水利工程施工中土工膜全库盘防渗技术的应用

□刘怀勇 侯军红 职光跃

职光跃，南水北调中线局河南直管建管局

土工膜作为一种比较热门的新技术，以其较好的防渗作用，被国内外广泛使用，而土工膜和土工织物结合在一起又形成了复合土工膜，复合土工膜很好地保护了土工膜不被那些碎石或者尖锐的东西所刺破，又防止了土工膜与土工织物之间位置的偏移。因此土工膜在水利工程中就有很好的使用价值，可有效解决水利工程施工各种渗漏问题，尽管现在土工膜技术还在快速发展阶段，各方面的技术支持还有待加强，但是土工膜全库盘防渗技术具有很好的市场前景。

一、土工膜在水利工程中的应用现状

土工膜作为一种优质轻便、成本低、施工起来也比较方便的防渗材料，通过这些年来科技的发展，土工膜全库盘防渗技术在水利工程中得到了较好的应用，因为其良好的实用价值，土工膜防渗技术在国内外水利施工中大受欢迎，虽然现在其技术还不太成熟，土工膜技术各方面现在还处在发展阶段，但是目前已经得到广泛应用［1］。

例如:西班牙在1984年修建的Poza delos Ramos 坝，是世界上现在最早的用土工膜技术修建的大坝，坝的总体高度有97 米，坝坡是1:1．3 的堆石坡，堆石坝的上游是砌的石块，可以有效阻止上游泥沙对大坝的破坏，而表面是用简单的水泥抹平，然后在上面铺聚氯乙烯膜，也就是我们所说的土工膜防渗技术。而坝的下半部分聚氯乙烯膜厚度高达2mm，是上半部分的一倍，然后在膜上铺满沥青，在沥青上面再铺上钢筋网，最后再灌水泥混凝土，厚度达16 厘米，直到现在该坝的运行情况还很好。可以看出土工膜技术对水利工程质量的提高起到了重要的作用。

二、土工膜在库盘防渗中的应用要求

根据用的对象不同，土工膜也有种类之分，而我们常见的有两种:聚氯乙烯膜和聚乙烯膜。而聚乙烯膜的抗拉强度较好，在使用寿命上比起聚氯乙烯膜要更长，并且具有较好的隔水、粘连作用，是比较理想的防渗材料［2］。土工膜材料一般都要具有以下基本要求:土工膜必须没有裂痕、主膜和无纺布的粘合要较好、具有良好的均匀性和不透水透气性，并且在厚度上不能小于0．5mm，而在不均匀性方面最好不要超过10%。总的要求是要和当地的环境地质相匹配，在大坝上的土工膜要具有较好的延伸性，能够适应地质结构变化引起的问题，还要能够经得起地温的考验。

三、水利工程中土工膜全库盘防渗技术的施工注意事项

在土工膜防渗层整体结构中，土工膜是防渗透的主体成分，而在具体的防渗过程中仅仅依靠土工膜是不能有效达到防渗效果的。土工膜防渗层主要由土工膜本身以及保护土工膜的保护层和起到支撑作用的支持层等三部分组成，保护层是为了防止水的冲刷且对各种对坝体有破坏的东西都有一定的保护作用，而支持层是使土工膜能够受力均匀，避免局部遭受破坏。土工膜在使用的过程中其优点是:能够及时修复，当局部遭受破坏后具有重修的条件并且施工的速度快;便于估算工程量和资金投入，可以根据修补的范围很快计算出修补过程中的用料，人员及耗费的资金也便于计算。

土工膜全库盘防渗体在施工的过程中一定要对其质量进行严格把关，有针对性地对设计要求和施工的条件制定有效的管理方法，并给予适当的信息警示［3］。在施工过程中要严格按照施工步骤来进行，还要建立健全全方位的质量保障体系，从而保障工程施工质量，严格把控土工膜的质量环节。在施工的过程中一般都是采取循环作业的施工模式。土工膜的连接一定要用热焊或者用沥青粘接，防治出现粘贴不严密的现象［4］。还要注意土工膜与膜之间正确的焊接，这也是施工中的重要环节，焊接的速度在很大程度上反映了施工的进度，同时焊接质量的好坏决定了整个土工膜防渗效果的好坏，因此要严把质量关，防止虚接、漏接等现象的发生，从而较好地保证工程质量［5～6］。经试验，对于可满足机械施工条件，故选择机械施工。土工膜施工工序完成后，尽快进行保护层铺设，以防膜光氧老化，利用机械倾倒保护层材料后，进行推平夯实，至保护层达到施工设计要求厚度，进行质量验收，合格后完成施工。

