土工合成材料在水利工程防渗中的应用

土工合成材料在水利工程防渗中的应用

成玉明

东营市水利局山东东营257000

摘要：复合土工材料是将两种或几种土工合成材料组合起来，集聚了各种土工材料的优点。常用的复合土工膜就是由土工织物、土工膜、土工织物三层组成，既能防渗又能排水，是一种理想的土工材料，被广泛应用在水利工程坝体防渗中。复合土工膜的防渗效果好坏两个主要影响因素就是它的的力学指标和拼接时接缝的质量。复合土工膜根据需要有一布一膜、两布一膜、三布一膜等产品，实际施工中是根据复合土工膜所承受的水压力和下垫层来计算选择的。一般情况要对厂家生产出来成卷的的土工膜进行焊接拼接，拼接的接缝的质量是防渗性能和抗拉强度的关键，在施工时严格按照施工方案进行。

关键词：土工合成材料；水利工程；防渗

引言

我国水利工程建设得到了非常迅速的发展，但其中的防渗问题始终是困扰着水利工程质量的难题。近几年来，土工合成材料在水利工程防渗中的应用越来越广泛，取得比较明显的效果。土工合成材料的种类比较多，在水利工程防渗中经常使用的有：土工复合材料、土工织物材料、土工膜材料等。这些土工合成材料被广泛用于水利工程中的大坝工程、隧洞工程、渠道工程等方面的防渗工作中。

一、土工合成材科在水利工程方面的应用

1、混凝土坝防渗

防止混凝土坝结构渗漏的增加，现行的方法是放空水库后，在混凝土坝的上游面粘贴土工膜。沿垂直方向每隔2m设一水平不锈钢槽，以夹紧土工膜。该方法的改善是先在混凝土坝上游面设置土工网格，然后将土工膜粘贴在土工网格上。设置土工网格的目的是收集渗过土工膜的水。土工膜用于该目的已有15年。据报道，它最早用于意大利，目前在全世界得到普遍的采用。

2、土石坝防渗

土工膜以及复合土工合成材料和粘性土形成的衬砌，已被用在土坝或土坝的上游面作为防渗体。土工膜应妥善防护，防止刺破，并妥善锚固。

3、隧洞防渗

现行的方法是将土工膜用于永久性混凝土里侧的防渗体，与针刺的、较厚的无纺土工织物一起，将水导入设在隧洞底脚的排水出口，形成封闭的排水系统。

然而，土工膜及其下面的土工织物的布置是很困难的。土工合成材料会从临时的护顶下垂，在永久性混凝土衬砌施工时容易遭到破坏。因此，现在的进展集中在施工方法的改进上。土工合成材料应和永久性混凝土衬砌同时施工．以避免在永久性混凝土衬砌施工时损坏土工合成材料。

4、渠道防渗

渠道防渗常采用复合土工膜进行渠道防渗衬砌。复合土工膜铺设分渠底铺设、坡面铺设两个部分。铺设_期去：沿渠道轴线方向水平滚铺；坡面铺设在坡面验收合格后，从顺坡面轴线方向滚铺，与渠底的复合土工膜连接采用丁字形连接。复合土工膜的上面均匀铺设10cm砂垫层，找平拍实后铺设10cm混凝土。坡面复合土工膜铺设合格后应及时铺卜垫层压盖，防止风吹及复合土膜暴晒老化，同时做好混凝土护砌，加强复合土工膜的保护。用沟槽或夹条将复合土工膜和渠道非淹没区连接、锚固。

二、土工合成材料施工技术

1、坡面铺膜防渗

在目前的土工合成材料施工的过程中，坡面铺膜是最为常见的工程模式，其在施工的过程中，施工技术和施工体系是最为关键的模式。就当前的就当前的水利工程施工而言，其多数工程项目都是以土石坝为主的坝体结构模式，这种施工方式的选用对于整个工程的施工而言极为关键，同时在施工的过程中还需要对焊接工艺进行系统控制。焊接技术的应用直接决定着焊接工程质量，同时也决定着整个工程的施工效益要求。因此，在施工的过程中复合土工膜的施工极为关键和重要。

2、堤身削坡与堤脚开挖

堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖1m，宽1m深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。

3、施工铺设复合土工膜

一般在对坝体进行复合土工膜的铺设时，大都是按照顺坝轴的方向进行铺设，这样可以有效缩短焊缝的长度。但在高坝的施工中，通常采用上部垂直铺设，下部顺坝轴铺设的方法。

复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。连接时，将复合土工膜厚布面朝上，薄布面朝下铺好，再将第二幅与第一幅需焊接的也拉直摆平，搭叠15cm左右，缝合膜的下布，缝合宽度稍大于两膜焊接宽度，然后将两膜搭接10cm左右，平整后才开始焊接。当膜的焊接质量经检查和测试合格后由工地监理工程师同意，再缝上布，对留边不齐的需进行修剪，膜有褶皱要采取措施舒展，以免影响焊接质量，其中应特别注意坡脚基础高程不同和止滑槽相邻两幅复合土工膜之间连接处的施工质量。膜与膜的连接采取焊接方式。每次焊接前先用干毛巾擦干净保证膜面清洁，膜与膜接头处铺设平整后方可焊接，对有问题的做出记号，一人在后面进行修补，每道焊缝完成后，随即进行质量检查，检查方法以外观检查为主，辅以水针注彩色水观察，如发现问题，做出记号立即进行补焊，焊接质量由施工班组初验合格后报经理部复检，再报监理工程师终检，合格后方可缝上层布。缝合土工膜时，布与布的缝合方式为肘接，采用手提封包机，使用高纤维涤纶丝线缝合，针间距按设计要求确定，织物与织物缝起来，缝接时注意松紧程度要与膜相一致，以使膜和织物共同受力，增强复合土工膜的抗拉强度，确保膜布联合受力。

4、加筋土挡墙

极限平衡法和有限元法是目前加筋土挡墙设计的两种类型。由于不能够准确协调的建立紧材和填土两者之间的本构关系，而加筋土挡墙采用的筋材有两种，因其抗拉模量不同并缺乏破坏准则，工程中几乎都采用极限平衡法。而有限元法仅作为一种辅助的对比方法。

采用圆弧法计算加筋垫层的抗深层滑动，根据实践我们看出提高的稳定平安系数较小，表明现有的稳定分析方法不能反映筋材起到的全部作用。相关研究认为，潜在的滑动面在加筋后可能会往深处发展，受到局部限制以及地基中应力分布的变化，地基土的侧向位移也会发生相应变化，但在计算中没有计入这些有利因素，因此分析方法有待改进。

结语

总而言之，在水利工程防渗施工中，我们应充分认识到土工合成材料应用的现实意义。不断总结土工膜等土工合成材料的使用经验，应将土工合成材料的性质特点与工程的实际情况结合起来。随着社会的发展，土工合成材料施工技术不断创新、提高，在水利工程中的应用将更加广泛。我们应不断探究土工合成材料的应用方法，提高其应用水平，以便更好地为水利工程建设服务。

参考文献

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