用复合土工膜完善土坝防渗的实践

维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第９期　２０　０　２年９月　人　民　长　江　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｖｏ１．３３．Ｎｏ．９　Ｓｅｐ．，２００２　文章编号：１００１—４１７９（２００２）０９—００２７—０３　用复合土工膜完善土坝防渗的实践　一　（河海大学水利水电工程学院，江苏南京２１００９８）　摘要：介绍复合土＿ｙ－膜用于重要水库大坝防渗缺陷的完善处理工程的结构型式、材料种类选择、拼接及铺设＿Ｙ－　艺、质量检查等实践要点。土＿Ｙ－膜底端埋置在心墙粘土中，顶端与防浪墙相连，两岸处锚固在混凝土齿墙上，重　新形成完整的防渗体系，土工膜拼接采用焊接和粘接方式并总结了相应的拼接＿Ｙ－艺流程及其因地制宜的质量　检查方法　防渗完善处理工程经过多年运行，情况正常。实践证明，合理的设计和细致的施＿Ｙ－是土工膜防渗＿Ｙ－　程成功的保证。　关键词：复合土＿Ｙ－膜；大坝防渗；粘土心墙；质量检查；毛家村水库　文献标识码：Ａ　中图分类号：ＴＶ４９　１　概述　毛家村水库位于云南省会泽县、金沙江右岸支流的以礼河　上，是以礼河梯级电站的龙头水库，正常蓄水位为２　２２７．０　ｍ，校　核洪水位为２　２２９．５　ｍ。拦河坝为粘土心墙坝，坝顶高程２　２３０．５　ｍ，最大坝高８０．５　ｍ，为一级建筑物。在大坝安全检查中发现，　表　表１主要指标测试数据　心墙顶未达到设计高程，经开挖实测心墙顶平均高程为２　２２６．７３　ｍ，比设计高程低了约３．０　ｍ。检查专家组认为，在高水位运行　情况下，可能会产生管涌，影响坝体安全，必须进行处理。　复合土工膜和单层土工膜的拉伸曲线如图１所示：　２土工膜防渗的设计　２．１防渗方案及土工膜型式的选择　由于坝顶填筑料为砾质料，经试验论证，其接受水泥浆和水　泥粘土浆灌浆的可能性很小；而采用土工膜进行防渗完善处理　比采用混凝土防渗墙向下延伸至心墙形成扶壁式挡土墙可节省　造价一半以上，且施工简便，最终被选择采用。　百　呈　｛　量　量　蟹　面　土工膜作为大坝加固的防渗体，理论上几乎不透水，但实际　防渗效果取决于合理的设计和精致的施工。由于土工膜具有较　大的伸长率，一般均能适应坝体结构产生的变形，设计中应注意　解决水压将膜压入支持层孑Ｌ隙中而产生顶破的问题以及膜与周　边的连接问题；施工中应注意解决膜与膜的拼接、膜的铺设与锚　固问题。　土工膜的结构型式有单层膜（即纯膜）、复合膜及加筋膜，考　虑到防渗完善处理现场狭小，铺设、填筑等工序中需加强对土工　膜的保护，选择复合土工膜比较合适，且为两布一膜型复合土工　膜。而与粘土心墙连接的应为单层膜，以保证防渗系统的可靠　性。由于汛前工期紧迫，选择了备有现货的ＰＶＣ两布～膜型复　合土工膜，膜厚０．８　ｒｎｍ、规格为２５０　ｇ／ｍ２，复合土工膜与粘土心　墙连接的土工膜选择厚度为０．８　ｒｎｍ的ＰＶＣ单层膜　对选用土工膜的主要力学指标和水力学指标的测试成果见　收稿日期：２００２—０１—３１　图１土工膜拉伸曲线　按支持层上土工膜承受水压作用复核安全程度的公式为：　Ｔ：０．