四、实例探讨

(一)工程概况。上游水库主要承担下游1．2 万亩耕地和解决1．9 万人口的饮水等问题，上游水库在准噶尔盆地南边，地形起伏，海拔高度为750m～800m 之间，而工程区在构造单元上处在背部冲击平原上，在坝基的上半部粉是微透水性低液限粉土层，而这个土层的厚度在1．2m～2．3m 之间，在2009年设计总库容量为107 万m3坝长是650m 坝高是11m。坝的基本形状是土工膜斜防渗土坝，坝体上游坡比为1:2．5，下游的坡比是1:2．0，上下游的坡比是不同的。

(二)全库盘防渗设计。库盘防渗的范围是正常的蓄水水位，防渗面积是19．2 万m2，膜上有50cm，膜下设30cm 土料垫层，因库盘冲击有一定的泥土厚度，土层厚度是满足施工要求的，没有换下30cm 土料层，采用分块作业的方法对坝体进行施工，挖掉了45cm 的土层后开始进行铺膜作业，先预留好焊接的宽度然后进行焊接，焊接的过程中还要合理把握焊接的程度，最后进行检测，检测合格后进行下一层土工膜的铺设，运用这种方法加快了施工的速度。据以上分析，最终确定本水库工程施工方案为:上游、下游边坡比分别取1:3．0、1:2．0;清除主坝坝基含砾中砂和副坝坝基含盐表层，使用质量优良的砂砾石回填;采用厚0．5mm 的聚乙烯复合土工膜对坝体进行防渗处理。上游坡防渗结构自下而上为:中细砂层(20cm)——中细砂层、复合土工膜层(20cm)——砂砾石过渡层(30cm)、干砌卵石护坡层(25cm)，坝体土工膜上下层示意图见图1。

图1 坝体土工膜上下层示意图

使用聚乙烯光膜对库盘进行防渗处理，厚0．5mm，同时在土工膜上、下铺设保护层和过渡层，以预防阳光、水浪、人为等因素对土工膜的损坏。

五、结语

水利工程中全库盘防水的应用，不仅能够及时将水利工程中的不足进行有效的弥补，而且还对人们的生活提供了安全保证。根据对全盘防渗技术的分析，导致土工膜防渗技术存在缺陷的原因有很多，但归根到底就是因为现在的技术水平还不完善，以及应用的不科学和人员的不专业等因素造成了土工膜全库防渗技术得不到较好的实施。还要避免在水利工程防渗施工的过程出现因操作不当而引起的质量问题，在具体的实际应用中要根据不同的地质状况来选择合理的防渗技术，做到材料和技术完美整合，发挥土工膜防渗技术的最大潜能，为水利工程施工的顺利进行做好充足的准备。

［1］唐安军，刘红．土工膜水库库盘防渗技术及应用［J］．水利规划与设计，2010，5:86～88

［2］吴俊杰，凤炜，刘亮，曹文洁．全库盘防渗复合土工膜应力应变分析［J］．水电能源科学，2013，12:66～69

［3］周佺．复合土工膜防渗技术在全防渗水库中的应用［J］．河南水利与南水北调，2014，16:32～33

［4］李立刚．西霞院工程土工膜防渗技术的进一步探讨［J］．人民黄河，2012，11:111～112

［5］孙丽娜，姜洋．复合土工膜防渗技术在灌渠改造工程中的应用［J］．科技创业家，2013，5:22

［6］徐天下．防渗复合土工膜在水利工程中的施工及质量控制探析［J］．中国高新技术企业，2015，10:131～132