復(fù)合土工膜在李家梁水庫(kù)防滲中的應(yīng)用

崔世忠 薛小曼

（陜西省榆林市榆陽(yáng)區(qū)水利局 719000）

1 概述

圪求河是一條在毛烏素沙漠南緣風(fēng)積砂地下切的河流，李家梁水庫(kù)壩址處河流下切深度約30～60m，砂壩建在下切河槽內(nèi)，壩址位于榆林市區(qū)以北40km處的孟家灣鄉(xiāng)曹家梁村。水庫(kù)徑流主要來(lái)自沙丘地下水的滲流，壩基及兩岸均為風(fēng)積細(xì)沙，基巖埋深在60m以上。砂壩壩高25m，壩頂長(zhǎng)874m，形成滲漏的主要地層巖性為風(fēng)積的細(xì)—中砂層，其滲透系數(shù)加權(quán)平均值為8.38×10-3cm/s。榆陽(yáng)區(qū)境內(nèi)在透水地基上修建的砂壩主要有中營(yíng)盤(pán)、尤家峁水庫(kù)大壩等，這些壩經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，都存在下游壩坡滲水溢出點(diǎn)高，壩后滲漏、塌坑嚴(yán)重的問(wèn)題，壩體存在安全隱患。李家梁水庫(kù)的建壩條件與中營(yíng)盤(pán)、尤家峁十分相似，設(shè)計(jì)中采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲，不僅有效地解決了壩體滲漏量大的問(wèn)題，而且也減少了壩體填筑量61.64萬(wàn)m3。

2 防滲設(shè)計(jì)

李家梁水庫(kù)是一座中型水庫(kù)樞紐工程，設(shè)計(jì)的壩型為均質(zhì)水墜砂壩，上、下游壩坡均為1∶3～1∶3.5的二級(jí)坡比。放水建筑物穿壩體而過(guò)，筑壩材料為左岸沙丘上透水性很強(qiáng)的風(fēng)積砂，不設(shè)防滲時(shí)壩體滲透坡降為0.38，設(shè)計(jì)中在上游壩坡面、壩前100m庫(kù)盆范圍內(nèi)鋪設(shè)復(fù)合土工膜，土工膜前沿埋入地下深度1.0m，延伸至壩頂后壓入壩頂防浪墻基礎(chǔ)下，與放水建筑物交叉的部位，采用橡膠板、鋼板、鉚釘將土工膜固定在建筑物上，并在錨固部位用混凝土密封，共同形成上游壩面及壩前庫(kù)盆的防滲系統(tǒng)。

3 復(fù)合土工膜施工

李家梁水庫(kù)工程鋪設(shè)復(fù)合土工膜總面積10.69萬(wàn)m2，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。

復(fù)合土工膜自身的防滲效果主要取決于土工膜的物理力學(xué)指標(biāo)及接縫的質(zhì)量。根據(jù)承受的水壓力和下墊層，經(jīng)計(jì)算，復(fù)合土工膜采用兩布一膜，其規(guī)格為200g/m2+0.5mmPE膜+200g/m2，物理力學(xué)指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度12kN/m，拉應(yīng)變30%，CBR頂破強(qiáng)度3kN，滲透系數(shù)1×10-9cm/s，撕裂強(qiáng)度0.5kN，幅寬4.7m。施工中，一般都要對(duì)工廠內(nèi)生產(chǎn)的土工膜進(jìn)行拼接，接縫的質(zhì)量好壞直接影響土工膜的防滲性能和抗拉強(qiáng)度，因此，必須嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程進(jìn)行施工。

3.1 復(fù)合土工膜施工工藝流程

在復(fù)合土工膜鋪設(shè)前，大壩迎水面土方填筑及坡面修整完畢，坡面平整度、壓實(shí)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行復(fù)合土工膜的鋪設(shè)，該工程復(fù)合土工膜鋪設(shè)的工藝流程如下圖所示。

復(fù)合土工膜鋪設(shè)工藝流程圖

3.2 施工方法

3.2.1 施工準(zhǔn)備

a.復(fù)合土工膜材料質(zhì)量檢測(cè)。該工程所用復(fù)合土工膜為兩布一膜針刺復(fù)合土工膜，是國(guó)家經(jīng)貿(mào)委公布的重點(diǎn)土工合成材料生產(chǎn)企業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)公司產(chǎn)業(yè)布廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，使用前委托了水利部西北水利科學(xué)研究所試驗(yàn)中心（國(guó)家計(jì)量認(rèn)證）對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。

b.場(chǎng)地的清理、平整。清除一切尖角雜物，欠坡回填夯實(shí)、富坡削坡挖平，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格，為復(fù)合土工膜鋪設(shè)提供工作面。

