复合土工膜在跋山灌区渠道防渗中的应用

王展霞，张海龙

（1.沂水县水利局，山东 沂水 276400；2.山东省水利工程局，山东 济南 250013)

跋山水库灌区位于沂水县南部沂河两岸，沂南县东郊。跋山水库为该灌区主要水源，灌区设计灌溉面积2.4036万 hm2，其中沂水县 2.0592万 hm2，沂南县0.3444万hm2。跋山水库灌区由水库灌区、北社灌区和库区提灌三部分组成，由于灌区工程布局线长面广，地质和水文地质条件复杂，加之建设标准低、质量差，老化、退化严重，很多渠段渠道坍塌，淤积严重，失效颇多，灌溉条件和灌溉质量差，长期处于半灌溉或无灌溉状态，严重影响灌溉效益的发挥，急需进行扩建和更新改造。其中，复合土工膜在跋山灌区续建配套与节水改造工程中应用于渠道防渗取得了非常显著的效果。

1 防渗材料的选择

跋山灌区原设计采用单一的砼或砌石等防渗材料，其虽然有一定的防渗性能，又能适应高流速，但多年的运行实践表明，其很难达到预期的防渗效果和耐久性。后来，设计又采用了砼板下铺设聚氯乙烯膜料，虽然起到了一定的防渗作用，但由于这种防渗形式必须在塑料膜上面铺设2～3cm厚的灰土或低标号水泥砂浆过渡层作为介质保护薄膜不被破坏。而在实际施工中，渠道内坡比一般在 1:1～1:1.25之间，2～3cm厚的过渡层不易操作，且渠道行水时，在砌缝较多的渠道上，过渡层往往会被水流冲走或掏空，导致上部砼板整体破坏或表面凹凸不平。因此，其施工难度较大，施工质量难以保证，工效较低。

近年来，随着防渗膜料的发展，跋山灌区不断总结经验，采用了复合土工膜防渗，即一布一膜土工布。由于其抗拉强度较高，抗穿透能力和抗老化性能好，可不设过渡层，另外，土工布表面摩擦力大，防滑效果好，便于安砌或浇筑砼板。与塑料膜防渗相比，具有施工简单，质量可靠，提高工效等优点。目前，灌区除部分斗、分渠之外，干、支渠防渗工程大都采用这种板膜复合结构形式，即采用一布一膜土工布柔性材料做防渗层，其上再用C15砼刚性材料作为保护层，厚度一般7～10cm，此层主要起保护膜料不被外力破坏和防止其老化以延长工程寿命的作用。两种材料互相扬长避短，显示了明显的经济技术性能。其主要优点如下：

1）防渗效果好。其渗漏量是单纯的砼防渗材料的1/6，是砌石材料的1/13，是不防渗土渠的1/21。

2）延长了渠道的工程寿命。明铺式膜料防渗，因老化严重而寿命较短。但铺在保护层以下，经试验研究其寿命在30年以上。同时，膜料防渗层可以保温，从而减轻冻胀破坏，使砼保护层裂缝减少，延长了工程寿命。

3）与单纯的砼防渗材料相比，投资无增加。采用砼做膜料防渗层的保护层时，其厚度可以由砼防渗时的10～14cm减薄至7～10cm。购买土工布的投资虽较减薄砼投资稍高，但其减轻了冻胀破坏，尚可减少维修费和管理费，投资大体相当。

4）符合灌区实际情况。跋山灌区防渗渠道多为旧渠道改建工程，普遍存在施工与行水时间的矛盾。采用了板膜复合结构，渠底现浇，坡板可在灌溉行水期提前预制，在非灌溉期施工，既避免了施工与行水的矛盾，又可缩断工期，降低投资。

2 复合土工膜施工方法

2.1 复合土工膜的剪裁

为了施工方便，保证拼接质量，复合土工膜采用宽幅，减少现场拼接量。施工前根据复合土工膜幅宽、现场长度需要，先在厂内剪裁好适宜的长度，拼接成符合要求尺寸的块体卷成卷。两边预留约10cm的不复合层以便土工膜横向连接。

2.2 清基和削坡

将渠道边坡上的草皮、树根等杂物全部清除干净，然后按设计断面进行削坡，削坡时，必须彻底清除一切尖角硬物，以防损伤复合土工膜。对局部较松软的坡面和亏坡断面进行处理，做到坡面平整。

2.3 复合土工膜的铺设

复合土工膜从渠道上游至下游沿渠道轴线方向缓慢滚放铺设。铺开后，人工抻平找正。铺设时松紧适度，富裕度约1%，以避免复合土工膜在运行中出现应力集中现象，也有利于拼接。复合土工膜与坡面应压平贴紧，清除气泡，避免架空。

在铺设过程中，作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉的鞋，不得在复合土工膜上进行一切可能引起土工膜损坏的施工作业。土工膜抻平找正后在顶部用混凝土盖板压顶，在土工膜上面铺上适当砂砾石垫层，以防风吹，且能保护土工膜不被强烈的阳光照射损伤。

2.4 复合土工膜的拼接

复合土工膜拼接质量的好坏是复合土工膜防渗性能成败的关键。本工程使用的是一布一膜，拼接采用热熔焊法施工，膜与膜采用TH-Ⅰ型双驱动自行式土工膜焊接机焊接，焊缝搭接宽度10cm，双缝焊接，每道宽10mm，两道焊缝间有10mm宽的空腔，布与布采用手提式封包机、涤纶线丁字形缝接。

焊接前，应根据施工区气候特点进行试焊，确定行走速度和焊接温度。在施工中焊接机行走速度0.8～1.2m/s，焊接温度为240～260℃，焊接质量达到设计要求。

焊接前必须清除复合土工膜表面上的砂子、泥土等杂物，保证膜面干净。焊接前，在土工膜拼缝部位的底下垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量。土工膜焊接检验合格后，即进行面层土工布的缝接。缝合面要求松紧适度，缝接平顺。

2.5 垫层和混凝土板的铺设

复合土工膜的上面均匀铺设40cm砂砾石垫层，找平压实后铺设l0cm混凝土预制块。复合土工膜、垫层和混凝土预制块工序应紧密衔接，防止风吹日晒导致复合土工膜的曝晒老化。

3 复合土工膜施工质量控制要点

3.1 原材料质量控制

进场的土工膜必须有厂家提供的合格证书、性能及特性指标和使用说明书。复合土工膜外观上不应有针眼、疵点和厚薄不均现象；土工布不应有裂口、孔洞、裂纹或者退化变质等材料。在运输过程中和运抵工地后应妥善保存，避免日晒，尽量减少装卸次数。

3.2 施工过程控制

复合土工膜焊接后，用目测法观察有无漏接，接缝是否烫损，有无褶皱，是否拼接均匀等。对于现场检漏，则采用充气法对全部焊缝进行检测，焊缝为双条，两条之间留有约10cm的空腔，将待测段两端封死，插入气针，充气至 0.05～0.20MPa，静观 0.5min，观察真空表，如气压无下降，表明不漏，焊缝合格，否则要查找原因及时修补。

3.3 施工结束质量检测

施工结束一批，每1000m2取一试件，做拉伸强度试验，要求强度不低于母材的90%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。

4 结 语

该工程在施工过程中严格按复合土工膜施工技术要求，严格现场焊接的质量控制，且经过室内试验结果表明，复合土工膜各项性能指标均能满足设计要求，质量得到保证。经过2008年多次渠道输水运行实践检验证实，渠道水利用系数达0.9以上，防渗效果显著。