摘要：本文論述了復合土工膜在二壩水庫土壩防滲處理中的應用，采用復合土工膜斜墻防滲處理，防滲效果良好，具有推廣價值。

關鍵詞：復合土工膜 水庫除險加固工程 除險加固

1. 概況

二壩水庫位于甘肅省張掖市甘州城東約18km的堿灘鎮境內，地處山丹河下游。水庫總庫容400萬m3，興利庫容368萬m3，是一座以農業灌溉為主，兼有防洪、旅游、水產養殖等功能的綜合水庫。水庫于1958年建成，主壩為均質土壩。水庫主壩長1140m，壩頂寬度3.0～4.0m，壩頂高程為1495.00m，正常蓄水位1491.30m，壩底高程為1487.55～1488.80m，大壩內坡比1:3～1：4.5，馬道高程1493.00m，寬1.5m，后壩坡坡比1:2。受當時建設環境及客觀條件限制，壩前庫底沒有鋪蓋防滲，施工中未對水庫壩基進行防滲處理，壩體夯填不密實，壩后也未做排水體，防滲效果較差，壩后常年滲流，高水位時曾出現管涌。

2002年，經水庫大壩安全鑒定委員會鑒定，壩坡滲透坡降大于允許滲透坡降，壩坡滲流不穩定，需對壩體進行防滲處理。

2. 除險加固設計方案的選擇

通過多方案經濟、技術比較，結合本工程的壩體材料與施工條件等實際情況和類似工程的處理經驗，設計選定采用復合土工膜處理土壩滲漏的整治方案。設計對主壩壩頂至壩腳進行復合土工膜防滲處理，壩前庫底25m范圍內鋪設復合土工膜鋪蓋。鋪蓋前端開挖齒槽，將復合土工膜嵌入齒槽，壩頂開槽后將復合土工膜嵌入原壩體中，壩體與溢洪道、輸水洞連接處將復合土工膜與建筑物混凝土連接，形成半封閉的不透水防滲結構體。加固后壩頂高程為1495.00m，壩頂寬4.0m，前壩坡為1：3～1：4.5，在前壩坡1493.00m高程處設1.5m寬的馬道兼作人行道，后壩坡坡比1：2。

3. 復合土工膜防滲結構設計

3.1.復合土工膜規格選擇

復合土工膜規格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應力、材料彈性模量、鋪設范圍內的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關，土工膜厚度設計除應考慮主要由水壓力要求的強度外，尚應考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應用條件，并按國家現行有關標準的規定確定設計厚度及實際厚度。本工程經綜合分析計算，壩坡防滲層采用規格為200g/0.3mm/200g的針刺短線滌綸兩布一膜(PE膜)，庫底鋪蓋防滲層采用規格為150g/0.25mm針刺短線滌綸一布一膜(PE膜)，幅寬均為4m。。

3.2.復合土工膜防滲體結構層設計

復合土工膜防滲結構自上而下依次為防護層、上墊層、防滲層、下墊層、支持層，由于壩體和庫底土層為細粒土，整平夯實后可直接鋪設土工膜，因此不再設下墊層。上墊層和防護層針對不同部位作了不同處理。壩體馬道（1493.00m）以下，上墊層采用平均厚度20cm厚的砂礫石，滿足防濾要求，防護層采用30cm厚的干砌石護面。馬道以上，上墊層采用5cm厚的砂漿，防護層采用6cm厚的混凝土預制板護面。庫底鋪蓋在復合土工膜上直接覆蓋60～80cm壓實細粒土作為保護層。

3.3.復合土工膜防滲系統穩定復核

由于復合土工膜與土石介質間的摩擦系數及土石介質間的摩擦系數將影響防滲體的穩定，必須復核復合土工膜與壩坡、復合土工膜與保護層的抗滑穩定性。

復合土工膜穩定性驗算根據公式K＝f/tgα計算抗滑穩定安全系數。

K：抗滑穩定安全系數；

f：上墊層與土工膜之間的摩擦系數；

α：壩坡坡角。

根據上墊層土料，查資料得f＝0.45。

壩體上游坡坡比為1：3，即tgα＝1/3

通過計算得復合土工膜防滲系統是穩定的，滿足要求， 設計中在高程1491.90m、1490.80m、1489.70m、1488.60m分別設置了防滑槽，防滑槽間距3.3m，深度0.25m。