１２２ｐａ／Ｅ“　（１）　式中７１为土工膜内单位宽度拉力（ｋＮ／ｍ）；Ｐ为土工膜承受的水　压力荷载（ｋＰａ），此处承受水头为４　ｍ；ａ为砾卵石之间形成孑Ｌ隙　的边长（ｍ），此处砾石粒径为２０　ｒｎｍ，孑Ｌ隙长约为５　ｍｍ；Ｅ为伸　长率（％）。　由于承受水头很小，故在安全余幅为１００倍时，式（１）的曲　作者简介：束一鸣，男，河海大学水利水电工程学院，教授。　维普资讯 http://www.cqvip.com 足　长　江　２０ｏ２年　线如图１中曲线５所示。曲线５与其他曲线交点的纵横坐标值　均很小，即土工膜的运行受力和伸长变形均很小。可见，现有土　工膜厚度在水压荷载作用下的设计安全余幅很大。正如工程实　践所表明，对大多数土工膜防渗工程而言，土工膜厚度的控制往　往不在于满足防渗水头要求，而在于避免和抵抗施工过程中的　损伤。　置长度在内，土工膜的高度为６　ｍ。为了减少土工膜的拼接接　缝，土工膜的长度方向应沿着坝轴线的方向。　由于大坝已建且运行多年，沉降几乎已经完成，所以，因坝　体沉降引起土工膜的伸长变形可不作考虑。　２．２防渗结构及构造　土工膜防渗完善处理的横剖面如图２所示。在坝顶心墙轴　线位置开挖一沟槽，沟槽上下游坡比均为１：０．３，上游沟顶与防　单层膜２新浇混凝土３螺杆　图４单层土工膜锚固平面【ｍｍ）　防渗土工膜的拼接分两步进行，先在右岸坝顶公路的混凝　土路面上，将防渗土工膜拼接成８０　ｍ×６　ｍ（长×宽）的大幅，长　度对应坝轴线方向，宽度对应防渗高度方向。其中的６　ｍ宽度　中，有１．３５　ｍ为ＰＶＣ单层膜；在坝顶沟槽中，将大幅土工膜沿坝　顶长度拼接成整幅土工膜防渗体。土工膜的拼接以焊接为主，　在施工强度高峰时辅以粘结。　（１）焊接。土工膜的焊接采用国产热楔型双缝自动焊接机，　焊接温度与焊接行走速度可调节和控制，最高温度为３００ｏＣ，最　大行走速度为４．０　ｍ／ｍｉｎ。焊接过程中，由电热元件组成的两个　热楔使上下两片膜的表面熔化，通过压滚系统将熔化的接触面　浪墙接触，沟底伸入粘土心墙顶部以下０．５　ｍ，沟底宽０．５　ｍ。　防渗土工膜铺设在沟槽上游面上，土工膜顶部与防浪墙相连，底　部埋置在粘土心墙中，埋置型式如图３所示，以延长土工膜与粘　土之间的接触渗径。在横剖面上，防渗土工膜由两部分拼接而　成，埋置在粘土槽中的部分为ＰＶＣ单层膜，其余为ＰＶＣ复合膜：　紧密结合形成整体。根据施工现场的环境温度与膜的厚度，经　过试验，焊接温度控制在２５０￣Ｃ左右，行走速度控制在０．８～１．２　ｍ／ｍｉｎ。中午气温高时，焊接温度适当调低，行走速度适当加快；　早晚气温较低时，焊接温度适当调高，行走速度适当调慢。每条　焊缝的宽度为１．０　ｃｍ，缝间距为１．５　ｃｍ，膜与膜之间的搭接宽度　为１０　ｃｆｉａ。　（２）粘接。土工膜的粘接采用即涂即粘型ＰＶＣ胶，该胶涂　于ＰＶＣ膜表面，使其溶化，加压使粘接面接触紧密，固化后形成　整体。在施工现场，土工膜粘接的多道工序应连续操作，才能保　图２土工膜防渗结构（ｒｉｌｌｎ）　证粘接质量。