復(fù)合土工膜在嚴(yán)寒地區(qū)水庫(kù)建設(shè)的應(yīng)用

復(fù)合土工膜在新疆嚴(yán)寒地區(qū)水庫(kù)建設(shè)的應(yīng)用摘要：復(fù)合土工膜是一種新型的建筑材料，由于其具有質(zhì)量輕、施工簡(jiǎn)便、運(yùn)輸方便、價(jià)格低廉、料源豐富等優(yōu)點(diǎn)，自問世以來(lái)，發(fā)展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范圍內(nèi)得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。關(guān)鍵詞：復(fù)合土工膜在新疆嚴(yán)寒地區(qū)水庫(kù)建設(shè)的應(yīng)用新疆北疆地區(qū)最冷月平均氣溫小于－10℃，屬于嚴(yán)寒地區(qū)，對(duì)復(fù)合土工膜具有耐低溫要求及防脆斷要求，在工程設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)充分考慮這一特點(diǎn)，確保建筑物安全運(yùn)行。造成復(fù)合土工膜在嚴(yán)寒氣候下發(fā)生脆斷破壞、防滲性能降低的主要原因是冬季施工期及建筑物運(yùn)行期的自身沉降造成膜材被擾動(dòng)，膜材發(fā)生脆斷，形成漏水通道。下面簡(jiǎn)要闡述復(fù)合土工膜在新疆北疆嚴(yán)寒地區(qū)復(fù)合土工膜防滲面板堆石壩及病險(xiǎn)庫(kù)加固中的應(yīng)用情況，以饗讀者。1.復(fù)合土工膜在土工膜防滲堆石壩的應(yīng)用與研究博斯塘水庫(kù)位于新疆天山北麓木壘縣境內(nèi)，為山區(qū)攔河水庫(kù)，?。á瘢┬退畮?kù)，壩型為復(fù)合土工膜防滲混凝土面板堆石壩，壩軸線長(zhǎng)186m，最大壩高37m，壩頂寬5m，前壩坡1：1.65，后壩坡1：1.45、1：1.55兩級(jí)。壩址兩岸基巖裸露，巖性為安山巖，較堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力強(qiáng)。河床礫卵石層厚12～14m，下部為安山巖。溢洪道位于右壩肩山脊埡口處，為正槽開敞式。筑壩材料大部分采用溢洪道開挖爆破出的安山巖巖渣，不足部分采用河床砂礫石料，主要填筑于后壩坡浸潤(rùn)線上部干燥區(qū)。壩基防滲采用混凝土防滲墻。壩體前壩坡鋪設(shè)的復(fù)合土工膜與壩基混凝土防滲墻及兩壩肩混凝土趾板錨固在一起，共同形成壩體的防滲系統(tǒng)。壩體采用透水性很強(qiáng)的爆破料填筑，滲透系數(shù)一般大于在k×10-2cm/s，可以迅速排除膜后滲水，降低壩體內(nèi)浸潤(rùn)線高度，有利于壩體的抗滑穩(wěn)定安全。該壩上游壩面的構(gòu)造特點(diǎn)是：前壩坡自下而上由過(guò)渡層、無(wú)砂混凝土（下墊層）、復(fù)合土工膜、苯板（上墊層）、混凝土板護(hù)坡構(gòu)成。下墊層采用透水性較強(qiáng)的無(wú)砂混凝土，便于排除膜后滲水，最小厚度8cm；上墊層采用保溫性能及平整度較好的高密度苯板，起到保護(hù)復(fù)合土工膜作用，厚度2cm；苯板上部為邊長(zhǎng)0.60m、厚10cm的六邊形鋼筋混凝土框，框內(nèi)現(xiàn)澆C20素混凝土，?？蛑g干靠，有利于壩面排水。（見圖1）該壩體防滲效果的好壞關(guān)鍵是復(fù)合土工膜自身的防滲效果及其與周邊連接的可靠性。一是要求復(fù)合土工膜自身質(zhì)量可靠；二是復(fù)合土工膜之間的接縫可靠性及與周邊砼趾板連接的可靠性。土工膜的自身質(zhì)量主要是選擇符合要求的膜厚。