复合土工膜在水库除险加固工程中的应用

复合土工膜在水库除险加固工程中的应用

张渊

内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗自然资源局 010321

摘要：近些年，国内大量的水利工程基建工程，但在此工程的实施中，因工程项目管理不善；同时，还存在着一些潜在的风险，影响着整个工程的效益和效益。文章对在水库除险方面的复合土工薄膜的运用进行了分析和讨论。

关键词：复合土工膜；病险水库；加固处理

引言

合理配置和利用水资源，要依靠水库、渠道、堤等水利设施的长期作用；通过实施溢洪道、水闸、进水口等水工设备的调度，提高了水资源的利用率。通过对水利工程的调查，发现我国水利水电系统中有多种病险问题，其中以水库病险问题最为普遍。在水库洪水灾害治理中，要重视对水库进行加固，选择适当的水利材料进行修复，复合土工膜是目前常用的一种综合材料。

一、水库的工程价值

在我国，为防止水土流失带来的负面效应，各地纷纷修建水利设施，以维持水资源的合理利用，而水工建设则是其中不可或缺的一环，水库是水利工程中最主要的建筑物，由三个主要部件构成：大坝、溢洪道和防水建筑物。

1.1拦洪蓄水

水库是维护水资源的基础设施，是水利建设中较为实用的建筑，其最基本的作用就是拦洪、蓄水。

具体情况是：

一是拦洪，天然水量并不总是恒定的，在降雨的影响下，全年都会有明显的增加，从而使水库的水位系数增大；如果超过了这个临界点，就会引起水流的疾病。

二是蓄水，根据水库的储水能力，合理地储备水资源，为调度系统的正常工作提供依据；比如：在夏天，有足够的降雨，可以适当地提高水库的蓄水量。水库具有拦洪、蓄水的基本作用，能够有效保障调拨和调控水资源，减少自然水资源的浪费。

1.2调节水流

水库除具有拦洪、蓄水功能外，还具有很强的调节功能，可以根据外部环境的需求随时调整。一般而言，各地可依水量大小，兴建不同规模的大型、中型和小型水库，以达到水资源的储存与控制。当水库蓄水到一定程度，就可以根据农田灌溉和水力发电的需要，适时地调整和调整水量，从而加速了水资源的配置和利用。在特殊的水情条件下，还可以利用水库来控制水流的流向，对水利设施起到保护作用。

二、复合土工膜应用要求

结合工程实际，根据复合土工膜的使用需求，将其分为两大类：一是设计和二是技术上的要求。从设计的角度看，复合土工膜的设计不仅要符合其本身的使用需求，而且要与原有的堤坝（渠道）形成有效地结合，因此，在实际工程中，常常要针对不同的坝体条件而进行实际的设计。

从宏观上讲，它可以分为组成设计、规格设计和厚度设计；下垫层和下垫土的四个主要部分。在结构设计上，通常采取“两布一膜”，即布袋和 PE复合防渗膜相结合，既能保证防水，又能承受较大的应力；在规范设计上，要考虑到坝体的实际断面尺寸，通常采用矩形、方形等布置方案，其长宽比一般不大于1∶1.5，而且所规划的建筑尺寸与坝体的截面尺寸一致，在规范模型中，其截面面积的1/4~1/6是最好的。

在厚度设计上，必须与上下垫土计划相结合才能达到有效的效果，在传统的施工中，由于旧坝体的土体结合等原因，垫土层比较薄，所以整体厚度不能大于15 cm；建议将其厚度提高到25 cm，但最重要的是，垫土厚度不宜大于10 cm，否则会对复合土工薄膜产生压力，从而影响其防渗效果。

在施工要求方面：有关的设计方案完成后，要按照规划的布置进行具体的建设。而在建造的过程中，材料的选择和建造都有了清晰的规定。在材料选择上，复合土工膜应选用无纺土工布，并以其绝对密度取代其防渗系数，对于普通的防渗要求，其绝对密度不能小于550克/平方米，而最优的防渗工程要求是620以上。另外，复合土工膜的厚度必须达到3毫米以上，强度达到6 kN/m，毛糙度达标等要求，才能保证特定的防渗效果。

首先，采用复合土工膜施工时，斜坡应与原有的斜坡保持一致，并在原有的地基上进行。

其次，在施工时，应采取分段铺装的方法，其尺寸和厚度要严格按设计要求进行，保证施工块间的结合。

最后，在施工中要尽量避免出现大颗粒的沙粒，并在铺好复合土工膜后，及时用粘土覆盖，以防止人为干扰破坏。

三、目前水库常见的病险问题

我国拥有大量的水源储量，合理开发利用天然水源，可以从多个角度促进当地的发展。通过修建一座蓄水池，可以有效地解决水资源的储存、排放和调配问题，使水资源得到有效的使用。同时，随着蓄水量的不断增加，库容也存在诸多潜在危险。