粘接的主要工序为：①将待粘接的两幅土工膜按　搭接宽度为１０　ｃｍ铺设到位；②清洁两幅膜的搭接部位；③边　涂胶边搭合，涂胶时有技术人员监督，保证边角处均涂上胶；④　压上沙袋，待整条接缝压上沙袋后再将每个沙袋拖拉半个袋长　位置，使原来袋与袋之间压力较小部位也获得重压，使整条粘接　缝接触紧密；⑤粘接固化时间白天为５～６　ｈ，夜晚为１２　ｈ以上，　在固化ｔｔ￣ＩＮ内，不再移动粘接土工膜，以免使接缝受力脱开。一　般实际的固化时间均在１２　ｈ以上。　图３单层土工膜埋置　（３）土工膜拼接中遇到的问题与解决方法。单层膜沿幅向　的两个边缘呈裙边状，有的还相当严重，复合膜也有类似情况。　当两幅膜搭接在一起抹平后，搭接面即渐趋分离，给焊接机连续　行走带来很大困难，也易使粘接面产生褶皱。经过反复摸索，采　取以下措施：①安排专人在焊接机前负责焊接时逐段将搭接缝　扯直、抹平，使焊接机尚未到来前已有一段平整待焊的搭接缝，　从而保证焊接机连续行走一个卷长８０　ｍ不停机；②对粘接局　部褶皱部位，将鼓包切开，使其平整，再粘贴上一块ＰＶＣ膜；③　防渗土工膜与两岸的连接较便利，因两岸岩坡有混凝土齿　墙与心墙相连，所以，土工膜即可十分便利地锚固在混凝土齿墙　上，其平面布置如图４所示：在混凝土齿墙的下游面上沿高度　方向设置膨胀螺栓，孑Ｌ距０．５　ｍ，在螺栓上依次分别套上６　１１３ｉＣｌｑ×　１００　ｍｉｌｌ（厚×宽）橡胶带、单层ＰＶＣ膜、６　ｍｉｌｌ×１００　ｍｉｌｌ（厚×宽）橡　胶带、７０　ｍｉｌｌ×７０　ｍｉｌｌ角钢，用螺母拧紧。在锚固处浇筑０．３　ｍ×　０．４　ｍ（厚×宽）混凝土，以防止锚固件锈蚀。　３防渗土工膜施工　３．１施工工艺流程　防渗完善处理的主要流程为：坝顶沟槽开挖，土工膜拼接，　土工膜铺设，土工膜埋置和锚固，沟槽回填。　当纵横焊缝垂直相交时，交叉处因两片膜不在同一平面内而出　现细小孑Ｌ隙，解决方法是将ＰＶＣ胶填入细小孑Ｌ隙内，用方整小　石块压在孑Ｌ隙处，再压上沙袋，使孑Ｌ隙压紧填实。　３．３土工膜铺设　坝顶沟糟的上游坡面用厚３～５　ｃｍ的粘土砂浆抹面，槽底　垫上厚５　ｃｍ的新鲜粘土；将长度为８０　ｍ的整幅土工膜自单层　膜处沿幅向卷成一卷，抬至沟槽上游侧槽顶顶口至防浪墙边约　３．２土工膜拼接　由于土工膜防渗的宽度为４７０　ｍ，防渗高度为４　ｍ，包括埋　维普资讯 http://www.cqvip.com 第９期　束一鸣：ｑｊ复合土工膜完善土坝防渗的实践　进行了特别的缝内填胶处理。　２９　３０　ｅｍ宽的平台上，每隔２　ｍ用绳索套上，土工膜的上缘用沙袋　压住，问距１．５　ｍ。徐徐松开绳索的一端，土工膜卷即沿沟槽上　４．２接缝取样检查　试样的抽检方法有两种：①在实际使用的土工膜的接缝上　裁取；②在现场拼接实际使用的土工膜时，同时、同地、同物地　制备接缝试样，因“三同”，其与裁取试样具有同样的意义。每一　游侧坡逐渐展开直至槽底；将相邻的两个整幅土工膜搭接粘合，　粘合宽度为２０　ｃｍ，粘合后用木板与支撑柱顶紧。防渗土工膜的　底部为ＰＶＣ单层土工膜，埋置在粘土心墙顶部的沟槽中，按图３　所示的铺设方式铺设、夯实，使膜与粘土之间紧密接触　沟槽中　以填砾质土为主，与防渗土工膜接触的５０　ｃｍ范围内填粘土。　填土均层层夯实，直至槽顶。　种接缝情况均做５次试验，取其平均值。