复合土工膜在小型水库除险加固中的应用方法

◎ 向文俊　四川省南充市南部县水务局

复合土工膜在小型水库除险加固中的应用方法

◎ 向文俊四川省南充市南部县水务局

复合土工膜技术具有施工工期短、施工简单方便、施工造价低、防渗效果好等优点，非常适合用于小型水库除险加固。本文以实际工程为例，对复合土工膜在小型水库除险加固的应用措施进行探讨。

复合土工膜 小型水库除险 防渗

1.案例介绍

某小(二)型水库修建于1968年，主要用于水利灌溉，主要建筑物包括溢洪道、放水涵管、大坝等，水库大坝为土质，坝顶高程450.0米，坝长92.5米，最大坝高9.5米，经过多年运行，大坝出现了安全隐患，由于坝体受风浪影响，在正常蓄水过程中坝体渗流坡降值超出了最大允许值，坝后出现多处漏水点，需要对大坝进行加固防渗处理。

2.比较选择合理的施工方案

2.1方案一：坝坡护面结合坝体灌浆

对原坝上游坝坡护面，清理坝坡杂物和草皮及淤泥层，在原坝体清基面上铺设砂砾石层20.0～30.0cm以调平坝坡面, 坡度是1∶2.25～1∶2.5、砂砾石层上铺设厚30cm块石护坡层。根据坝体渗漏情况沿坝轴线进行劈裂式灌浆。灌浆孔深入坝基不小于2.0m，其中，主河槽坝段布置3排灌浆孔（主河槽坝段坝长50m），其余坝段设置一排灌浆孔。灌浆孔孔距2.0m，按分段、分序的方式进行坝体劈裂式灌浆，该方案中块石护坡层起加固坝坡的作用，坝体灌浆起坝体防渗及坝体加固的作用。

2.2方案二：铺设复合土工膜防渗结合预制砼面板护面

首先清理原坝体表层的杂质和草皮，在原坝体清基面上直接铺盖二布一膜土工布（即复合土工膜），个别地方土工膜下铺设10cm砂垫层，之后在复合土工膜上铺设砂砾石保护层，厚度为20cm，最后铺设厚度为10.0cm，坡度比是1∶2.25的预制C20砼面板护坡层。对于坝脚的复合土工膜铺设，首先要清理坝脚前库区的淤泥以及天然淤泥质粉细砂加腐殖质黏土层上的杂质和草皮，之后压实黏土层，开挖齿槽，将复合土工膜延长回折在C20砼齿槽内,按由下至上的顺序施工。

2.3方案比较

从投资角度来看，因方案一块石用量较大加之质量难以控制同时坝体灌浆费用也较高，故方案一所需成本远大于方案二。除此之外，方案二还有许多优点，如复合土工膜属于工业化产物，其材料质量较高，工程施工较容易；渗漏量所占比例较低，防渗效果更好。方案二的设计结合了水库灌区实际情况，可以利用短暂的灌区灌溉间歇期采用复合土工膜对水库进行除险加固，加固方案简单，效率高；同时，方案二较方案一很大程度上延长了水库工程的使用期限，经试验得出使用复合土工膜铺盖水库的使用寿命可超过30年，因复合土工膜防渗层具有保温作用，避免冻胀损坏，降低了水库维修费和管理费，很大程度延长了护坡层的寿命。

3.复合土工膜规格选择及结构设计

3.1复合土工膜材料选择

复合土工膜是现代工程中一种新颖的、最理想的防渗工程材料，整体由三层构成，分别是土工织物、土工膜和土工织物。复合土工膜很好的结合了土工膜和土工织物的特点，具备了质量轻、防渗性能强、延展性高、变形能力强、工程施工简单，整体造价较低等优点。结合本工程具体情况，选用复合土工膜规格均为幅宽4m，规格为250g/0.5mm/250g的针刺短线涤纶两布一膜（PE膜）。

3.2使用复合土工膜防渗体的结构设计

坝体上游防渗体结构包括三部分，分别是厚0.5mm的两布一膜复合土工膜、保护层和护坡层。为了保障排水系统和反滤工作正常运行，工程设计人员采用以下措施对复合土工膜进行表面防护及固定。为避免复合土工膜破损，在复合土工膜下部和上部均铺设了不同层度的保护层，其下铺设厚10cm且平整的粗砂，上部铺设厚20cm的砂砾石，之后铺设厚10cm的预制C20砼面板护坡。为了更好的固定复合土工膜，坡顶将复合土工膜直接深埋至现浇砼路缘石内，坡脚则是先将复合土工膜伸长对折成压枕状，之后将其深埋至砼齿槽内，具体结构如图1所示。