3.1裂缝

病险水库普遍存在结构性裂缝，这些裂缝大多是由结构不严密造成的，从而影响水库的长期稳定。从结构上看，水库包括大坝，溢洪道，防水建筑物等。比如，溢洪道就是一个泄洪闸门，当水位接近临界值时，就会将洪水排入下游。但溢洪道的排泄压力也会使溢洪道产生冲击裂缝，从而使水工建筑物受到水动力的影响，从而产生横向裂缝、纵向裂缝等。

3.2渗漏

水库能否实现对水资源的全面控制，其三个要素的功能是最重要的，如果三者结合不成，将会使水库原有结构的抗渗性受到损害；从而导致了蓄水池的渗漏。渗漏不但造成了水库蓄水的损失，而且提高了水的利用效率；长期渗漏还会使混凝土的粘结性能受到破坏，在外力的作用下，容易被水流侵蚀，出现坍塌、大面积渗漏等问题。渗漏是危险水库中较为常见的问题，处理不当会造成更大的损失。

3.3沉降

与局部裂缝、渗漏等局部的灾害相比，塌陷是整个库区的整体疾病，主要以水力结构的塌陷为主要特征，其初始沉陷与竖向移动之间的距离为0.2~0.5 mm。在正常的条件下，地面的早期塌陷是很难被发现的，需要借助地质测量设备和水平测量仪来进行。在蓄水池发生塌陷时，其中、晚期的沉陷范围可达1~1.5 cm，这是一种较为严峻的塌陷性疾病，在蓄水池区域由于瞬时下沉而产生的变形，也是造成库房开裂的主要因素。

四、复合土工膜在水库除险加固中的应用

复合型土工薄膜，又称“复合式防渗层”，它的结构特点是：一布一膜和两布一膜，宽度4-6米，质量200-1500克/平方米，抗拉、撕裂、顶破等物理机械性能要求高，产品的拉伸、弹性等方面均表现出优异的特点；具有耐酸碱腐蚀、抗渗透能力强的特性。采用复合型土工布进行蓄水池的加固和改建，能够提高水库的抗震、抗裂、抗害等抗震能力。由于复合土工布是一种非常特别的材料，在进行防渗时必须注意对工艺过程的把控。

4.1基面清理

必须按照图纸上的规定把底板清扫干净，保证防水的有效性。根据现场实际情况，地基处理不当会导致复合土工膜在施工过程中难以与地面进行严密的铺设，从而对施工的安全和施工质量产生一定的影响。如尖石、树根等杂物要完全清除，不能有部分的凹凸不平，要用夯锤或夯板夯压，以保证其致密、均匀；确保基础结构在较大程度上保持稳定，为下一步的施工做好准备。

4.2复合土工膜铺设

铺层时要注意工艺的把控，要从上往下，要一直往上，这样的铺铺顺序，就能达到预想的加固结果。薄膜和底板的挤压要紧密，但是不要把薄膜拉得太大，要稍微松弛一点，但是不要在薄膜的底部留下泡沫；施工中要边施工边检查。由于它是一种非常轻便的薄膜，在铺设好之后，在没有铺设防护层之前，就会被狂风吹走；因此一次覆盖范围不能太大，最好的办法是边覆盖层的涂料。

4.3保护层及护面

对10 cm厚的防护层进行过滤，不能有直径6 mm以上的颗粒，以免将其击穿。保护层的涂料必须用夯实，确保干重大于1.5，并定期抽样检查。当回填层和砌筑块石护面时，应轻巧地将其放下，避免将其击穿。在块石护面下方，为避免由于潮汐、风浪等原因冲刷，必须用100毫米厚的碎石或砾石垫。干砌块石采用手工悬挂法，每一块石头必须牢固嵌入，每一块的单块重量必须超过48公斤，并用小块石头填充。

4.4周边接界处理

采用复合土工膜进行加固时，必须对周围的接触面进行处理，避免破坏周围结构，从而影响其加固效果。外围接触网的要求是：将复合土工膜与周围土壤紧密结合，封闭渗流口，阻断侧漏通道，避免渗水渗入基部；当水库水位降低时，会产生气泡，使土工膜膨胀。所以必须在周围的边界上开挖沟渠，然后在沟槽中埋好土工膜，具体的布局要视土壤材料和水库的危险程度而定，以确保水库的病害能够得到有效的治理。

结论

新时期，国家加大了水利建设的投入，加大了对水利建设的投入，加大了对地方水利建设的投入，确保了水资源的合理利用，实现了农业的可持续发展。水库是水库蓄积、排放和调节水资源的重要基础设施，因此，对其进行结构特性的维修是十分必要的。水库工程建设单位应根据水库的危害性情况，合理采用复合土工膜进行加固，以减少水库结构病害的发生。

参考文献

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[2]王红来，丁健宝.浅谈直埋法管材施工技术在节能水利工程中的应用[J].建材与装饰，2020(08).