3.4.庫底鋪蓋埋鋪設計

壩前25m范圍內鋪設規格為150g/0.25mm的復合土工膜(PE膜)鋪蓋，在距壩腳25m的庫底，開挖一防滲齒槽，槽深1.5m，開挖邊坡1：1，口寬3m，將復合土工膜嵌入槽內，并用壤土夯填。

3.5.復合土工膜與水庫輸水洞和溢洪道周邊的連接

復合土工膜防滲斜墻與水庫輸水洞和溢洪道剛性建筑物的連接，要求連接嚴密、牢靠，留有伸縮余量，防止因建筑物沉陷而使復合土工膜破壞。輸水洞和溢洪道導流墻澆筑為直立墻，復合土工膜與混凝土連接時，首先在砼面上間隔20cm打孔，安裝膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復合土工膜固定。為防止螺栓、壓條銹蝕，在螺栓和鋼板壓條上刷三層防銹漆。

4. 復合土工膜防滲斜墻的施工

4.1.施工準備

1）復合土工膜材料質量檢測。本工程所用復合土工膜為兩布一膜和一布一膜針刺復合土工膜，使用前委托甘肅省水利科學研究院實驗中心對產品的各項技術指標進行檢測，各項指標均符合標準規定和設計要求。

2）復合土工膜具有一定的抗頂破、抗刺破能力，但在水頭較大時，常被膜下尖礫、樹根頂破。二壩水庫在防滲施工中，開挖清除原壩表層干砌石及礫石墊層至粘土層，并按設計尺寸削坡挖平和欠坡回填夯實，找平并灑水窮實，使夯填土干容重不小于1.65t/m3。人工開挖防滑槽，剔除其表面的石子、樹根等堅硬尖狀物，并噴灑除草劑等藥水，整理后的坡面應平整、密實、光滑，以防復合土工膜被刺破。達到設計平整度要求后，經監理工程師驗收合格，為復合土工膜鋪設提供工作面。

3）土工膜場內拼接。為了施工方便，保證拼接質量，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少壩坡現場拼接量，施工前應根據復合土工膜幅寬、現場長度需要，在庫內專用場地剪裁，并拼接成符合要求尺寸的塊體，卷在鋼管上，人工搬運到工作面鋪設。

4.2.復合土工膜的鋪設

1）復合土工膜的鋪設方法

復合土工膜鋪設分庫底鋪設、坡面鋪設兩個部分。鋪設方法：復合土工膜的鋪設要求在平地先將4m窄幅拼接焊成20m寬幅，然后在坡面自上而下，垂直于壩軸線方向通幅鋪設。坡面鋪設在坡面驗收合格后，從堤頂向堤腳沿垂直于堤軸線方向緩慢展鋪到坡腳齒槽外頂處與庫底土工膜丁字形相接。庫底鋪設在庫底開挖驗收合格后，從齒槽外頂向庫內沿垂直于堤腳軸線方向緩慢展鋪到庫內25m處。

2）復合土工膜的鋪設技術要求

鋪設應在干燥暖和天氣進行，為了便于拼接，防止應力集中，復合土工膜鋪設采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平、拉開，要求復合土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時如發現土工膜損壞，應及時修補。

4.3.復合土工膜的拼接

1）本工程采用兩布一膜和一布一膜復合土工膜，復合土工膜的連接分2個程序進行，即下、上層無紡織布的縫接，中層PE膜的連接。無紡織布的縫接用手提縫紉機、尼龍線進行雙道縫接，搭接寬度10cm；PE膜采用焊接工藝連接，焊接工具采用自動調溫(調速)電熱模式雙道塑料熱合機。拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接，為了確保焊接質量，焊接應盡量在廠內進行，但為了施工方便，復合土工膜幅寬又不應太寬，必須在施工現場拼接。

2）復合土工膜焊接質量的好壞是復合土工膜防滲性能成敗的關鍵，所以務必做好土工膜的焊接，確保焊接質量，因此，土工膜焊接應由生產廠家派專業技術人員到現場操作，指導，培訓，采用土工膜專用焊接設備進行。本工程土工膜焊接采用ZPR—210V型熱合土工膜焊接機，土工布采用手提式封包機縫接。

