张玲燕

（临泽县沙河水利管理所，甘肃 张掖 734200）

现阶段，土工膜作为新世纪的研发产物，属于以高分子聚合物的防水材料，可以将其分成高密度聚乙烯（HDPE）、低密聚乙烯（LDPE）、EVA 土工膜、几种类型，具有显著的耐化学腐蚀性能以及耐热耐寒优势，将其应用在水库工程中，借助其良好的延伸性和适应变形效能，可以有效提高工程防水防渗效果，解决渗漏问题。

1 工程概况

某市一水库最大蓄水面积为63.2×104m3，总库容为89.7×104m3，最高蓄水位25.13m，最大坝高22 m，属于灌注型水库，主要被应用于农业灌溉，关系到周边居民每年的经济收入。其中此水库占地面积约为1364 亩，主要通过钢筋混凝土达到防水的效果，防水桥处于整个水库的西南角，主体坝呈现U 型，周边土壤多以含砾中砂层为主，，库区下部有半胶结砂卵石层，为提高其防渗效果，决定采用土工膜全库盘防渗技术（如图1）。

图1 坝体土工膜上下层示意图（1-5 分别为砂砾石、含砂砾层、中细砂、土工膜、含砂砾层）

2 土工膜全库盘防渗技术在水库施工中的主要运用要点

2.1 土工膜材质与类型选择

在应用土工膜全库盘防渗技术时，要对土工膜的材质和类型进行确定，从根本上保证整个工程的防渗效果。当前，市场中现存土工膜的材质主要分为两个类型，其一为聚乙烯，其二为聚氯乙烯，其中第一种具有较高的抗拉强度，隔水效果和粘连作用方面更显著，寿命使用更长，所以结合本工程的实际情况，决定选用聚乙烯材料的土工膜（如图1）。同时，在选择土工膜形式过程中，可以选择复合膜或单一膜，需要结合施工基本情况，科学合理的进行选择。其中，单一膜在铺设时因其摩擦系数较小，为避免其出现下滑情况，需在膜上添加纹路来增加摩擦系数，该种方式不仅浪费人力、物力，还影响施工效率，具有一定的局限性，而复合膜具有强度高、抗老化性能强、质量可靠的特点，所以本工程中土工膜材料决定选用复合土工膜。

2.2 水库防渗设计

2.2.1 水平截渗平面设计

在对水库水平截渗平面进行设计时，结合工程实际情况，决定采用两布一膜水平防渗形式开展铺设工作。具体铺设时，采用开挖→整平→压实的方式铺设坝底，在全部铺设结束后，顺着坝坡将其与坝脚与坝体防渗连接处衔接，使坝底与坝体二者之间形成完整的防渗体系。

2.2.2 库底防渗设计

在对坝底进行设计时，主要包括以下几方面（如图2）：

图2 水库防渗剖面图示

其一，支持层。当处于设计前期准备阶段时，应提前利用先进设备和技术，仔细调查施工现场实际情况，并对水库底部展开压实操作，使其厚度超过50cm，压实度超过0.90，当确保其满足设计高程后，将其作为整个铺设层的支持层。值得注意的是，为对支持层铺设时，为避免防渗层出现被刺破的情况，要对库底的树根、石块以及其它尖锐物质进行清理，保证其表面平整干净。其二，排水排气层。在本工程中，为提高工程效率，排水排气层主要由两布一膜下层土工布代替，并根据水库坝角具体位置，要求施工人员可以根据以往作业经验，铺设一条完整的透水管道，并保证东西方向间隔60 厘米，西北方向间隔20 厘米，使其符合相关规定。当坝角位置的水管与排气管距离60 厘米左右时，将管贯穿在坝顶排气井内，为保证渗漏的水可以直接排到截渗沟中，需在入库泵站和出库涵闸坝基两个位置分别设置一条钢管。其三，防渗层。在水压力长时间作用下，土工模在挤压情况下，易出现顶破或穿刺的情况，所以对于土工膜的厚度需严格控制，计算公式如下：