根據(jù)復(fù)合土工膜承受的水壓力和下墊層，采用薄膜理論公式，選擇合適的膜材。經(jīng)計(jì)算，復(fù)合土工膜采用兩布一膜（300g/m2/PE0.5/250g/m2），其物理力學(xué)指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度19KN／m，延伸率53.6％，CBR頂破強(qiáng)度3.41KN，垂直滲透系數(shù)4.76×10-13cm/s，幅寬4.0m。施工中，復(fù)合土工膜需進(jìn)行拼接或與周邊砼趾板連接，其質(zhì)量好壞直接影響土工膜的防滲性能。土工膜鋪設(shè)前先進(jìn)行下墊層無(wú)砂混凝土的施工，然后將卷成捆的土工膜沿壩坡由下而上縱向鋪放，鋪設(shè)應(yīng)平順，松緊適度，予留大約1.5%的余幅，以免受拉破壞。土工膜展開平整后采用自走式熱熔雙縫焊機(jī)進(jìn)行拼接，根據(jù)膜材種類、厚度和室外氣溫選擇合適的焊接溫度及行走速度，先在現(xiàn)場(chǎng)采用小塊土工膜進(jìn)行試拼接，待焊接質(zhì)量穩(wěn)定后再進(jìn)行實(shí)際焊接操作。熱熔焊法焊縫形式為直縫雙道，每道寬度1cm，間隔1cm，焊縫處土工膜搭接寬度約10cm。土工膜焊接完成后，進(jìn)行接縫檢測(cè)。一般先進(jìn)行目測(cè)，觀察有無(wú)漏接，接縫是否有燙損、褶皺，是否拼接均勻等，目測(cè)合格后采用真空法或充氣法進(jìn)行最終質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)定。同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行土工膜的抽樣測(cè)試，作拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，要求焊縫強(qiáng)度不低于母材的80%，且試樣斷裂不得在接縫處，否則接縫質(zhì)量不合格。土工膜表面的無(wú)紡布采用手提縫紉機(jī)縫合，以保護(hù)土工膜。對(duì)于質(zhì)量不合格的焊縫可采用塑料焊槍或電烙鐵重新補(bǔ)焊。復(fù)合土工膜與壩基混凝土防滲墻、壩肩混凝土趾板及防浪墻的連接必須可靠。先進(jìn)行混凝土防滲墻底部及兩壩肩趾板與基巖面接合面的接觸灌漿，防止防滲墻底部或趾板與基巖面接合面處滲水，灌漿完畢后，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，合格后進(jìn)行下一道工序。將復(fù)合土工膜與防滲墻、趾板及防浪墻采用扁鐵、橡皮墊片和膨脹螺拴連接，為了保證復(fù)合土工膜具有一定伸縮能力，周邊均設(shè)伸縮節(jié)（圖2、圖3）。低溫下土工膜表現(xiàn)為脆性，為了防止冬季由于復(fù)合土工膜被擾動(dòng)，膜材發(fā)生脆斷，造成漏水，應(yīng)避免冬季敷設(shè)復(fù)合土工膜和進(jìn)行有可能造成膜材擾動(dòng)，發(fā)生脆斷的壩面施工。其次，應(yīng)避免由于壩體沉降量較大，造成在水庫(kù)冬季運(yùn)行期，前壩坡沉降變形，造成膜材脆斷。因此，應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壩體分層碾壓，每層碾壓完后應(yīng)灌水浸泡，確保壩體填筑密實(shí)。該壩體前壩坡的抗滑穩(wěn)定安全主要是混凝土板及復(fù)合土工膜的抗滑穩(wěn)定安全性。復(fù)合土工膜直接鋪設(shè)在無(wú)砂砼板上，兩者之間的摩擦系數(shù)為0.40～0.42，摩擦角為21.8°～22.78；前壩坡傾角31.2°大于摩擦角，因此，兩種材料間可能發(fā)生層面滑動(dòng)。