4.复合土工膜铺设施工

4.1复合土工膜剪裁

图1　复合土工膜防护及锚固图

结合铺设基面的大小，对大捆的复合土工膜进行合理的裁剪，裁剪的标准则是以方便铺设和搬运为主。进行纵向铺设时，结合基槽断面大小合理计算膜料幅数；进行横向铺设时，需将基槽断面铺设长度作为一幅。

4.2复合土工膜焊缝

复合土工膜的搭接主要有胶结法、焊接法、重叠法、折叠法等几种搭接方法。在界牌垭水库除险加固防渗施工中选用了焊接法对复合土工膜进行搭接。焊接法主要是借助加热材料容易变形原理，采用热焊机对塑膜进行加热软化后进行机械压合形成整体。通常选用ZPR-210D型自动热焊机进行焊接，该热焊机最大的特点是两块电烙铁同时供热，选用耐热胶带压合塑膜，焊线距离16mm，线粗10mm，焊接效果较好。

4.3对复合土工膜焊缝进行检测

为保障土工膜的防渗性能，需对复合土工膜焊缝进行必要的检测。检测分两步，目测和非破坏性充气检测。目测主要是观测双焊缝表面的平整度、牢固性及表面焊接是否光滑、焊接厚度是否均匀，焊缝处是否有其他杂物，焊缝四周材料是否破损。目测达标后开展充气检测，选用可以产生0.15～0.20 MPa压力的空心针对两焊缝进行充压，根据压力表显示压力大小，当压力达到0.15～0.20 MPa时，停止充压，若气腔内压可以持续2min以上则表示双缝气密性良好，焊接质量合格。

4.4复合土工膜铺设

当完成锚固沟、基槽、坝坡面、库区铺膜场地的验收工作时，对铺设表面进行洒水，保证其表面湿润膜料可以与坝面紧密契合。坝坡面选用由底部向坝顶的顺序进行纵向铺设，铺设过程中要保留1.5%的余幅，不宜拉太紧，需用热焊机对相邻纵向接头进行现场焊接，确保焊接牢固。

5.复合土工膜施工要点

（1）进行复合土工膜施工前，要充分考虑气候环境因素，结合土工膜热胀冷缩的特点，一般气温控制在5～40℃最合适。当气温不在5～40℃范围内或风力＞4级、雷雨天气都要停止施工。

（2）对于水库边坡连接处的复合土工膜铺设和焊接，施工人员要结合实际情况进行测量，对土工膜进行合理裁剪，通常成上宽下窄倒梯形状，这样可以使复合土工膜更好的与坝坡基底面紧密贴合，避免出现“悬空”或“起鼓”情况。

（3）选用ZPR-210D型自动爬行热焊机对复合土工膜进行焊缝时，试验调整热焊机至最佳工作参数情况，在焊接底部设置相应大小的木板，对符合搭接宽度需求的复合土工膜进行自动焊接，使得形成的焊缝平整、牢固、美观。

（4）要及时修补通过目测和充气检测过程中出现的焊缝问题，对于不能马上修补的地方要进行标注，防止漏补。对于特别小的空隙或洞孔，可以采用点焊机进行修补，当空隙直径超过0.5cm时，需先选用直径为10.0cm的圆形衬垫，再裁剪相应洞形10.0cm大小的母料，选用复合土工膜粘合专用强力胶水进行粘接，粘接完成后再使用焊枪进行洞孔的修补工作。

6.结论

在该水库除险加固工程中，使用复合土工膜进行施工取得了良好的效果，通过运行观测，坝后未发现明显的渗漏点，大坝渗漏量与加固前相比明显减小。这说明采用复合土工膜防渗效果良好，在小型水库除险加固上有较好的经济性和推广价值。但需要注意的是，选择土工膜的厚度不能过薄，以免施工过程中出现气孔或者受损的情况，一般土工防渗膜的厚度要控制在0.25mm以上，铺设土工膜时不能打皱，也不宜过紧，拼接点要牢固，保证土工膜施工质量。

[1]水利水电工程土工合成材料应用技术规范[S].SL/T225－2008.

[2]土工合成材料应用技术规范[S]. GB50290- 2009.

[3]聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范[S].SL/T231-2010.