河道蓄水工程中土工膜破壞的危害與防治

王 堯

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030024）

土工膜或復(fù)合土工膜（以下簡稱“土工膜”），因其優(yōu)良的彈性和強變形能力、極佳的防滲透效果、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、適應(yīng)環(huán)境溫度范圍寬、成本低廉、方便運輸及施工簡單等特點，被廣泛應(yīng)用于市政、水利、環(huán)保環(huán)衛(wèi)等領(lǐng)域。土工膜在河道治理工程中的推廣應(yīng)用，為蓄水美化提供了基礎(chǔ)，并發(fā)揮了重大作用。在實際應(yīng)用中，土工膜存在膜破裂、剛性連接不當?shù)葐栴}，直接導(dǎo)致堤防滲漏、土體失穩(wěn)、地基不均勻沉降等工程地質(zhì)問題。

1 土工膜破壞產(chǎn)生的危害

河道、蓄水工程中，通常采用土工膜進行水平防滲，土工膜破壞導(dǎo)致的滲漏會引發(fā)以下問題：

一是水資源缺乏地區(qū)，蓄水滲漏直接導(dǎo)致水資源損失，等同于直接經(jīng)濟損失與社會資源損失。二是蓄水后土工膜破損，水體滲漏導(dǎo)致兩側(cè)堤防土體地下水位上升，周邊建筑物地基壓縮層范圍內(nèi)土體的土質(zhì)軟化、壓縮性增大、強度降低、承載力減小、使建筑地基產(chǎn)生不均勻沉降，產(chǎn)生地質(zhì)危害。三是導(dǎo)致堤防發(fā)生滲流破壞，致使堤防基礎(chǔ)失穩(wěn)，一旦潰堤，給周邊居民造成嚴重生命財產(chǎn)損失。四是土工膜一般鋪設(shè)在防沖層下，或嵌入、錨固在堤防中，一旦破壞，檢修難度極大。

2 土工膜的破壞原因及治理

2.1 施工不規(guī)范

施工前沒有按照相應(yīng)規(guī)范對土工膜進行相關(guān)檢驗，使不合格產(chǎn)品投入使用；施工過程中，不能按照正確施工組織設(shè)計進行施工；土工膜在運輸過程中拖拉、硬拽；河底沒有清理干凈，留有尖銳物刺傷土工膜；沒有按照相關(guān)規(guī)范進行土工膜焊接；挖機在鋪設(shè)土工膜膜上墊層時容易將膜刺破。

為防止此類破壞，施工單位應(yīng)按照相應(yīng)規(guī)范程序進行施工。土工膜鋪設(shè)前須進行充氣試驗，鋪設(shè)完成未填保護層前，應(yīng)盡量減少在膜面上行走，凡能對膜造成危害的物件，均不應(yīng)放在膜上或攜帶在膜上行走，采用小型機械回填時，應(yīng)派人員跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)情況后及時排查補救。

2.2 膜下支持層破壞

土工膜下支持層為不密實土體，在水壓力作用下，松散的支持層土體細顆粒被不斷帶走，導(dǎo)致支持層不斷沉陷。當沉陷達到一定深度時，土工膜與堤防連接處被撕裂，或土工膜焊縫處被撕開。

此類破壞的防治方法是：先對原地面進行夯實，達到設(shè)計碾壓要求后，鋪設(shè)30～50 cm 厚透水料墊層，最后再鋪設(shè)土工膜。

2.3 土工膜與剛性結(jié)構(gòu)連接不當

根據(jù)規(guī)范說明，土工膜與剛性結(jié)構(gòu)的連接方法一般有兩種。一種是在混凝土澆筑過程中，直接將土工膜嵌入混凝土中，另一種是用KBS 膠，將土工膜直接粘在建筑物上。工程實踐表明，若設(shè)計施工不當，工程運行后存在許多隱患。

采用第一種方法，在混凝土堤防分縫處，嵌入混凝土中的土工膜與橡膠止水條不易連接，不能形成封閉結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致漏水。采用第二種方法，要求膠與混凝土表面能有效連接，實踐表明，當河道蓄水后，兩者結(jié)合處往往存在滲水問題。

