复合土工膜在土石坝防渗中的应用方式

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1、复合土工膜在土石坝防渗中的应用方式罗鸿纬(江西现代职业技术学院，江西南昌330095)摘要：在库区、港航、坝体、围堰等水工建筑物的整体与局部防渗加固中，广泛应用到复合土工膜，本文从复合土工膜坝体防渗的两种常见应用形式出发，浅析了目前土石坝防渗设计和施工中值得注意的问题。关键词：复合土工膜；土石坝；坝体稳定；防渗方式土工合成材料是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，由于其具有抗拉强度高、防渗性能好、变形能力强等优点，可加强或保护土体的作用。自引入我国20多年来，经历了快速地发展，我国在1998年遭遇的特大洪涝灾

2、害，进一步推动了土工合成材料在防洪抢险、防洪工程等工程中的应用．至今广泛应用于水利、铁路、港航、市政建设和生态环境等方面。土工合成材料能在各种工程中得以广泛应用，主要是由其本身功能所决定的，主要包括防渗作用、滤层作用、加筋作用、隔离作用、排水作用、保护作用。在实际工程中因根据不同的工程需要选用不同类型的土工合成材料。1复合土工膜的两种坝体防渗类型因复合土工膜在坝体防渗设计中的功能不同，所以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。在类型选择时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

3、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复合土工膜的两种防渗类型特性比较1．1应用范围比较心墙式土工膜可用于砂卵石坝、砂坝、堆石坝，这种防渗结构相对简单。土工膜是一种高分子聚合物，在紫外线照射下易老化，复合土工膜深埋坝内，使用寿命长，但不易检修。心墙式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，其防渗能力不高，则坝体稳定性令人担忧；若用土工膜单独防渗，因其在施工及运行期难免会产生缺陷．防渗有效性大大降低。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。斜墙式土工膜使用寿命比

4、心墙型式更短，但老化或损坏后，容易修复，可再铺设一层复合土工膜。斜墙式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。1．2’破坏形式比较心墙式土工膜的铺设随坝体填筑同步上升。由于碾压施工的需要，土工膜常承“Z”字形上升，两岸同样要锚固在基岩岸坡中。此时，

5、复合土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。斜墙式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(主总第114期江西建材1，2011要为水平位移)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，斜墙式土工膜最易在水库蓄水后坝体向下游位移时、锚固在地基及岸坡处产生破坏。1．3选膜与铺膜

6、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工膜的适应变形的能力两方面入手。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；增强土工膜适应变形的能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

7、部位稍厚的土工膜，不仅有利于土工膜与其相邻防渗材料的结合，同时厚膜也增大了锚固端土工膜抵御局部较大的拉伸与顶胀组合变形的能力。2复合土工膜防渗体施工在复合土工膜防渗体施工时，因土工膜防渗类型的不同而有所不同，但主要还是包括基面或垫层施工、复合土工膜的铺设和连接、保护层的施工，对于前置复合土工膜还包括坝面护坡的施工等。以下针对几个工序对复合土工膜的防渗体施工作一简单的介绍。2．1铺设前的准备工作基面或垫层施工是确保防渗效果的关键环节，一定要按设计要求将尖石、树根等有机杂物彻底清除干