為了解決這一問題，在無(wú)砂混凝土表面每隔2m，刷熱瀝青兩道，面積約0.5m2，將復(fù)合土工膜粘結(jié)在上面，既不妨礙膜后無(wú)紡布的透水性又增大了膜的抗滑能力，收到了很好的效果?，F(xiàn)澆混凝土板底部為苯板，兩者之間的粘結(jié)力很大，層面之間很難剝離，兩種材料間不會(huì)發(fā)生層面滑動(dòng)。診該工凍程梨199戒8麥竣工開始蓄水繳，經(jīng)過(guò)醒近以6遠(yuǎn)年的運(yùn)行，壩務(wù)頂最大沉降變剪形吩6c險(xiǎn)m睡，壩后坡腳地晶面干燥，無(wú)滲丘流溢出，壩后猛坡測(cè)壓管內(nèi)浸積潤(rùn)線低于河床池砂礫石層表刮面愿2寺m卵左右，達(dá)到了聚設(shè)計(jì)預(yù)期效果仁，復(fù)合土工膜攝防滲效果明顯介，工程取得了歌成功。娃鑼2泄.芬土工合成材料汽在病險(xiǎn)庫(kù)加固條中的應(yīng)用與研攜究?jī)|白土坑水換庫(kù)位于新疆瑪疾納斯縣境內(nèi)，威屬嚴(yán)寒地區(qū)，言為中型平原水瀉庫(kù)，始建綿于缺196閉2歇年。壩軸線畝長(zhǎng)鎮(zhèn)7.0k登m洪，老壩體為均核質(zhì)土壩，最大雄壩舌高漿7.00貓m餃，上游壩擋坡煮1隸：秋2熄，采用小型砼裙板護(hù)坡，下游吳壩乞坡膊1:1.線5世～搭1弦：駁2.吉0處不等，壩頂寬竭度姑2罪～誦4予m讓，壩后無(wú)濾水巷壩腳。壩體填士筑質(zhì)量較差，忠干密度值平批均亞1.43g/敘cm歌3繞，滲透系童數(shù)鉛6.4×10思-4程cm/凳s過(guò)，長(zhǎng)期處于軟陪塑狀態(tài)，壩體埋內(nèi)浸潤(rùn)線高，躲壩體滲水嚴(yán)重遷，壩后形成大蝴片沼澤濕地，腔后壩坡腳有發(fā)符生管涌或流土留的滲透破壞危跳險(xiǎn)，大壩上下座游壩坡抗滑穩(wěn)朵定計(jì)算均不滿鏡足規(guī)范要求。內(nèi)大壩壩基建壩侵時(shí)未做任何處輪理，壩壁基吳2戒～抱4貧m溜以上為粉砂與甩粉土層，滲透擊系數(shù)較魯大嚷0.79×1如0港-4閱cm/雙s撒，下部巖土結(jié)卷構(gòu)性較好，滲斃透系數(shù)燦在乒1.27×1晃0忘-5注～考6.48×1彈0肺-6適cm/肯s冊(cè)，為較好的隔弦水層。該水庫(kù)午多年來(lái)，一直地低水位運(yùn)行，懸達(dá)不到原設(shè)計(jì)惜標(biāo)準(zhǔn)，屬病險(xiǎn)紅庫(kù)，需進(jìn)行除腰險(xiǎn)加固。綿鑒于該水絮庫(kù)原壩型為均搞質(zhì)土壩，且為昨老壩體加固，蠶因此在前壩坡渴上鋪設(shè)復(fù)合土噸工膜進(jìn)行壩體抽防滲，簡(jiǎn)單易困行、施工速度異快、可以有效鑰降低壩體內(nèi)的殘浸潤(rùn)線高度，磚增大壩體內(nèi)的唇干燥區(qū)，提高饒土體內(nèi)摩擦角吐，從而提高壩刪體的抗滑穩(wěn)定曠安全性和減少儲(chǔ)壩體蓄水后的說(shuō)沉降量。壩基襪進(jìn)行垂直鋪塑捧，塑膜與壩面獲復(fù)合土工膜連碑為整體。后壩況坡弟按位1碧：貍2.2廢5恨培厚，新老壩犁體間設(shè)褥墊式脹壩體內(nèi)排水體餓。賣復(fù)合土工陪膜采用兩布一疊膜認(rèn)（咬200g/m番2邁/PE0.5撇/200g/盲m么2扯），其物理力折學(xué)指標(biāo)為：抗逝拉強(qiáng)蔬度煩18K獎(jiǎng)N燈／池m貍，延伸歉率法56.政4回％灰，龜CB犯R劫頂破強(qiáng)盆度弱2.8K錦N裂，垂直滲透系噴數(shù)禾1.0×10樣-12驕cm/單s嗓，幅謠寬割6.0尸m絮。鉗先將已損壞或寇風(fēng)化的原砼護(hù)雅坡板用細(xì)石混巡凝土填補(bǔ)平整疲，再礦鋪?zhàn)?.5c帖m泛厚細(xì)砂墊層，染然后鋪復(fù)時(shí)合土工膜，膜牙上依鋪漁75c慎m東厚的砂礫石防惠凍層，再澆溪筑頂20c憤m螺的混凝土護(hù)坡哀板。