3）焊接工藝：第一幅土工膜鋪好后，將需焊接的邊翻疊（約60cm寬），第二幅反向鋪在第一幅膜上，調整兩幅膜焊接邊緣走向，使之搭接10cm。

4）焊接全部在現場進行，要求天氣晴好，風力3級以下，嚴禁在雨天、高溫和嚴寒天氣下施工，焊接基底表面應干燥，焊接前用電吹風吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，再用干凈毛巾擦凈，保證膜面干凈，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質量，正式焊接前，應先根據施工氣溫、PE膜厚度，利用相同材質的PE膜進行試焊，施焊溫度為220～300℃，掌握好的焊接機溫度及行走速度，確定好施工工藝參數，再進行正式施工，焊縫應透明、平整、順直、連續。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫間留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質量。

4.4.復合土工膜的錨固

復合土工膜的錨固分上部與壩頂的錨固，庫底與防滲鋪蓋的錨固，復合土工膜上部錨固采用在壩頂路緣石基礎底部嵌固足夠長度復合土工膜，其結構形式為口寬0.3㎝×深0.3㎝的三角槽，在槽內夯填土。復合土工膜庫底與防滲鋪蓋的錨固，壩腳25m外沿軸線方向挖口寬3.0m×深1.5m的一條溝槽，鋪設復合土工膜時將復合土工膜緊貼在溝內側，在溝槽內夯填土。

4.5.上覆保護層

復合土工膜焊接完并經質量驗收合格后，及時在膜上面均勻鋪設20cm砂礫石墊層，找平拍實后砌筑干砌石30cm，以防止其在紫外線照射下易老化和其它因素引起的破壞。

5. 復合土工膜施工質量控制

復合土工膜的鋪設，是該工程施工的關鍵。施工質量控制包括材料采購、進場原材料質量控制、施工操作過程控制、施工完質量檢測。

5.1.材料采購

結合工程實際及所選復合土工膜的規格，確定復合土工膜的質量標準、幾何尺寸，選擇生產規模較大、產品質量符合要求的生產廠家進行招標采購。

5.2.原材料質量控制

進場的復合土工膜必須有廠家提供的合格證書，性能及特性指標和使用說明書。復合土工膜進場后，隨機抽取復合土工膜對其性能指標委托甘肅省水利科學研究院實驗中心進行復測，復測結果全部合格。

5.3.施工操作過程控制

復合土工膜鋪設前編好施工組織設計，說明鋪設方法和技術措施，經監理批準后方使用，施工人員均應穿平底布鞋或軟膠底鞋進行鋪設，嚴禁穿釘鞋以防踩壞土工膜，做到隨鋪隨壓，復合土工膜鋪設要與保護層鋪設相協調。拼接中復合土工膜焊縫質量是拼接關鍵，施工中尤其要加強接縫檢測，檢測方法有：一、目測法；二、現場檢漏。目測法：復合土工膜焊接好后，觀察有無漏接，接縫是否燙損，有無褶皺，是否拼接均勻等?，F場檢漏有兩種：①充氣法：焊縫為雙條，兩條之間留有約10mm的空腔，將待測段兩端封死，插入氣針，充氣至0.05MPa～0.20MPa，靜觀0.5min，觀察真空表，如氣壓無下降，表明不漏，焊縫合格，否則要查找原因及時修補。②充水法：焊縫為雙條，兩條之間留有約10mm的空腔，將待測段一端封死，另一端插入水針，充水至0.05MPa～0.20MPa，如無水從孔腔漏出，表明焊縫合格，否則要查找原因及時修補。充水法較充氣法有以下優點：①直觀性好，便于及時發現問題；②設備簡便，操作簡單，在現場便隨時隨地檢查和抽查。鑒于以上優點，該工程采用充水法檢查焊縫質量，自檢合格后提交監理單位、質檢部門及甲方聯合抽樣檢查，實行逐段認證簽證，對于虛焊、漏焊的接縫應及時進行補焊，并對補焊部位進行充水檢測，直至驗收合格后，才可以進行下道工序。

6. 防滲效果分析

二壩水庫除險加固工程在施工過程中嚴格按復合土工膜施工技術要求，嚴格現場焊接的質量控制，且經過室內試驗結果表明，復合土工膜各項性能指標均能滿足設計要求，質量得到保證。該工程于2004年10月底完工后蓄水運行，經過半年的運行，干砌石護面平整，沒有出現護面下滑、堆石。壩后無水溢出點，防滲效果較好，對于中小型病險水庫的除險加固，具有較大的經濟效益和很好的推廣使用價值。