复合土工膜坝体防渗设计与施工技术探讨

关 键词 土工合成 材料 ；复合 土工膜 ；防渗 ；设计与施 Ｔ 中 圈分 类号 Ｔ ｕ 文献 标识 码 Ａ 文章 编号 １７— ６１（０ ０ ２０４— ２ ６ ３９７ 一 １）１— １ １０ ２ １
１ 复合 土工膜 坝体 防渗 设计 复合土工膜在坝体防渗设计中的功能不同决定 了防渗结构类 型的不 同，进而导致膜的受力和变形也 有所不 同，具体情况见表 １ 。在设计 中 需根据工程总体设计要求和 当地水文气象 、地形地貌 、水文地质等 自然 条件 ，结合复合土工膜不同防渗类 型的适用条件和优缺点 ， 经过充分论 证确定防渗工程的规模 、形式和材料。 表 １复合土工膜防渗设计杼 眭
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应 用 方 法论
１ ４ ｌ
复合士工膜坝体 防渗设 计 与施工技术探讨
徐祥东
（ 江西省 乐平 市水务局 ，江西乐平 ３ ３ ０ ３３ ０）
摘 要 本文从 复合土工膜坝 体防渗 的两 种结协设计形 式出发 ，阐述 了目前设计 和施工 中取得的一些 成绩和值得 注意的问题 。
类 型
布置位置 前置土工膜 中置土工膜 铺设在坝体上 游面 铺设在坝体中 央
一
特 征 应用位置
具体情况参考 《 水利水电工程土工合成材料应用技术规范》和 《 聚乙烯 土工膜防渗工程技术规范 》 进行为防止复合 土工膜表面受损和提高抗滑 稳定 ，土工膜铺设基面或垫层需根据具体情况确定相应的垫层类型 ，如 在堆石体 中铺设土工膜 ， 其两侧的保护层必须按一定 的过渡规则来确定 各过渡层 的厚度和粒径级配 ，且必须保证土工膜两侧在排水时 的渗流稳 定 ，对于前置土工膜还必须校核上层保护层 的抗滑稳定。护坡设计要考 虑风浪压力及水流冲刷力 的联合作用 ，一般采用干砌大块石护面。土工 膜与刚性锚 固处 由于局部部位产生很大的变形而成为设计 的关键 ，必须
首 端 铺设 。 复合土工膜是兼土工织物透水性和土工 薄膜防渗联合效用 的土工合
可与其他 防渗体 联合防渗
１ 应用范围比较 。前置 土工膜 宜为独立 防渗 ，一般不 与粘性 防渗 ） 材料联合防渗 ， 其原因在于：若膜后填筑粘性土或透水性弱 的土 ，土石 坝的坝坡需放缓从而会增加投资 ；同时，当上游水位骤降时通过膜缺陷 的水体不易迅速排出 ， 膜受到反向渗压作用易发生失稳 ，否则需要设置 专 门的排水设施。但部分坝体整治项 目 也可在满足防渗、坝坡渗流稳定 和护坡抗滑稳定的情况下 ，作为均质土坝的联合防渗整治或作为水库加 高部分 的防渗而与原防渗斜墙连接。 中置土工 膜可与其它 防渗材 料联合 防渗 。对于存在缺 陷的防渗土 料 ，若单独作 为防渗体 ，其渗透稳定性令人 担忧 ；若用土 工膜单独防 渗 ，其在施工及运行期难免会产生缺陷 ，防渗有效性没有保 障。因此在 心墙 防渗土料 的上游面设置复合土工膜 ，两者联合组成防渗 系统 ， 就提 高了坝体防渗效率或降低了局部失效 的风险。 ２）变形特性 比较。前 置土工膜一般 在坝体 填筑 至坝顶 时再铺 膜 ， 此时坝体大部分的竖 向位移 已经完成 ，土工膜 主要 随蓄水引起 的坝体 位移变形。复合土工膜一般能够承受平均拉伸变形 ，但在坝基及岸坡锚 固端 ，由于刚性锚固和巨大的水压力作用 ，该处与坝体之间较大的相对 位移只是在膜的很小 区域 内产生变形 ，此处的膜变形最易超出其承受 能 力 。因此，前置土工膜最易在水库蓄水后坝体向下游位移时 、锚同在地