试验结果见表２。　表２接缝现场取样试验结果　４质量检查　４．１现场检查　４．１．１铺设质量　现场铺设质量检查的内容与要求为：①铺设面坚实，无明　显凹凸，无尖锐石块及杂物，经抹面后呈平整状；②粘土心墙内　的槽底宽度达到５０　ｃｍ，槽深达到５０　ｃｍ，槽内无石块等杂物；③　整幅土工膜在搬运过程中无损伤；①土工膜按设计位置自然躺　卧在铺设面上，呈舒展宽松状；⑤填土层层夯实，夯实过程中对　土工膜无损伤；⑥土工膜在两端混凝土齿墙上的锚固应使膜两　侧的橡胶带压紧减薄。　检查的方法为技术人员目视检查。　从表２中可见，试样均为母材破坏，拉伸强度接近原材料强　度，表明现场条件下的焊接、粘结质量均能满足设计要求。　经检查，上述要求除个别内容外均能满足。由于整幅土工　膜由人工长龙式搬运，不会对土工膜造成损伤；在沟糟右岸部　分，由于原填土疏松，开挖时曾发生过两次塌方，上游坡经削坡，　抹面后仍不够平整，但填土压实后不会对运行安全产生影响。　５结语　毛家村大坝心墙防渗完善处理工程是国内较早使用土工膜　作为重要的永久挡水建筑物（一级建筑物）的防渗工程，工程于　１９９３年５月竣工，工程质量被评为优良。经过多年运行，情况正　常。　４．１．２拼接质量　对于焊接缝，可用缝间充气法检查焊缝质量，缝的一端焊　实，在另一端插入带有压力表的气针，充气至０．２　ＭＰａ，压力表读　数持续３０　ｓ不减，否则应找出漏焊点进行修补；也可以人工检　参考文献：　［１］束一呜等．土工薄膜防渗新结构及其深水施工可行性研究．河海大　学学报，１９８８，（１２）　查，通过用力提拉焊缝，若焊缝坚挺并呈白色，则表明焊缝正常。　对于粘接缝，主要以人工方法检查，若粘接面平整Ｎ￣，ｄｉ，用　力撕剥粘接缝不见松动，则粘结质量正常。　经现场检查，有５８处进行了接缝缺陷修补，有５ｌ处交叉缝　［２］束一鸣．土工膜连接和缺陷渗漏量计算与缺陷渗流影响．人民长　江，２００２，（３）　（编辑：徐诗银）　・简讯・　江西向社会公布水利工程灌溉供水价格　江西省计委、省水利厅发出《关于向社会公布水利工程灌溉　供水价格的通知》要求各地向社会公布水利工程灌溉供水价格，　切实关心、保护农民利益。　须控制在成本价的６０％，不得突破。　各县（市、区）须将物价部门确定的水利工程灌溉供水价格　（包括省、市所辖水利工程的供水定价）以政府的名义向社会公　《通知》指出，水利工程农田灌溉水费是经营性收费，实行用　水缴费、不用水不缴费，如同农药、化肥、种子等农业生产资料一　样，关系到农民的切身利益，各级价格、水利部门一定要严格管　理，在核定水费标准时，要认严把握，充分考虑广大农民用水户　的承受能力。　布，并张榜至乡（镇）、村。各水利工程供水管理单位必须在办公　场所或方便农民阅读的地方设立固定的公示栏、公示牌和价目　表　通知要求各设区市物价部门、水利部门除确定所辖水利工　程供水价格外，要加强对所属县（市、区）的水利工程供水价格的　确定和公示工作的领导和监督。　（长江）　《通知》要求各市、县、区水利部门根据年初出台的《江西省　水利工程供水价格暂行管理办法》，积极配合物价主管部门尽快　做好所辖水利工程供水价格的确定工作，２００２年的农业水费必