关于复合土工膜防渗结构设计及施工技术探析

吕杰 侍克斌

摘 要：在工程项目的建设中，复合土工膜被广泛应用。但是在实际的应用中，很少人会对复合土膜的使用经验进行总结并将其提升到理性的高度，理论远远落后于实践。文章从复合土工膜的工艺设计与材料特性出发，围绕复合土膜的防渗结构设计与施工技术展开讨论，以期进一步完善复合土膜在工程项目中的理论知识。

关键词：复合土膜；防渗结构；施工技术；工艺设计

在现代的工程项目建设中，尤其是土石坝的建设，复合土膜的防渗性能更好，且成本低廉、施工速度快，因而在土石坝的工程建设中得到广泛应用。但是，由于我国对于复合土膜在工程中的理论指导知识还不完善，在很大程度上制约了复合土工膜的使用。因此，相关研究人员要不断加强对复合土工膜在工程建设中使用的理论研究，构建相对完整的理论知识体系，使复合土膜更好地运用到工程项目的建设之中。

一、复合土工膜的定义

土工复合材料，是指将土工膜、土工织物与某些土工合成材料中的两种或者两种以上材料组合起来[ 1 ]。这类复合材料能将材料的特性进行有机组合，从而满足工程的需求。不同的项目工程对土工复合材料的综合要求不同，因而土工复合材料具有丰富多样的品种，复合土工膜就是其中之一。复合土工膜就是将土工膜与土工织物复合在一起而成的产品，其中，土工织物包括织造型织物与非织造型织物。在工程建设中，非织造型的针刺土工织物应用次数较多，其单位面积的质量大致为200到600克每平方米。制造复合土工膜有两种方法：第一，把土工织物和膜共同压制而成；第二，在土工织物上抹上聚合物，使之形成二层、三层、五层的复合土工膜。

二、复合土工膜的防渗结构工艺设计

1）规格选择。影响复合土工膜的规格选择的因素包括下垫层的平整程度、材料的拉应力、弹性模量、覆盖层的最大粒径与最大水头等等。在设计复合土工膜的厚度时，还需要考虑水压强度、气候、埋压条件以及使用寿命等因素，并根据相关法律法规确定复合土工膜的厚度。2）材料选择。在进行工程选料时，选择土工膜的依据有：a.力学特性。PE膜与PVC膜的拉伸强度差距无几，但PE膜和砂的摩擦系数明显小于PVC膜与砂的摩擦系数。b.可连接性。复合土工膜在应用时需要把幅与幅连接起来，从而形成完整的防渗膜体。PE膜的连接方式仅是加热熔合，PVC膜还可用特殊粘合剂粘接。c.经济性。目前两者价格大致相同，但同等厚度下，PE膜的价格相对较少，而PVC膜的幅宽较大，二者各有优势。因此，在工程建设中，施工人员要结合工程的具体情况，综合考虑优缺点，合理选择复合土工膜。3）防渗结构层的设计。以水坝工程的建设为例，因坝体与底层图层是细粒土，经过平整夯实后可以直接铺上复合土工膜，所以可减去下垫层，则其防渗结构层自下而上为支持层、防渗层、上垫层、防护层。4）计算防渗结构的稳定性。在实际的工程项目建设中，施工人员要充分了解工程建设情况与外部环境，根据坡度的差异性与水流等情况进行核算[ 2 ]，计算复合土工膜的抗滑稳定安全系数K=f/tga（f=上垫层和复合土工膜的摩擦系数，a=坝体坡度的坡角）。

三、防渗斜墙的设计施工工艺

（一）施工准备

1）检测复合土工膜的材料的各项指标质量，确保其符合设计标准。2）保证坡面的平整性、密实性与光滑程度，经验收合格后才能铺设土工膜。3）尽可能采用宽幅的复合土工膜，根据实际情况“量体裁衣”。

（二）铺设方法

在平地将4米窄幅焊接成20米宽幅，沿坡面从上至下，垂直坝体轴线的方向进行铺设。经验收合格后，从坝堤顶部向堤脚沿垂直展铺，于坡脚的齿槽外顶处和库底的土工膜相接。验收后，从齿槽外顶展铺至库内25米处。在铺设复合土工膜时，应选在干燥、暖和的天气，采取波浪形的松弛铺设方式，使富余度在1.5%左右。施工人员要及时拉平复合土工膜使之无褶皱，发现损坏的复合土工膜，应及时修补。

（三）焊接

1）试焊。为保证焊接质量，施工人员应进行复合土工膜的试焊。试焊样品长度应在1 米以上，且需综合考虑试焊当天的温度与环境[ 3 ]。通过试焊，施工人员可以合理调整正式焊接时的施工状态，进而确定焊接复合土工膜的温度、速度与压力。试焊结束后，检测焊接样品的质量是否合格，若达不到要求，需重新进行试焊，直到符合焊接规范。2）焊接准备工作。运用热合焊机进行焊接。在焊接前，施工人员应先铺设好第一幅复合土工膜，并翻叠需焊接的边，翻叠的宽约为0.6米，再将第二幅铺在第一幅上，调整二者焊接的边缘走向，使其搭接长度为0.1 米。在焊接前，要将土工膜上附着的杂物清理干净，确保膜体表面的整洁性。3）双缝热合焊接。检查土工膜间的搭接宽度。在焊接前，严格清理土工膜表面的灰尘、污物和水分，确保膜面的干燥、清洁。4）挤压熔焊机焊接。双缝热合焊接主要是用于复合土工膜的长直焊缝；而非长直焊缝、局部修补与加强处理等则用热熔挤压进行焊接。焊接时，应将机头对准接缝处，避免出现焊偏、滑焊和跳焊的情况。施工人员应根据当天的气温及时冷却处理焊缝；挤压熔焊被迫中断时，应逐渐减少焊条的挤出量，不能突然中断土工膜的焊接工作。

（四）锚固

锚固可分为上部和坝顶的锚固，库底和防渗铺盖的锚固，铺设时复合土工膜应贴紧沟内侧，并于沟槽内填土。

四、结语

与传统防渗材料相比，复合土工膜具有防滑效果佳、抗穿透力强和表面摩擦力较大的优点，因而在施工中被广泛应用。在施工时，要科学设计，严把质量关。施工时要细心检查基面，保证基面的平整程度。同时要加强对复合土工膜的保护，避免造成损伤，并严格按照相关规定施工，保证施工质量。

参考文献：

[1] 姜晓桢，束一鸣.高面膜堆石坝防渗结构受力变形数值分析方法——高面膜堆石坝关键技术（四）[J].水利水电科技进展，2015，01（34）：23-28.

[2] 张贵金，潘烨，彭春雷，陈安重，杨松林.松软地层防渗灌浆帷幕结构性状实验研究[J].工程地质学报，2015，03（22）：526-532.