈密地区新建完成的5座小(Ⅰ)型山区水库有2座使用了复合土工膜防渗材料；在新建的平原水库、小塘坝等控制性工程中100%使用了土工膜材料进行防渗；在病险水库除险加固工程中，哈密地区仅有的3座中型水库除险加固有2座使用了复合土工膜，小型水库除险加固工程100%采用土工膜进行防渗；在引水渠道防渗、应急抢险工作中土工膜也是作为主要材料得到广泛使用。土工膜在干旱缺水的哈密地区已成为不可或缺的重要防渗材料。

2 存在的问题

在水利工程中应用土工膜出现问题的比例几乎与其使用的比例差不多，主要问题就是破坏渗漏。防渗土工膜破坏渗漏造成的损失，除水的渗漏损失外，最为严重的是可能造成跨坝，给水库下游地区和人民生命财产造成重大损失。因此，土工膜产品质量和施工质量的好坏，已成为水利工程安全运行和投资效益发挥好坏的重要指标。

截止目前，在哈密地区已建水利工程中，除以土工膜防渗渠道和以土工膜材料防渗的小塘坝工程运行基本正常外，应用复合土工膜防渗的2座山区水库中有1座水库出现了渗漏破坏；采用复合土工膜防渗的平原水库中，有80%出现过土工膜破坏渗漏现象，有1座小(Ⅱ)型水库因复合土工膜与放水洞连接不当造成破坏出现了险情。由此可见，利用土工膜防渗，为水利工程防渗体建设提供了较大的方便，但在工程运行安全中也存在很多问题。

3 应用土工膜防渗应重视的问题

在水利部2013年编制的“水利水电工程施工质量通病防治导则”中，对防渗土工膜铺设通常出现的土工膜损伤、土工膜拼接或修补质量差、渗水、土工膜松脱或滑动等几个方面问题进行了分析，并针对其成因提出了防治措施要点。

笔者根据从事水利工程防渗的经验认为，在水利工程应用土工膜进行防渗中，除水利部编制的“水利水电工程施工质量通病防治导则”中提到的几个方面外，还应该重视以下3个方面的问题。一是土工膜基础持力层破坏造成土工膜的破裂。二是施工机械操作不当造成土工膜的破裂。三是土工膜与建筑物的连接不当造成的渗漏问题。

3.1 基础持力层破坏造成的破裂

基础持力层破坏造成土工膜破裂主要表现在土工膜破裂、膜下垫层大部分流失，基础持力层沉陷。主要原因是破坏点周围有渗水，随着水压力和渗流量的不断增大，松散（或不密实）的基础持力层细颗粒被带走，同时土工膜下垫层料（一般为粒径不大于20mm的细粒料）相继被带走，当基础持力层在水压力作用下发生沉陷达到一定深度时，土工膜被撕裂或焊缝被拉开造成渗漏。这种情况多发生在山前水库和平原水库有大颗粒较集中的库盘防渗中，如伊吾县吐尔干沟水库和巴里坤西黑沟水库库盘防渗复合土工膜破坏渗漏的情况。

此类情况防治的主要方法是，根据膜下地质条件，对在渗水压力作用下可能造成地基沉降处，先采用振动碾对原地基进行碾压，使碾压后的基础持力层50cm范围内的相对密度大于0.8或达到设计中对大坝碾压要求的相对密度，然后按反滤层形式设置膜下垫层或增铺一层无纺布，增设的无纺布应铺设在下垫层之下，处理的范围要超出应处理边界外约一幅膜的宽度。

3.2 施工机械造成的破裂

施工机械造成土工膜破裂的情况在施工中和处理水库渗漏时发现的较多。破裂的土工膜多呈三角形开口，偶有较大的刺破口。主要原因除施工机械在已铺好的膜上碾压外（这种情况宜发现且能较好地控制），主要是采用反铲铺填铺膜上垫层和盖重料时抓斗放料离地面过低，起铲时划破土工膜；还有一种情况是抓斗卸料后，移动机械臂时，抓斗挂到已铺好的膜上垫层或盖重，造成土工膜破裂，这种情况多发生在坡面处。

此类情况防治的主要方法是：首先制定施工机械不得在已铺好的土工膜上行走的规定，并严格执行。二是机械手要有熟练的操作技术和正确操作技巧。最主要的是在机械铺设时，施工单位要派1～2名人员跟踪观察，发现可疑情况及时检查、补救，同时最好不要在夜间进行防渗膜的铺设。

3.3 与建筑物的连接不当造成的渗漏

防渗膜与放水洞、溢洪道、趾墩等建筑物的连接是水库工程建设中的关键部位。与建筑物的连接形式，一般用钢条（或钢板）通过膨胀螺栓固定在建筑物上。另一方法是将防渗膜用粘合剂粘在建筑物上，或两种结合使用。通过运行证明，这种连接方法存在很大问题。

如新建水库巴里坤县西黑沟水库和伊吾县阿拉通盖水库均为库盘防渗膜防渗、大坝为砂砾石面板坝，其中西黑沟水库库盘复合土工膜为300g/0.5mm/300g，防渗面积为44.64万m2，阿拉通盖水库库盘复合土工膜为300g/0.8mm/300g，防渗面积为17万m2。原设计库盘土工膜与趾板混凝土连接形式为粘合剂粘接，粘接长度均为50cm，再用钢条通过间距为20cm的膨胀螺栓固定在趾板上。经多次检查，施工质量满足设计要求，但蓄水后发现2座水库均有沿库盘土工膜与趾板连接处漏水现象。

哈密市二堡二村小水库放水洞采用这种连接，当水位蓄至洞顶以上时，下游出现渗水，继而发展为漏水，幸好及时发现排除了险情。对放水洞开挖后发现主要是大坝防渗复合土工膜与放水洞连接不好发生渗漏造成了险情。

此类情况防治的主要方法是：首先要对膜与混凝土粘接材料进行试配，选择满足工程环境要求的粘接材料。

在处理巴里坤县西黑沟水库和伊吾县阿拉通盖水库盘复合土工膜与趾板混凝土连接渗漏问题时发现，粘接的复合土工膜与趾板混凝土有50%已脱离，经更换粘接材料多次调试才达到要求。

其次，钢板压条不能直接压在复合土工膜上，应在膜与钢板压条间放置2根弹性较好的直径约为10mm的橡胶棒（固定膨胀螺栓在2根橡胶棒中间），这样有利于保证防渗膜能与建筑物混凝土面紧密结合。