復(fù)合土工膜在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用(1)

1、復(fù)合土工膜在水庫除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用(1)    摘要：本文論述了復(fù)合土工膜在二壩水庫土壩防滲處理中的應(yīng)用，采用復(fù)合土工膜斜墻防滲處理，防滲效果良好，具有推廣價(jià)值。 關(guān)鍵詞：復(fù)合土工膜 水庫除險(xiǎn)加固工程 除險(xiǎn)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(zhèn)境內(nèi)，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(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪、旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖等功能的綜合水庫。水庫于1958年建成，主壩為均質(zhì)土壩。水庫主壩

2、長1140m，壩頂寬度3.04.0m，壩頂高程為1495.00m，正常蓄水位1491.30m，壩底高程為1487.551488.80m，大壩內(nèi)坡比1:31：4.5，馬道高程1493.00m，寬1.5m，后壩坡坡比1:2。受當(dāng)時(shí)建設(shè)環(huán)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(jìn)行防滲處理，壩體夯填不密實(shí)，壩后也未做排水體，防滲效果較差，壩后常年滲流，高水位時(shí)曾出現(xiàn)管涌。2002年，經(jīng)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(wěn)定，需對壩體進(jìn)行防滲處理。2.         除

3、險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案的選擇通過多方案經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，結(jié)合本工程的壩體材料與施工條件等實(shí)際情況和類似工程的處理經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)選定采用復(fù)合土工膜處理土壩滲漏的整治方案。設(shè)計(jì)對主壩壩頂至壩腳進(jìn)行復(fù)合土工膜防滲處理，壩前庫底25m范圍內(nèi)鋪設(shè)復(fù)合土工膜鋪蓋。鋪蓋前端開挖齒槽，將復(fù)合土工膜嵌入齒槽，壩頂開槽后將復(fù)合土工膜嵌入原壩體中，壩體與溢洪道、輸水洞連接處將復(fù)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(jié)構(gòu)體。加固后壩頂高程為1495.00m，壩頂寬4.0m，前壩坡為1：31：4.5，在前壩坡1493.00m高程處設(shè)1.5m寬的馬道兼作人行道，后壩坡坡比1：2。3.   &#

4、160;     復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.        復(fù)合土工膜規(guī)格選擇復(fù)合土工膜規(guī)格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應(yīng)力、材料彈性模量、鋪設(shè)范圍內(nèi)的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關(guān)，土工膜厚度設(shè)計(jì)除應(yīng)考慮主要由水壓力要求的強(qiáng)度外，尚應(yīng)考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應(yīng)用條件，并按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定確定設(shè)計(jì)厚度及實(shí)際厚度。本工程經(jīng)綜合分析計(jì)算，壩坡防滲層采用規(guī)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(guī)格為150g/0.25mm針

5、刺短線滌綸一布一膜(PE膜)，幅寬均為4m。3.2.        復(fù)合土工膜防滲體結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)自上而下依次為防護(hù)層、上墊層、防滲層、下墊層、支持層，由于壩體和庫底土層為細(xì)粒土，整平夯實(shí)后可直接鋪設(shè)土工膜，因此不再設(shè)下墊層。上墊層和防護(hù)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(hù)層采用30cm厚的干砌石護(hù)面。馬道以上，上墊層采用5cm厚的砂漿，防護(hù)層采用6cm厚的混凝土預(yù)制板護(hù)面。庫底鋪蓋在復(fù)合土工膜上直接覆蓋6080cm壓實(shí)細(xì)粒土作為

6、保護(hù)層。3.3.        復(fù)合土工膜防滲系統(tǒng)穩(wěn)定復(fù)核由于復(fù)合土工膜與土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)及土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)將影響防滲體的穩(wěn)定，必須復(fù)核復(fù)合土工膜與壩坡、復(fù)合土工膜與保護(hù)層的抗滑穩(wěn)定性。 復(fù)合土工膜穩(wěn)定性驗(yàn)算根據(jù)公式Kf/tg計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。K：抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f：上墊層與土工膜之間的摩擦系數(shù)；：壩坡坡角。根據(jù)上墊層土料，查資料得f0.45。壩體上游坡坡比為1：3，即tg1/3通過計(jì)算得復(fù)合土工膜防滲系統(tǒng)是穩(wěn)定的，滿足要求， 設(shè)計(jì)中在高程1491.90m、1490.80m、1489.70m、1488.60m分