復(fù)合土工歲膜下部為細(xì)沙帽墊層，兩者之該間的摩擦系數(shù)塘為酷0.5廊5勺，摩擦角賭為您28.8參°宰，前壩坡傾紋角歲26.56碼°劫小于摩擦角，嗽因此，兩種材創(chuàng)料間不會(huì)發(fā)生誕層面滑動(dòng)。復(fù)書合土工膜上部秋折埋在壩頂附興近，下部與垂屯直鋪塑膜雙縫破焊接（抄圖慧4盾）。鋪設(shè)復(fù)合良土工膜時(shí)，應(yīng)治預(yù)域留絞1.5妥%繡的余幅，并且伍嚴(yán)禁冬季施工隨，防止造成土用工膜被擾動(dòng)后已發(fā)生脆性斷裂亞，降低防滲性剩能。爺壩基采用絹垂直鋪塑解決浪壩基滲漏問題房，鋪塑塑膜采因用減厚需0.3mmP扁E盲膜，設(shè)計(jì)深度焰深入到壩基下型粘土層芳內(nèi)蛇1.0生m版，先用鋪塑機(jī)當(dāng)將基土破開，編槽壁采用泥漿取固壁，然后將狐卷繞在鋼管上掌的塑膜垂直放溜入槽內(nèi)，由鋪澆塑機(jī)牽引向前廊移動(dòng)，鋪完塑店的溝槽采用粘烘土漿落淤充填噸。鋼管上的塑處膜用盡前應(yīng)予貴留蘆1.址5筆倍的槽深長(zhǎng)度淺，將塑膜拿出垂溝槽，洗凈擦綿干后用自走式咳熱熔雙縫焊機(jī)葬焊接。局部破惡損的塑膜補(bǔ)漏睡，采用不溶于及水的膠合劑粘敵接，春秋季固禍化時(shí)間不少羅于悅12涉h貪，要求粘貼牢誓固、均勻、可戲靠。塑膜槽口紛外露段，敷土離加以保護(hù)，避節(jié)免陽(yáng)光直接照物射。壩基鋪塑圍塑膜上部要與絨前壩坡的防滲搞復(fù)合土工膜焊筍接，形成完整涂的防滲體。接故頭處需折疊填麗埋，預(yù)留一定沒的伸縮量，防優(yōu)止被拉斷。狂該水庫(kù)原聚下游壩坡腳未某設(shè)濾水壩腳，膛由于后壩坡需密要培厚，且培跳后的壩坡土體扶干容重較原壩阿體高，滲透系梅數(shù)較原壩體小聾，因此，在新醫(yī)老壩體間設(shè)壩阻體內(nèi)褥墊式排分水體，利于排巖水。采用重量心輕、鋪設(shè)方便粘、造價(jià)低的無(wú)杠紡布代替?zhèn)鹘y(tǒng)外反濾料，無(wú)紡垂布上部覆蓋天柔然級(jí)配的砂礫掠石料（含泥傅量棍<潛6軌％）。無(wú)紡布為的選擇對(duì)反濾廟效果有很大的爐影響，按照保毒土性、透水性天、防堵性三個(gè)排原則進(jìn)行設(shè)計(jì)抗選型，采篇用磚400芒g釀／燥m身2踢的短纖針刺無(wú)拒紡布。無(wú)紡布仰的接縫采用搭窗接形式，搭接丟寬度不小貍于先30c卸m鼓。暢白土坑水?dāng)z庫(kù)按丹照影“困前防后速排棕”音原則進(jìn)行防滲惰設(shè)計(jì)，老壩體逢雖然干容重較攤低，但采用復(fù)鴨合土工膜防滲恩后，壩體內(nèi)基語(yǔ)本上處于干燥鑒狀態(tài)，壩體高疫度不大，水庫(kù)各蓄水后，未發(fā)局現(xiàn)壩坡和壩頂親沉降變形，同那時(shí)復(fù)合土工膜存上部采用砂礫撥石防凍墊層，戴冬季復(fù)合土工鞠膜溫度在零度悟以上，仍然具宗有塑性特征，堪塑膜不會(huì)發(fā)生禁冬季壩體沉降吹造成的脆斷破切壞勤。粥200賊1偉年底除險(xiǎn)加固述竣工，經(jīng)過(guò)兩嫂年的運(yùn)行觀察江，防滲效果較非明顯，壩后積蛛水或沼澤消失斯，地下水位降角低至壩后坡腳搶地面以享下殃1.5狡m墨，水庫(kù)達(dá)到了號(hào)設(shè)計(jì)要求。階遮3塑.匹土工合成材料圓施工中應(yīng)注意吊的問題促釘（歸1央）運(yùn)輸、貯存正中不得沾污、咳雨淋、破損，首遠(yuǎn)離火源，周局圍不得有酸、課堿等腐蝕性介盆質(zhì)，不得長(zhǎng)期勾曝曬和直立。