复合土工膜防渗技术在全防渗水库中的应用

□周 佺（新疆生产建设兵团第十三师水务管理有限公司）

1 工程概况

沙枣泉汇流工程主要汇集沙枣泉灌区坎尔井、泉水,充分利用沙枣泉灌区冬季弃水及夏季余水蓄库，汇流池总库容430万m3，工程规模属小（1）型。该工程由河南省对口援疆十三师资金建设。汇流池位于山前倾斜冲洪积平原区，利用沙枣泉灌区南缘天然洼地四面筑坝近矩形布置，坝线长2709m，坝顶宽5m，上、下游坝坡比均为1：2。库区北高南低，最大坝高18m（南坝），坝体采用土工膜防渗砂砾石均质坝。

库区地层岩性上部为第四系上更新统—全更新统洪积堆积（Q3-4pl）砾石，级配不良、颗粒多呈棱角状，厚度1.50～7.50m。下部为第三系中新统桃园组（N1t）细砾岩与泥岩互层，强风化层厚度1.50～2.00m。第四系覆盖层及第三系强分化层均为中等透水层，需对库盘全防渗。设计采用两布一膜防渗，库盘铺膜面积43.00万m2，坝坡及库盘铺膜面积合计53.42万m2。

2 防渗设计

2.1 土工膜的选择

根据库盘地层岩性，最大承压水头经经济比选选择土工膜规格。本工程最大水头靠近南坝段为15m，库盘级配不良砾多为尖角砾石对防渗膜极为不利，经经济比选采用2布1膜，土工膜规格选用为200g/0.50mm/200g的针刺短纤涤纶2布1膜(PE膜)，幅宽为8m。土工膜的物理力学性能指标应符合《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》要求。

2.2 防渗结构设计

库盘防渗层结构自上而下为：上覆50cm厚砂砾土+10cm风积沙上保护层+两布一膜+10cm风积沙垫层+支持层（库盘基面）。大坝上游坝坡防渗结构自上而下依次结构为：15cm厚C20现浇混凝土板防护层+3cm砂浆垫层+土工膜防渗层+3cm砂浆垫层+支持层（坝坡）。

库盘原地形纵坡大，地形起伏，库盘表层有稀疏杂草，局部沙质沙岩出露，为减少工程投资，库盘也是本工程坝壳料场之一。坝壳料取土范围在坝坡坡脚50m范围之外，库盘取完料之后应进行整平，坡比≤1:30。

2.3 复合土工膜与建筑物的连接

坝坡复合土工膜与库盘防渗膜连接形成封闭体系，设计护坡土工膜从阻滑墙底绕过，阻滑墙基槽存在阴阳角，该处的复合土工膜的铺设应采取防护措施避免阻滑墙膜板钢管支撑对土工膜的损坏，设计采用混凝土阻滑墙与膜之间设10cm沙垫层，在浇筑阻滑墙时预埋土工膜，预留复合土工膜上覆沙保护层防止钢筋头、铁丝及人为刺破，待阻滑墙浇完后，再进行库盘防渗膜与护坡防渗膜的焊接。土工膜与水库放水涵洞的连接常是库盘防渗的关键部位，要求连接严密、牢靠，留有伸缩余量，防止因建筑物沉陷而使复合土工膜拉坏。