7、別設(shè)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(shè)計(jì)壩前25m范圍內(nèi)鋪設(shè)規(guī)格為150g/0.25mm的復(fù)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(fù)合土工膜嵌入槽內(nèi)，并用壤土夯填。3.5.        復(fù)合土工膜與水庫輸水洞和溢洪道周邊的連接復(fù)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(yán)密、牢靠，留有伸縮余量，防止因建筑物沉陷而使復(fù)合

8、土工膜破壞。輸水洞和溢洪道導(dǎo)流墻澆筑為直立墻，復(fù)合土工膜與混凝土連接時(shí)，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(fù)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(fù)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(fù)合土工膜防滲斜墻的施工4.1.        施工準(zhǔn)備1）復(fù)合土工膜材料質(zhì)量檢測。本工程所用復(fù)合土工膜為兩布一膜和一布

9、一膜針刺復(fù)合土工膜，使用前委托甘肅省水利科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)中心對產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。2）復(fù)合土工膜具有一定的抗頂破、抗刺破能力，但在水頭較大時(shí)，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(shè)計(jì)尺寸削坡挖平和欠坡回填夯實(shí)，找平并灑水窮實(shí)，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(jiān)硬尖狀物，并噴灑除草劑等藥水，整理后的坡面應(yīng)平整、密實(shí)、光滑，以防復(fù)合土工膜被刺破。達(dá)到設(shè)計(jì)平整度要求后，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格，為復(fù)合土工膜鋪設(shè)提供工作面。3）土工膜場內(nèi)拼接。為了施工方便，保證拼接

10、質(zhì)量，復(fù)合土工膜應(yīng)盡量采用寬幅，減少壩坡現(xiàn)場拼接量，施工前應(yīng)根據(jù)復(fù)合土工膜幅寬、現(xiàn)場長度需要，在庫內(nèi)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(yùn)到工作面鋪設(shè)。4.2.        復(fù)合土工膜的鋪設(shè)1）復(fù)合土工膜的鋪設(shè)方法復(fù)合土工膜鋪設(shè)分庫底鋪設(shè)、坡面鋪設(shè)兩個部分。鋪設(shè)方法：復(fù)合土工膜的鋪設(shè)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(shè)。坡面鋪設(shè)在坡面驗(yàn)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(shè)在庫底開挖驗(yàn)收合格后

11、，從齒槽外頂向庫內(nèi)沿垂直于堤腳軸線方向緩慢展鋪到庫內(nèi)25m處。2）復(fù)合土工膜的鋪設(shè)技術(shù)要求鋪設(shè)應(yīng)在干燥暖和天氣進(jìn)行，為了便于拼接，防止應(yīng)力集中，復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時(shí)拉平、拉開，要求復(fù)合土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應(yīng)穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴(yán)禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。4.3.        復(fù)合土工膜的拼接1）本工程采用兩布一膜和一布一膜復(fù)合土工膜，復(fù)合土工膜的連接分2個程序進(jìn)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

12、用手提縫紉機(jī)、尼龍線進(jìn)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(diào)溫(調(diào)速)電熱模式雙道塑料熱合機(jī)。拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接，為了確保焊接質(zhì)量，焊接應(yīng)盡量在廠內(nèi)進(jìn)行，但為了施工方便，復(fù)合土工膜幅寬又不應(yīng)太寬，必須在施工現(xiàn)場拼接。2）復(fù)合土工膜焊接質(zhì)量的好壞是復(fù)合土工膜防滲性能成敗的關(guān)鍵，所以務(wù)必做好土工膜的焊接，確保焊接質(zhì)量，因此，土工膜焊接應(yīng)由生產(chǎn)廠家派專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場操作，指導(dǎo)，培訓(xùn)，采用土工膜專用焊接設(shè)備進(jìn)行。本工程土工膜焊接采用ZPR210V型熱合土工膜焊接機(jī)，土工布采用手提式封包機(jī)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60

