复合土工膜在李家梁水库防渗中的应用

崔世忠 薛小曼

（陕西省榆林市榆阳区水利局 719000）

1 概述

圪求河是一条在毛乌素沙漠南缘风积砂地下切的河流，李家梁水库坝址处河流下切深度约30～60m，砂坝建在下切河槽内，坝址位于榆林市区以北40km处的孟家湾乡曹家梁村。水库径流主要来自沙丘地下水的渗流，坝基及两岸均为风积细沙，基岩埋深在60m以上。砂坝坝高25m，坝顶长874m，形成渗漏的主要地层岩性为风积的细—中砂层，其渗透系数加权平均值为8.38×10-3cm/s。榆阳区境内在透水地基上修建的砂坝主要有中营盘、尤家峁水库大坝等，这些坝经过多年运行，都存在下游坝坡渗水溢出点高，坝后渗漏、塌坑严重的问题，坝体存在安全隐患。李家梁水库的建坝条件与中营盘、尤家峁十分相似，设计中采用复合土工膜进行防渗，不仅有效地解决了坝体渗漏量大的问题，而且也减少了坝体填筑量61.64万m3。

2 防渗设计

李家梁水库是一座中型水库枢纽工程，设计的坝型为均质水坠砂坝，上、下游坝坡均为1∶3～1∶3.5的二级坡比。放水建筑物穿坝体而过，筑坝材料为左岸沙丘上透水性很强的风积砂，不设防渗时坝体渗透坡降为0.38，设计中在上游坝坡面、坝前100m库盆范围内铺设复合土工膜，土工膜前沿埋入地下深度1.0m，延伸至坝顶后压入坝顶防浪墙基础下，与放水建筑物交叉的部位，采用橡胶板、钢板、铆钉将土工膜固定在建筑物上，并在锚固部位用混凝土密封，共同形成上游坝面及坝前库盆的防渗系统。

3 复合土工膜施工

李家梁水库工程铺设复合土工膜总面积10.69万m2，该坝体防渗效果的好坏，关键是复合土工膜自身的防渗效果及其与周边连接的可靠性。

复合土工膜自身的防渗效果主要取决于土工膜的物理力学指标及接缝的质量。根据承受的水压力和下垫层，经计算，复合土工膜采用两布一膜，其规格为200g/m2+0.5mmPE膜+200g/m2，物理力学指标为：抗拉强度12kN/m，拉应变30%，CBR顶破强度3kN，渗透系数1×10-9cm/s，撕裂强度0.5kN，幅宽4.7m。施工中，一般都要对工厂内生产的土工膜进行拼接，接缝的质量好坏直接影响土工膜的防渗性能和抗拉强度，因此，必须严格按照技术规程进行施工。

3.1 复合土工膜施工工艺流程

在复合土工膜铺设前，大坝迎水面土方填筑及坡面修整完毕，坡面平整度、压实度均达到设计要求，并经监理工程师验收合格后方可进行复合土工膜的铺设，该工程复合土工膜铺设的工艺流程如下图所示。

复合土工膜铺设工艺流程图

3.2 施工方法

3.2.1 施工准备

a.复合土工膜材料质量检测。该工程所用复合土工膜为两布一膜针刺复合土工膜，是国家经贸委公布的重点土工合成材料生产企业西安飞机工业公司产业布厂生产的产品，使用前委托了水利部西北水利科学研究所试验中心（国家计量认证）对产品的各项技术指标进行检测，各项指标均符合标准规定和设计要求。

b.场地的清理、平整。清除一切尖角杂物，欠坡回填夯实、富坡削坡挖平，经监理验收合格，为复合土工膜铺设提供工作面。

3.2.2 复合土工膜的铺设

a.复合土工膜的铺设方法。复合土工膜铺设分库底平面和坝坡及岸坡斜面铺设两个部分。为防止膜之间拼接缝处的应力集中破坏，铺设时，土工膜的长度方向一般应与地面坡度方向保持一致，宽度方向的接头错缝搭接，避免形成通缝，错缝宽度为1.0～1.5m。库底土工膜的长度方向沿坝轴线方向，库岸及坝面土工膜的长度方向沿坡面方向，平面与坡面丁字形相接。

b.铺设应在干燥、暖和的天气进行，为了便于拼接，防止应力集中，复合土工膜铺设采用波浪形松弛方式，富余度约为1.5%，摊开后及时拉平，要求复合土工膜与工作面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜。

3.2.3 复合土工膜的拼接

a.复合土工膜焊接质量的好坏是复合土工膜防渗成败的关键，该项目采用两布一膜复合土工膜，采用热熔焊法施工，拼接包括土工布的缝接、土工膜的焊接，土工膜焊接采用TH—1型型热合焊接机，土工布采用手提式封包机，在施工现场进行。

b.第一幅土工膜铺好后，将第二幅与第一幅膜在长边上平行搭接，搭接宽度为10～15cm，然后用封包机缝接底层土工布。焊接前用电吹风、干抹布等除去搭接面上的砂子、泥土等脏物，保证膜面清洁干燥，在焊接部分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。每次焊接前，要观察天气情况，并进行试焊，确定行走速度和施焊温度等技术参数，在气温5℃以上、风力小于4级的环境下进行焊接施工时，质量较有保证。一般掌握行走速度为1.5～2.5m/s，施焊温度为220～300℃。拼接焊缝两条，每条宽10mm，两条焊缝间留有10mm的空腔，用此空腔检查其焊缝质量。

4 施工质量检测

4.1 施工操作过程控制

a.目测法。复合土工膜焊接好后，观察有无漏焊，焊缝是否有烫损，有无褶皱，是否焊接均匀等。

b.充气法。采用充气法对全部焊缝进行检测，利用两条焊缝之间留有的约10mm空腔，将待测段两端封死，插入气针，充气至0.15MPa以上，静观30s，观察气压表，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。

4.2 完工质量检测

完工质量检测主要是抽样检测，施工约每1000m2取一试件，做焊缝拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。经检测，全部达到合格标准。

5 防渗效果

复合土工膜防渗效果的好坏，可以通过砂坝的坝体渗漏量的大小和浸润线的高低直观反映出来。李家梁水库在坝体的3个断面上埋设了9支渗压计，坝下游布设了1处梯形量水堰。根据目前的多次渗流观测资料，9支渗压计的观测值均随着库水位的变化而变化，3个断面上的渗流压力线均低于设计的浸润线；量水堰在水库水位为1158～1162.7m时的观测值在70～85L/s的范围内，小于水库平均水位为1164.0m时的设计渗流量248.9L/s，占设计渗漏量的34%。各项指标都在设计允许值范围内，达到了预期的防渗效果。

6 结语

砂基上的砂坝水库用复合土工膜进行防渗的技术，在我省尚属首例，该技术在李家梁水库的成功应用，为砂坝防渗设计与施工提供了新的思路，积累了一定的经验，具有一定的推广价值。由于水库目前尚处于运行初期，库水位还未达到设计蓄水位，随着水位的升高，渗漏量必然随之增大，需加强水库后期观测与管理。■