土工膜與混凝土堤防及蓄水建筑物的連接處，是河道蓄水工程中的關(guān)鍵部位，同時也是最難處理的部位，在設(shè)計與施工時應(yīng)重點考慮。土工膜與新建及現(xiàn)有剛性建筑物連接時，應(yīng)采取嵌固或錨固的方式將膜牢固固定，并在土工膜與剛性結(jié)構(gòu)之間設(shè)置柔性止水。錨固后，應(yīng)用二期混凝土澆筑保護，壓住形成封閉的防滲體。施工時，要保證土工膜與混凝土結(jié)構(gòu)表面的平整清潔，且二者結(jié)合處土工膜應(yīng)預(yù)留一定的松弛長度，防止局部應(yīng)力集中使土工膜發(fā)生破壞。

3 土工膜與混凝土結(jié)構(gòu)的連接

3.1 土工膜與新建混凝土結(jié)構(gòu)嵌入式連接

土工膜與工程中新建混凝土結(jié)構(gòu)連接，可直接嵌入其中，這種方式安全可靠，其結(jié)構(gòu)及施工注意事項為：夯實支持層土體；鋪設(shè)30～50 cm 厚砂礫石墊層；澆筑混凝土的同時將土工膜嵌入其中，嵌入長度大于500 mm，二者結(jié)合處預(yù)留300 mm 松弛長度，形成封閉的防滲體（見圖1）。

圖1 嵌入式連接圖

3.2 土工膜與新建混凝土結(jié)構(gòu)非嵌入式連接

土工膜與工程中新建混凝土結(jié)構(gòu)連接，由于地形限制或設(shè)計結(jié)構(gòu)制約，不能直接嵌入其中，其結(jié)構(gòu)及施工注意事項為：夯實支持層土體；澆筑混凝土墊層，厚度100 mm，墊層表面應(yīng)平整且不出現(xiàn)麻面；鋪設(shè)30～50 cm 厚砂礫石墊層；將土工膜上側(cè)無紡布撕開鋪設(shè)于墊層上并用鋼釘固定，鋼釘下設(shè)橡膠墊片。鋼釘采用水泥釘，長度5 cm，間距0.5 m，橡膠墊片通長布置，墊片寬度50 mm；澆筑堤防混凝土，土工膜與混凝土堤防結(jié)合處預(yù)留300 mm 松弛長度，形成封閉的防滲體（見圖2）；在結(jié)構(gòu)分縫處，需填筑密封膏，填筑前將接觸面清理干凈，分兩次勾填并塞滿形成封閉的防滲體（見圖3）。

3.3 土工膜與現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)連接

土工膜與現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)連接，膜與結(jié)構(gòu)面應(yīng)有效結(jié)合并采取保護措施，其結(jié)構(gòu)及施工注意事項有：一是土工膜與結(jié)構(gòu)接觸面混凝土鑿毛、清洗干凈，鑿毛厚度不小于3 cm。二是錨筋選用直徑18 mm，長700 mm 螺紋鋼，安裝采用先注漿后插錨筋的方法進行，鉆孔直徑不小于30 mm。錨筋安裝前，孔內(nèi)的巖粉和積水清理干凈，并保證灌漿的飽滿。錨筋安裝后，在錨固材料凝固過程中不得敲擊、碰撞，必要時在孔口采取固定措施。三是澆筑混凝土底座，待達到強度后，對其表面清理，并沿通長放置止水條。四是將土工膜下側(cè)無紡布撕開，并與混凝土底座用KBS 膠粘接，二者結(jié)合處預(yù)留300 mm 松弛長度。五是最后澆筑二期混凝土，形成封閉的防滲體（見圖4）。

圖2 接觸式連接圖

圖3 分縫處連接圖

圖4 與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)連接圖

4 結(jié)語

因土工膜較好的防滲特點，被普遍應(yīng)用于河道蓄水工程中，通過分析工程中土工膜的破壞原因及危害，提出了土工膜與混凝土結(jié)構(gòu)連接的方法及施工注意事項，可供同類工程參考。