3.2.2 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)

a.復(fù)合土工膜的鋪設(shè)方法。復(fù)合土工膜鋪設(shè)分庫(kù)底平面和壩坡及岸坡斜面鋪設(shè)兩個(gè)部分。為防止膜之間拼接縫處的應(yīng)力集中破壞，鋪設(shè)時(shí)，土工膜的長(zhǎng)度方向一般應(yīng)與地面坡度方向保持一致，寬度方向的接頭錯(cuò)縫搭接，避免形成通縫，錯(cuò)縫寬度為1.0～1.5m。庫(kù)底土工膜的長(zhǎng)度方向沿壩軸線方向，庫(kù)岸及壩面土工膜的長(zhǎng)度方向沿坡面方向，平面與坡面丁字形相接。

b.鋪設(shè)應(yīng)在干燥、暖和的天氣進(jìn)行，為了便于拼接，防止應(yīng)力集中，復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用波浪形松弛方式，富余度約為1.5%，攤開(kāi)后及時(shí)拉平，要求復(fù)合土工膜與工作面吻合平整，無(wú)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。

3.2.3 復(fù)合土工膜的拼接

a.復(fù)合土工膜焊接質(zhì)量的好壞是復(fù)合土工膜防滲成敗的關(guān)鍵，該項(xiàng)目采用兩布一膜復(fù)合土工膜，采用熱熔焊法施工，拼接包括土工布的縫接、土工膜的焊接，土工膜焊接采用TH—1型型熱合焊接機(jī)，土工布采用手提式封包機(jī)，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

b.第一幅土工膜鋪好后，將第二幅與第一幅膜在長(zhǎng)邊上平行搭接，搭接寬度為10～15cm，然后用封包機(jī)縫接底層土工布。焊接前用電吹風(fēng)、干抹布等除去搭接面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面清潔干燥，在焊接部分的底下墊一條長(zhǎng)木板，以便焊機(jī)在平整的基面上行走，保證焊接質(zhì)量。每次焊接前，要觀察天氣情況，并進(jìn)行試焊，確定行走速度和施焊溫度等技術(shù)參數(shù)，在氣溫5℃以上、風(fēng)力小于4級(jí)的環(huán)境下進(jìn)行焊接施工時(shí)，質(zhì)量較有保證。一般掌握行走速度為1.5～2.5m/s，施焊溫度為220～300℃。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫間留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質(zhì)量。

4 施工質(zhì)量檢測(cè)

4.1 施工操作過(guò)程控制

a.目測(cè)法。復(fù)合土工膜焊接好后，觀察有無(wú)漏焊，焊縫是否有燙損，有無(wú)褶皺，是否焊接均勻等。

b.充氣法。采用充氣法對(duì)全部焊縫進(jìn)行檢測(cè)，利用兩條焊縫之間留有的約10mm空腔，將待測(cè)段兩端封死，插入氣針，充氣至0.15MPa以上，靜觀30s，觀察氣壓表，如氣壓無(wú)下降，表明不漏，焊縫合格，否則要查找原因及時(shí)修補(bǔ)。

4.2 完工質(zhì)量檢測(cè)

完工質(zhì)量檢測(cè)主要是抽樣檢測(cè)，施工約每1000m2取一試件，做焊縫拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，要求強(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。經(jīng)檢測(cè)，全部達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。

5 防滲效果

復(fù)合土工膜防滲效果的好壞，可以通過(guò)砂壩的壩體滲漏量的大小和浸潤(rùn)線的高低直觀反映出來(lái)。李家梁水庫(kù)在壩體的3個(gè)斷面上埋設(shè)了9支滲壓計(jì)，壩下游布設(shè)了1處梯形量水堰。根據(jù)目前的多次滲流觀測(cè)資料，9支滲壓計(jì)的觀測(cè)值均隨著庫(kù)水位的變化而變化，3個(gè)斷面上的滲流壓力線均低于設(shè)計(jì)的浸潤(rùn)線；量水堰在水庫(kù)水位為1158～1162.7m時(shí)的觀測(cè)值在70～85L/s的范圍內(nèi)，小于水庫(kù)平均水位為1164.0m時(shí)的設(shè)計(jì)滲流量248.9L/s，占設(shè)計(jì)滲漏量的34%。各項(xiàng)指標(biāo)都在設(shè)計(jì)允許值范圍內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期的防滲效果。

6 結(jié)語(yǔ)

砂基上的砂壩水庫(kù)用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲的技術(shù)，在我省尚屬首例，該技術(shù)在李家梁水庫(kù)的成功應(yīng)用，為砂壩防滲設(shè)計(jì)與施工提供了新的思路，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的推廣價(jià)值。由于水庫(kù)目前尚處于運(yùn)行初期，庫(kù)水位還未達(dá)到設(shè)計(jì)蓄水位，隨著水位的升高，滲漏量必然隨之增大，需加強(qiáng)水庫(kù)后期觀測(cè)與管理。■