基及岸 坡 处产 生 破 坏 。
中置土工膜 的铺设随坝体填筑 同步上升 。由于碾压施工的需要 ，土 ］． 膜常承 “ 之”字形上升 ，两岸 同样要锚固在基岩岸坡中。此 时，复合 上工膜不仅承受 由于坝体填筑产生的竖向位移 ，还要承受蓄水后坝体产 生的水平位移 ，在两端岸坡及地基锚固处，其局部拉伸变形量更大 ，是 设计处理的关键部位。 ３ 选膜 与铺膜原则 。复合土工膜是 以适应结构较 大位移 而不是 以 ） 自 身的强度抵御破坏 ， 膜在坝体内的变形主要受制于坝体结构的位移 ， 其本身对 限制位移的作用很小 ；膜的破坏主要在于刚性锚 固部位产生局 部很大的变形而使膜 内产生很大拉力 ，从而容易造成破坏。因此，选择 膜的类型时应注重膜的拉伸率 ，而不仅仅是膜 的抗拉强度 保证土工膜在 坝体防渗中安全有效 ，应从提高坝体结构的变形模量和增强土Ｔ膜的适应 变形 的 能力 两方 面人 手提 高 坝体结 构 的 变形模 量 ，主要 从颗 粒 的岩 性 、颗 粒形状、颗粒级配及优化碾压参数等方面着手；增 力主要在于寻求更能吸收坝体变形 的铺 设机制及铺设工艺。对于与地基和 岸坡的锚固端 ， 一般选用单层且厚度较其它部位稍厚的土工膜 ， 不仅有利
精 心设 计 。

变形特点 水平变形 竖向变形和 水平变形
２ 复 合土 工膜 肪渗 体施 工
般为独立渗透 １ ）铺设基面或垫层施工 。基面或垫层施工是确保 防渗效果 的关键 环节 ，一定要按设计要求清理好 ，务必将尖石 、树根等杂物彻底清除干 净 ，且不允许有局部 凹凸现象 ，清理好 的基面要用夯锤或夯板夯紧，使 之密实平整。对 于前置土工膜要先按设计断面进行削坡处理 ，然后铺垫 细粒料 ，并用拍板或滚筒压实整平 ；对于 中置复合土工膜 ，由于土Ｔ膜 与两侧的坝体同步上升 ，施工难度较大 ，务必保证土工膜两侧有足够的 保护层，如两侧 的保护层厚度较大 ，可采用骑缝碾压。 ２ ）复合土工膜 的铺设 和连接施 工。复合土工膜融合土工织物和土 工薄膜的优势 ，成为 目前水 利建设 中运用最多 的土工合成材料之一 ，其 铺设也要考虑两种材料各 自的特性 ，采用不 同的连接施Ｔ方法来保证两 者各 自的施工质量及两者 的联合作用。复合土工膜主要靠 自身来适应坝 体的变形 ，而不是靠强度来抵御坝体的变形 ，因此在施工 中应考虑设置 均匀的折皱 ，使土工膜 自 身有一定的松 紧度 ，能在施工 中产生弹性极 限 变形 的同时有一定的扩展空间适应 坝体变形。同时要求土工膜与地 基 、 垫层接触面吻合平整 ，防止因土工膜折皱而形成渗水通道。 复合土工膜施工一般采用分段施工及流水作业 的方法进行。前置土 Ｔ膜从上至下铺设 （ 但在工期较 紧的情况下 ，也可考虑从下向上进行施 工 ），中置土工膜则必须与坝体填筑 同步上升 ，水平铺盖 由坡脚 向铺盖