13、cm寬），第二幅反向鋪在第一幅膜上，調(diào)整兩幅膜焊接邊緣走向，使之搭接10cm。4）焊接全部在現(xiàn)場進(jìn)行，要求天氣晴好，風(fēng)力3級以下，嚴(yán)禁在雨天、高溫和嚴(yán)寒天氣下施工，焊接基底表面應(yīng)干燥，焊接前用電吹風(fēng)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(jī)在平整的基面上行走，保證焊接質(zhì)量，正式焊接前，應(yīng)先根據(jù)施工氣溫、PE膜厚度，利用相同材質(zhì)的PE膜進(jìn)行試焊，施焊溫度為220300，掌握好的焊接機(jī)溫度及行走速度，確定好施工工藝參數(shù)，再進(jìn)行正式施工，焊縫應(yīng)透明、平整、順直、連續(xù)。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

14、縫質(zhì)量。4.4.        復(fù)合土工膜的錨固復(fù)合土工膜的錨固分上部與壩頂?shù)腻^固，庫底與防滲鋪蓋的錨固，復(fù)合土工膜上部錨固采用在壩頂路緣石基礎(chǔ)底部嵌固足夠長度復(fù)合土工膜，其結(jié)構(gòu)形式為口寬0.3?M×深0.3?M的三角槽，在槽內(nèi)夯填土。復(fù)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(shè)復(fù)合土工膜時(shí)將復(fù)合土工膜緊貼在溝內(nèi)側(cè)，在溝槽內(nèi)夯填土。4.5.        上覆保護(hù)層復(fù)合土工膜焊接完并經(jīng)

15、質(zhì)量驗(yàn)收合格后，及時(shí)在膜上面均勻鋪設(shè)20cm砂礫石墊層，找平拍實(shí)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(fù)合土工膜施工質(zhì)量控制復(fù)合土工膜的鋪設(shè)，是該工程施工的關(guān)鍵。施工質(zhì)量控制包括材料采購、進(jìn)場原材料質(zhì)量控制、施工操作過程控制、施工完質(zhì)量檢測。5.1.        材料采購結(jié)合工程實(shí)際及所選復(fù)合土工膜的規(guī)格，確定復(fù)合土工膜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、幾何尺寸，選擇生產(chǎn)規(guī)模較大、產(chǎn)品質(zhì)量符合要求的生產(chǎn)廠家進(jìn)行

16、招標(biāo)采購。5.2.        原材料質(zhì)量控制進(jìn)場的復(fù)合土工膜必須有廠家提供的合格證書，性能及特性指標(biāo)和使用說明書。復(fù)合土工膜進(jìn)場后，隨機(jī)抽取復(fù)合土工膜對其性能指標(biāo)委托甘肅省水利科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測結(jié)果全部合格。5.3.        施工操作過程控制復(fù)合土工膜鋪設(shè)前編好施工組織設(shè)計(jì)，說明鋪設(shè)方法和技術(shù)措施，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后方使用，施工人員均應(yīng)穿平底布鞋或軟膠底鞋進(jìn)行鋪設(shè)，嚴(yán)禁穿釘鞋以防踩壞土工膜，做到隨鋪隨壓，復(fù)合土工膜鋪設(shè)要與保護(hù)層鋪設(shè)相協(xié)調(diào)

17、。拼接中復(fù)合土工膜焊縫質(zhì)量是拼接關(guān)鍵，施工中尤其要加強(qiáng)接縫檢測，檢測方法有：一、目測法；二、現(xiàn)場檢漏。目測法：復(fù)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(xiàn)場檢漏有兩種：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0.05MPa0.20MPa，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(shí)修補(bǔ)。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0.05MPa0.20MPa，如無水從孔腔漏出，表明焊縫合格，否則要查找原因及時(shí)修補(bǔ)。充水法較充氣法有以下優(yōu)點(diǎn)：直觀性好，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題；設(shè)備簡便，操作簡單，在現(xiàn)場便隨時(shí)隨地檢查和抽查。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，該工程采用充水法檢查焊縫質(zhì)量，自檢合格后提交監(jiān)理單位、質(zhì)檢部門及甲方聯(lián)合抽樣檢查，實(shí)行逐段認(rèn)證簽證，對于虛焊、漏焊的接縫應(yīng)及時(shí)