土工膜防渗在水库大坝除险加固中的应用

杨汉锡 上官宗盼

（1温州市行政审批与公共资源交易服务管理中心；2温州市水乡建设促进中心）

1 永嘉县水库情况的概述

永嘉县境内已建成投入运行的水库78 座，合计水库总库容1.13亿m3，正常库容8 690万m3。其中包括金溪、北溪2座中型水库，小一型水库15座，小二型水库61座。水库坝型类别为翻板闸2座、重力坝3座，土石坝39座、拱坝34座。大塘水库位于永嘉县金溪镇瓯渠村，水库大坝始建于1957 年，经多年运行，大坝存在坝坡普遍散浸现象，且中间部位存在明显渗漏点，坝体防渗性能达不到规范要求，威胁下游6 000多人口，危害相当大。因此大塘水库要确保工程本身安全，积极开展水库大坝除险加固工作。

2 土工膜防渗处理技术

随着水库土石坝的除险加固工程技术的不断发展，根据永嘉县水库的情况，通过对金溪、北溪两座中型水库洪灾风险分析，因超标准洪水导致溃坝的可能性很小，但并不能排除超标准洪水发生的可能，一旦遇到超标准洪水导致溃坝，下游的损失将十分惨重，所以多采用土工膜、黏土斜墙、冲抓套井回填以及高喷灌浆的防治方案来开展水库土石坝除险加固工程。同时根据工程的实际作条件、工程坝体用材等方面进行综合考虑，永嘉县水库大坝除险加固工程时，采用的防治设计方案是迎水坡面铺设土工膜。PE复合土工膜采用重量为900，膜厚为0.50 mm，渗透系数k≤10～12 cm/s的二布一膜。这种防治方案的施工思路是从水库坝顶开始加固，直到坝脚为止，实现全坝面的铺设和全面的复合土工膜防渗。

由于永嘉县水库存在坝坡普遍散浸现象，且中间部位存在明显渗漏点，坝体防渗性能达不到规范要求，需要对迎水坡面铺设土工膜工程，工程从以下几个方面开展施工：在开展铺设施工时，对水库两岸山坡、护坡前趾与土工膜底部相融合处，挖掘一条防渗齿槽在两岸山坡和在护坡前趾之间的融合处，控制好防渗齿槽的深度，确保其深度控制在相对不透水层处。同时设置好开挖边坡的比例，其比例一般为1∶1。防渗齿槽的处理方式选择砼截水或黏土回填的方式。控制好复合土工膜的分层处理，保证下垫层、防渗层、防护层的施工质量。开展下垫层的铺设时，垫层要选择厚度为一百毫米的黏土，以此预防坝面的尖锐石块等物质刺破土工膜，同时防护层作为复合土工膜，其材料可以选择厚度为100 mm的黏土。接着再铺设六方块护坡或对 20砼护坡进行浇筑。

3 土工膜防渗技术工序

3.1 作业前期准备

开展水库大坝除险加固定工程时，要先对复合土工膜所需的建筑用材的质量进行严格的检核。除险加固定工程所需复合土工膜的材料为“两布一膜”，“两布”就是用短线涤纶布作为上下两层的材料，而“一膜”则选用PE膜。为了保证工程的施工质量，聘请委托具有检测资质的机构，严格检测工程的各项技术标准，保证工程的各项指标符合国家、行业规定的技术标准要求，这是有效保证水库大坝防渗效果的重要步骤。另外，施工期间，及时清理了现场的建筑垃圾，保证基面的平整和清净。完成基面施工后，再对下垫层进行铺设，对下垫层开展夯锤处理，而且还要利用夯板对下垫层进行夯紧，确保下垫层平整密实。

3.2 铺设土工膜的处理

3.2.1 土工膜的铺设办法

在开展土工膜的铺设时，必须要保证坝轴线与土工膜进行垂直铺设，而且要控制好两块土工膜的搭接距离，确保下垫层与土工膜处于紧贴状态，同时要对膜进行压平处理。在开展压平工作时，要控制好膜的松紧度，不能拉得太实，要留下一定的松度，而且膜底不能存在气泡。由于土工膜具有轻薄的特点，容易受大风的影响，所以在铺设土工膜的过程中，要开展控制土沟槽的工作，同时要控制好土沟槽的距离。处理好土工膜防滑枕，在土沟槽内铺设土工膜，然后再用混凝土或黏土进行回填，以此将土工膜进行固定。