3 复合土工膜防渗体施工

3.1 库盘防渗体施工工艺和要求

清理库盘表面30cm腐殖土、草皮等杂物，对库盘内的探坑等坑洞要进行回填夯实。对于不满足要求的岩石出露段应采用免爆头凿除，使地形保持平缓，不出现明显地形凸变处。库盘防渗体施工应分区进行，将库盘垂直主坝（南坝）轴线方向按50～100m宽度分为若干区域，规划好施工运输、铺设的先后顺序以及覆盖土料堆放、施工控制点等施工平面布置。分区段开挖区段内土料，运至筑坝区或覆盖料堆放区。当该区段开挖至基面设计高程，即对该区进行清理平整。库盘内平整要求对原基面进行碾压，没有尖锐凸起。对库盘内存在的芦苇等强穿透植物根系要进行专门处理，用草甘磷滴入其根部主干灭杀。库盘清理经监理工程师验收合格后，铺设10cm砂垫层，静碾一遍后铺设土工膜。库盘土工膜铺膜方向基本平行于库盘纵坡方向。上保护层施工时要用铲车在膜面外向膜上均匀倒料，人工摊铺，避免对土工膜造成损坏，膜上10cm沙保护层禁止重型机械碾压。上覆砂砾石层采用铲车按覆盖厚度均匀上料，轻微整平，严禁大范围平整土料。

3.2 坝坡复合土工膜施工工艺和要求

按设计坝坡削坡并整平坡面、夯实基面，坝坡坡面要求做到坝坡面平整，密实。验收合格后再做3cm砂浆垫层找平。砂浆垫层施工完毕并经验收合格后，再将复合土工膜卷材自上而下沿坡面徐徐展放至坝趾，四周边缘要展平，铺膜方向平行于坝坡坡面。长度不够需要连接时，要在平地连好后再做铺设。复合土工膜上设3cm砂浆保护层，因此在土工膜上铺3cm厚砂浆保护层，避免护坡板支模过程中对土工膜损坏，有效的控制土工膜的质量。

3.3 复合土工膜的拼接要求

土工膜的连接采用双焊缝搭接，土工布采用缝接。土工膜接缝要避开转角，设在平面处，膜块间节点应为T字形，禁止出现十字型接缝。施工中要求天气晴好，严禁在雨天、高温和大风天气施工。焊接基底表面应干燥，焊接前清除膜面上的砂子、泥土等脏物，再用干净毛巾擦净焊接处，保证膜面干净。正式焊接前，应先根据施工气温、PE膜厚度，利用相同材质的PE膜进行试焊，试焊行走速度1.50～2.50m/s,温度为220～300℃，掌握好焊接机温度及行走速度。通过对每台焊机试焊结果的检测，确定好施工工艺参数，再进行正式施工。两幅膜拼接宽度＞10cm，拼接焊缝两条，每条宽10mm，焊缝应透明、平整、顺直、连续。两条焊缝间留有空腔，用此空腔检查其焊缝质量。

4 复合土工膜铺设质量控制

4.1 施工操作过程控制

每一卷复合土工膜在现场打开后，要全面检查，对局部的孔洞要做出标记以便于修补；对大面积损伤的复合土工膜要裁剪掉或禁止使用，在分清责任后以便退货处理。检查时还要注意针刺短纤土工织物上存在的杂物及断针，施工时要进行摘除或按合同要求处理。施工人员铺设土工膜时严格遵守复合土工膜施工技术要求。铺设土工膜不宜拉得太紧，宜留约3%呈自然松弛量，避免硬折和损伤。铺膜完毕后应仔细检查接头是否符合要求，膜面是否有破漏等，否则应及时采取相应补救措施，直至合格后才能回填保护层。做到随铺随压，复合土工膜铺设要与保护层铺设相协调。

4.2 施工质量检验

土工膜接缝检测方法有目测法和现场检漏法。目测法：复合土工膜焊接好后，观察有无漏接，接缝是否烫损，有无褶皱，是否拼接均匀等。现场检漏采用充气法：焊缝为双条，两条之间留有空腔，将待测段两端封死，插入气针，充气至0.05～0.20MPa，静观0.50min，观察真空表，如气压无下降，表明不漏，焊缝合格，否则要查找原因及时修补。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气检测，直至验收合格后，才可以进行下道工序。

5 结语

全库盘防渗水库设计较简单，施工成功与不成功的案例均存在。笔者认为只要设计合理，施工严格控制各工序环节，加强薄弱环节的质量控制，特别是土工膜铺设过程质量控制，土工膜在全库盘防渗就能取得较为理想的防渗效果。该工程已蓄水2年，通过对浸润线和坝后渗流观测，未出现异常情况。