以上公式中，各个字母代表的含义为： P：膜上存在的水压力；b：膜下具体存在的裂缝宽度；FS：安全系数，正常情况下取值范围在4-5 之间；Tf：最大抗拉强度；根据调查研究发现，膜下垫层越细，其级配越高，膜的厚度与承受水头二者的关系呈正比（如表1）。结合本工程的实际情况，考虑到薄膜的实际张应力和受力情况，并参考其他因素，最终选定土工膜的采质为PE 膜，并将其厚度控制在0.5 毫米左右，采用两布一膜的方法，遵循分层方式，上下均匀铺设无纺土工布，中间铺设PE 膜的方式开展，以保证整个工程的防水效果，避免外在因素对土工膜的损坏。其四，保护层。保护层主要采用素土，在土工膜上铺设无尖锐物质厚度在50cm 左右的素土，达到防冲和压实的目的。另外，在蓄水位和死水位之间的库底，在水位下降时，一旦渗漏的水量不能在规定时间下沉干净，将存在严重的反渗透压力，所以在对水库设计阶段，要将该因素考虑到位。

表1 土工膜相关技术参数

2.2.3 水库坝体防渗设计

在对坝体进行设计时，在垫层时主要以10cm 厚的中粗砂为主，在其上铺设无纺土工布+PE 膜+无纺土工布的复合土工膜，最后将混凝土预制块和碎石作为垫层，做好压实工作。值得注意的是，若想从根本上提高混凝土预制块的可靠性，应通过控制抗冻等级达到这一目的，也要重视护坡牢固性，应在实际作业过程中，在特定位置浇筑防滑齿槽（如图3所示）。

图3 排水层典型平面布置图

2.3 土工膜施工

2.3.1 基面的处理

当处于土工膜铺设工作准备阶段时，需要委派工作人员，及时将周边各种杂物清除干净，并仔细对坡度展开平整处理，有洞穴、裂缝的位置要填平，确保整个基底干净平整，以避免后续杂物穿透土工膜造成不可逆损害，影响施工质量。根据本工程中基底的实际情况，决定采用换填方法对施工面进行处理，将原有土层挖出，再将预先准备好的砂砾石换填，并做好夯实工作，以保证整个施工面的平整度；对库盘进行清理时，为降低蓄水后出现沉降变形的情况，要确保其密实度。主要在原有土层基础上，借助推土机将土层推平，并做好碾压压实工作。在此基础上，利用测量仪器对其相对密度进行检验，确保密度满足施工要求后，方可开展土工膜铺设工作。

2.3.2 土工膜铺设

其一，在对支持层施工时，因水库地下水位与地面的距离在1.50m 左右，所以在对其进行施工时，要利用明沟降水方式，将地下水位降低到设计支持层以下的0.50m 左右，在此基础上开挖，做好土方工作，并对其进行整平压实，使其密实度达到0.90。其二，在对软式透水管进行铺设时，要先将透水管用无纺土工布进行包裹，再采用尼龙绳对其进行捆扎，做好备用工作。结合设计方案和设计图纸，在指定位置开挖沟槽，面积大约为20cm×20cm，将已经准备好的软式透水管放入沟槽中，再利用中粗砂将其填埋，并做好压实工作。处于实际作业阶段时，应考虑透水管的承载力，重视钢丝圈的运用，但为进一步提高其稳定性，防止出现在倒管的情况，施工时必须先将其两端进行固定，在采用中粗砂对其进行覆盖，以此有效避免透水管出现受力不均的情况，引起倒管现象的出现，影响其排水排气的效果。在对透水管进行连接时，先将一端支撑钢丝圈去掉，再将包裹材料打开，采用直接连接的方式，将其与另一节透水管连接，在确认牢固后用丝绳对其进行扎牢；在对T 管进行连接时，应清除钢丝圈，之后进行捆扎操作，再采用尼龙绳对其进行捆扎，以确保各部分透水管衔接紧密，符合施工需求。另外，在对软式透水管进行铺设时，受透水管材料因素的影响，要避免其在阳光下暴晒，铺设后要在24 小时内回填覆土，以此保证其铺设质量，延长其使用寿命。其三，在对无纺土工布进行铺设时，为避免其在施工前出现损坏，要做好储存工作，将其储存在安全无积水的环境下，并且用不透明塑料对其进行覆盖，避免阳光对其暴晒，使其出现老化的现象，影响后续施工。在具体铺设时，主要采用人工滚铺法，根据工程的实际情况，以一端为源头对其进行铺设，使整个布面保持平整，为保证其应用质量，要将其变形余量考虑到位；缝合土工布过程中，施工人员应利用手提缝包机进行工作，灵活把控时针距离，间隔控制在6 毫米，还要注重缝合强度的控制，拼接的缝合宽度要超过0.1m。还要绝对禁止出现点缝的情况，要保证其连续开展，并且最小缝针要距离织边2.5cm左右；对于缝合的线，为保证其应用效果，要确保其在抗化学腐蚀和抗紫外线方面具有显著效果。在本工程中，主要采用张力大于60N 的树脂材料，在全部缝合结束后，要做好检验工作，如出现跳针或不合格的情况，要立即进行缝合修补，保证其缝合质量。其四，处于PE 膜作业阶段时，应结合水库的基本情况，选择合理的铺设方法，其中顶部到坡脚缓慢的方法被广泛运用，之后融合人工的方式对其进行找齐，确保中间所形成的结点为T 字形，还要保证接面整洁干净，及时将杂物清除干净，防止降低焊接效果。在此过程中，施工人员需规范进行铺设，避免出现人为损坏的影响情况；当铺设膜工作结束之后，应在边角处每间隔5 米放置砂袋，增加压实效果。