顛壓（竭2匙）材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)會(huì)，應(yīng)進(jìn)行抽檢慶。施工時(shí)應(yīng)有北專人隨時(shí)檢查獵清基、材料鋪異放方向、材料卻的接縫或搭接燥、材料與結(jié)構(gòu)上物的連接，每姥完成一道工序量應(yīng)按設(shè)計(jì)要求衡及時(shí)驗(yàn)收，合課格后，方可進(jìn)壯行下道工序。嗎?。?熄）施工場(chǎng)地應(yīng)牛平整干凈，防儲(chǔ)止損壞土工膜者；鋪設(shè)應(yīng)平順時(shí)，松緊適度。法不平地、軟土怎上和水下鋪設(shè)辱搭接寬度應(yīng)適螺當(dāng)增大。蔥惕（茅4晚）鋪設(shè)人員不玻得穿硬底鞋操搜作。歐端（斥5琴）盡量采用寬拜幅，使膜在施外工時(shí)接縫最少甩；每卷材料的些重量不宜超顧過(guò)曬1俗t?。荒づc膜相連籃時(shí)，應(yīng)采用同臨種土工膜。高竟壩應(yīng)垂直于壩展軸線鋪膜，低片壩應(yīng)平行于壩眠軸線鋪膜，以轎減少拼接量；絞接縫應(yīng)盡量與照最大拉力方向乳平行。費(fèi)鍛（衫6謙）土工膜應(yīng)用委在嚴(yán)寒地區(qū)時(shí)窮，應(yīng)注意避免陜土工膜冬季發(fā)北生擾動(dòng)脆斷破家壞。筑壩材料躍應(yīng)采用沉降量倒小的堆石料，蛋避免冬季施工伏。4.結(jié)語(yǔ)秤新疆北疆批地區(qū)最冷月平息均氣溫小于登－師1潛0宰℃歪，屬于嚴(yán)寒地弓區(qū)，對(duì)復(fù)合土珍工膜具有耐低拐溫及防脆斷要騎求，在工程設(shè)恐計(jì)及施工中應(yīng)桿充分考慮這一燃特點(diǎn)，確保建善筑物安全運(yùn)行就。一般土工合目成材料耐低溫焦可達(dá)村－折4園5鬧℃沈±號(hào)2娃℃澆而無(wú)裂紋，可致耐頂17找0荒℃殼高溫而性能指給標(biāo)不會(huì)下降。武新疆北疆柏地區(qū)最冷氣溫毀一般在最－彈3育2襖℃誠(chéng)左右，土工膜層在不受擾動(dòng)情兵況下完全可以悠滿足要求。據(jù)槳實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，燥土工膜在匙－菠5支℃具以下，塑性消殼失，脆性增加醫(yī)，材料性質(zhì)表預(yù)現(xiàn)出被擾動(dòng)后導(dǎo)易斷裂的特性此。從工程應(yīng)用甘上分析，為了處避免冬季土工房膜斷裂，在低罷溫環(huán)境下或者宮保證土工膜基貿(mào)礎(chǔ)不發(fā)生沉降且，土工膜不擾續(xù)動(dòng)；或者保證刪土工膜材料溫先度不低于暴－驚5應(yīng)℃鍬，使材料保持口塑性特征，允閉許變形移位。氏博斯塘水庫(kù)大規(guī)壩壩體為堆石秋料，壩體沉降姓變形較小，壩昂面土工膜溫度奉雖然低于儉－野5控℃令，材料呈現(xiàn)脆僅性，但土工膜娘低溫下未擾動(dòng)電，因此，防滲貼性能仍然較好賊。白土坑水庫(kù)沖大壩為均質(zhì)土紛壩，沉降變形轎的可能性較大金，設(shè)計(jì)中采用解膜前設(shè)防凍墊籃層，保證塑膜鎖處于正溫，材第料呈現(xiàn)塑性，手可以很好適應(yīng)強(qiáng)變形，保證塑悟膜完整性。其捎次，應(yīng)避免可赤能造成土工膜枕擾動(dòng)破壞的冬難季施工，如前踐壩面壩坡碾壓竟等。無(wú)紡布屬輛于化學(xué)纖維狀珍編織物，纖維蛇較細(xì)，本身為裙透水性材料，搏其抗低溫性能逃較土工膜優(yōu)，鹿低溫?cái)_動(dòng)可能巷造成少量纖維驟斷裂，但對(duì)材飽料的使用性能瀉沒有很大危害每。餓復(fù)合土工湯膜防滲堆石壩袍在新疆北疆嚴(yán)更寒地區(qū)尚屬首潑例，它的成功泰應(yīng)用，為堆石竭壩防滲設(shè)計(jì)提蒸