3.2.2 开展复合土工膜铺设的技术处理

为确保复合土工膜的铺设质量，工程挑选在合适的天气环境下进行，一般都是选择温暖干燥的天气。同时，为了保证拼接工作的顺利完成，避免应力集中的现象。一般情况下，波浪形的松弛方式是最佳的铺设方式。利用这种方式可以保证铺设时具有较好的富余度，其富余底大约在1.50%。将防滑枕放入土工膜时，要拉直土工膜，确保坡面与复合土工膜平整融合在一起，保证土工膜不出现突起褶皱的情况。同时在铺设过程中作业人员不能穿钉鞋，以免尖锐的鞋踩破土工膜。倘若出现土工膜损坏的情况，一定要及时修补，确保土工膜的质量符合要求。

3.3 土工膜拼接处理

开展土工膜拼接施工时，施工单位从以下三个问题开展工作：

第一，在开展复合土工膜的连接工作时，处理好两个程序问题，分别是中层的PE 膜和上下层无纺织布的连接问题。对于这两个程序的处理办法，在开展连接上下层无纺织布缝接工作时，一定要采用尼龙线或手提缝纫机进行双道缝接处理。同时要控制好搭接的宽度，一般情况下，其宽度在10 cm 左右。在连接PE膜时，要选择好焊接工具使用模式，正常情况下，应选择自动调温电热模式，再配合双道塑料热合机，保证土工膜的拼接质量。

第二，在焊接施工时，一旦铺设好第一幅土工膜，要对其开展焊接工作，处理好边翻叠的问题，控制好翻叠的宽度，一般情况下，宽度要控制在60 cm左右。在第一幅膜的基础上铺设第二层膜，但是在铺设的过程中要注意处理好膜与膜之间的边缘问题，在对其进行焊接时，要调整好幅膜边缘，确保搭接超过10 cm，其效果图如图1所示。

图1 土工膜焊接的作业图

第三，在开展现场焊接工作时，要选择合适的天气。一般情况下，选择在风力不超过3 级的干燥暖和的天气下进行焊接最适合。同时，处理好焊接基底的表面，保证其干燥、干净，因此，在开展焊接之前，施工单位通过发挥电吹风的作用，将基底表面的泥土、砂子等不利于焊接的物质清理干净，而且在焊接时还要在焊接部分的下端放置长木板，以保证焊接时的平整度，从而保障焊接质量。未开展焊接前，施工还要从PE膜的厚度、施工天气等细节上进行综合考虑。开展焊接试验时要利用相同PE膜，并且要控制好焊接时的温度，一般情况下，温度应保持在220h～300h之间。同时，在试验时，要严格记录好焊接机的焊接温度和行走速度，而且要充分发挥拉力机的作用，在现场利用它开展剪切、剥离试验，当样品测试符合标准要求后，记录好相关的焊接施工工艺指标，再进行正式的焊接作业。焊接时，要保证焊接质量，确保焊接透明、顺直、平整。拼接两条焊缝时，控制好焊缝的宽度，其焊缝一般保持在10 mm，并预留一定的空间在两条焊缝当中，空间长度也是10 mm左右。

3.4 铺设反渗水坡面土工膜的注意点

针对死水位高、大坝高度高的水库大坝，在坡面底部开展土工膜作业时，可能会出现坡面反渗水的问题。针对这种情况，施工单位选择反渗水坡面土工膜铺设技术。在了解坡面渗水的状况下，选择好方向，根据一定的间隔距离挖掘导渗槽，然后再用砂卵石进行回填。同时在坡面底部开展土工膜工作，根据导渗沟的布置情况，设置好相应的间隔间距，处理好逆止阀排水情况。

4 结语

通过对永嘉县水库开展加固工作，采用土工膜防渗技术，有效降低工程的投资成本。土工膜防渗技术应用在水库大坝除险加固工程中收到良好的效果。盘山后水库除险加固建设稳步推进，水库除险加固完成后，可以作为南陈村的生活水源，保障了1 000 多人的生活用水，还可保证下游40 hm2农田的灌溉，具有良好的社会效益。同时，大坝景观设计与开发建设的“温泉小镇”周边环境相协调，有效推进温州西部山区旅游休闲产业建设。