2.3.3 土工膜接缝

处于接缝焊接阶段时，应按照施工工序，有序开展焊接工作，具体工作过程中，应学会利用现代化机械，为保证各工序有序开展，应提前进行焊接试验。整个试验过程中，应保证温度处于200 摄氏度左右，之后采用合理的焊接作业方法，使其能够从各个方面保障焊接工作的有效性。当焊缝作业结束之后，应通过充气的方法，展开系统化质量检验，将充气长度控制在30-60m，充气压力控制在0.15-0.20MPa，在压力无明显变化时，方可确定为合格，以避免出现漏缝或虚焊的情况，影响施工质量。另外，考虑到复合土工膜厚度较薄，根据相关研究结果显示，坝体渗流计算存在较高的难度，为了降低整个工作难度，需要重视渗透系数的处理，计算结果如表2 所示。

表2 最大断面渗流计算成果

2.3.4 保护层施工

在对土工膜保护层进行施工时，因本工程施工量较大，所以决定采用机械方式进行施工，但该种方式具有一定的弊端，为避免其对土工膜造成损坏，需在施工前做好试验工作。对具有特性的施工区域进行夯实等作业，之后运用各种现代机械设备，在土工膜表面铺设保护材料。具体铺设时，为避免出现膜被光氧老化的情况，保护层以厚度在50cm的素土为主，在确保素土中不含有尖锐硬物等突出物后，借助机械设备将素土铺设在土工膜上，对其进行推平夯实，确保其压实度在0.96 以上，满足要求后，方可结束施工。

3 土工膜全库盘防渗技术施工注意事项

其一，在施工前，重视各种原材料的选购工作，要求质检人员保持较高职业素养，认真做好本职工作，系统化检测材料，确保土工膜的质量符合工程需求，最大化的提高其防渗性能。其二，在铺填砂砾料时，为保证铺料层厚度在可控范围内，还要仔细参考整个区域土层的厚度，仔细计算土料面积；为了防止推土机作业过程中，出现铺土厚度不均的情况，要定机定人进行铺料，并严格按照铺设工序进行操作，保证整个层面的平整度。其三，在对土工膜进行铺设时，要确保其严格按照设计要求进行铺设，保证其整齐、平顺、无破损，并且与膜下的细砂可以紧密衔接，绝对禁止其出现架空的情况，其四，铺设复合土工膜之前，应利用现有资源，仔细测量断面尺寸，最大程度上减少误差，之后对土工膜进行合理剪裁，确保剪裁后的尺寸与现场尺寸相符，为后续焊接工作提供便利，从而达到减少资源浪费的目的；焊接时，施工人员需穿平底鞋，绝对避免带剪刀、刀片等硬物，减少土工膜出现损坏的概率，以保证其满足工程规范要求。其五，为避免土工膜在铺设期间被大风吹损，可在其表面用沙袋压住，在施工全部结束后方可移除；如施工过程膜土工膜受损，则立即停止施工，对其进行有效修理，在确保受损部位补充完整后，方可再次施工。

4 结论

综上所述，土工膜全库盘防渗技术的应用，具有施工简便、周期短、投入成本低的优势。本文结合工程案例，对其设计方法、施工工序进行深入探究，可以得出能够在强化水库工程质量的基础上，让水库具有较高的防渗性能，还对水库工程的稳定运行具有推进的意义。