复合土工膜在灌区节水改造中的应用

赵景红

【摘要】复合土工膜作为一种渠道衬砌防渗材料， 以其防渗效果好、投资小、工艺便捷、能显著延长渠道使用寿命等诸多优点，在灌区节水改造工程中得到了大量采用，受到广泛好评。

【关键词】复合土工膜；防渗；施工；应用

近年来，随着灌区续建配套与节水改造项目的持续推进，石头河灌区在渠道衬砌工程中广泛应用复合土工膜作为防渗材料，效果显著。现结合施工实践，浅谈土工膜在灌区节水改造工程中的应用。

1、灌区渠道防渗现状

石头河水库灌区渠系原设计均采用单一的砼或砌石等建筑材料，既适应大比降、高流速的渠道要求，又有一定的防渗性能，起初满足了灌溉的基本要求。但通过多年的运行实践发现，其防渗效果和耐久性较差。后来，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，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砼刚性材料做为保护层，厚度一般8-10cm，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。

2、土工膜防渗技术应用

土工膜作为一种新型防渗材料，其主要优点有：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延长了渠道工程的使用寿命。③投资省：与单纯的砼防渗材料相比，投资大体相当，采用砼作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8-10cm，购买土工布的投资虽较减薄砼节约的投资稍高，但其减轻了冻胀破坏，尚可减少维修费和管理费。④符合灌区实际情况：石头河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。采用了板膜復合结构，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，又可缩短工期，降低投资。

该工序包括剪裁、接缝、铺设等几项工作。经理论计算，考虑到实际应用的安全系数，石头河灌区采用的复合土工膜规格为一布一膜，其中上面一层为100-150g/m2的土工布（根据渠道流量、断面、水深等具体确定），其表面摩擦力大，防滑效果好，便于安砌或浇筑砼板。下面一层为不小于0.25mm厚的聚氯乙烯膜，是主要的防渗材料。

2.1 膜料剪裁。一般供应商提供的都是成卷的大幅膜料，施工前应根据铺膜基槽断面尺寸的大小及每段长度剪裁。纵向铺设时，首先按基槽的断面尺寸计算所需膜料的幅数。横向铺设时，以铺设基槽断面的长度为一幅。剪裁的长度应以其大块膜料便于搬运和铺设为宜，一般为50米左右。

2.2 膜料拼接。膜料连接处理的方法一般有：①搭接：搭接宽度宜大于15cm；②缝纫后加防水涂料处理；③热焊：宜于稍厚的无纺布基材，焊缝搭接宽度不小于10cm；④粘接：用与土工膜配套供应的粘合剂在连接面上加压即可。接缝时应做到无尘土和水份，接缝长度要大于10cm。

土工膜的接缝处理是一个关键工序，直接影响防渗效果。焊接前必须清扫焊接面，不得有油污、灰尘，且保证搭接面干燥。焊接过程中和焊后24小时内，焊接面不得承受任何拉力，严禁膜错动。拼接时，在同一断面上，要将高处的膜搭接在低处的膜面上进行焊接，沿渠道轴线方向上游的膜要压在下游的膜上面。在坡面上进行焊接时，应将一个单元的土工膜在平地上进行焊接，质量检查合格后进行整体铺设，尽量减少在坡面上焊接，以免机器行走不均匀，烫伤土工膜。

石头河水库灌区近年来多采用机器焊接。焊接时的搭接宽度一般控制在15cm左右，采用双焊缝焊接。焊缝宽度为2×10mm，搭接宽度为15cm。焊机温度控制在300-350°之间，行走速度控制在1.5-2.5m/min，焊缝强度不低于母材的80%。对焊缝质量的检测采用目测法和现场检漏法。目测观察焊缝有无漏接、烫损、皱褶，拼接是否均匀。现场检测采用充气法，将焊缝两端封死，用气针插入焊缝两端空腔部位，若真空针稳定，则质量合格，若气针指针下降则焊缝质量不合格。对质量缺陷要及时修补。

2.3 土工膜铺设与现场施工。土工膜铺设在基槽检验合格后进行，铺膜前在基槽表面洒水湿润，以保证膜料能紧密地贴在基床上。纵向铺设时，将按设计尺寸加工的大幅膜料叠成“琴箱”式，使膜的幅宽与渠轴线方向垂直，横向放在下游槽内，再将一端与先铺好的膜料或原建筑物在现场焊接，再向上游拉展铺开，焊接长度控制在30cm左右。横向铺设时，使膜的幅宽与渠轴线方向平行，由渠道一岸经渠底向另一岸铺设，幅与幅之间要预留足够的搭接长度，一般控制在15cm。

施工前首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面，然后再铺设土工膜。铺设按照先下游后上游、上游幅压下游幅的顺序，并使缝口吻合紧密，将膜下空气完全排出。土工膜不要绷得太紧，两端埋入土体部分呈波纹状，最后在所铺的土工膜上用砂浆铺一层3cm左右过渡层。现浇砼（或安砌砼预制块）作为防冲保护层。土工膜的铺设应和砼铺砌或浇筑的速度相配合，当天铺膜，当天浇筑好砼板，以免膜料裸露时间过长，受到温度和天气变化引起变形损坏。施工时，应尽力避免石子直接砸在土工膜上，最好是边铺膜料边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固，连接部位要涂刷乳化沥青（厚2mm）粘接，以防发生渗漏。坡肩和堤顶路沿结合处要预留相应长度的膜，一般控制在30cm，在铺设过程中用编织袋装土覆压，应边铺边压，以防膜布滑移或在风力作用下，全部被张起而破坏。铺设中间不应有纵向连接缝，只有横向连接缝。

施工时要严格注意以下事项：①铺设必须在基槽验收合格后进行，铺面要平整、无杂草、无树根、无积水。②土工膜与基础或支持层间要压平贴紧，坡肩预留锚固长度符合规范要求，膜布铺设保持松弛状，以适应变形。③铺设期间要用沙袋或软性重物压住，直至保护层施工完止，当天铺设的土工膜要当天全部拼接完。④铺设过程中，作业人员不得穿带订的鞋或皮鞋，不准直接在土工膜上放置坚硬物体，不得用带尖的器具做搬撬工具，严禁在土工膜上敲打砼块体或石料等一切有损坏膜料的施工作业。⑤拼接时，要保证足够的焊接宽度，防止发生漏焊、烫伤和皱褶。如发现缺陷要及时修补。⑥机械设备、车辆不得在土工膜上直接行驶或作业，防止土工膜损坏。

2.4 土工膜施工中应注意的几个问题

2.4.1 根据多年实践证明，防渗膜厚度不小于0.25mm，太薄可能产生气孔，且易在施工中受损而降低防渗效果。

2.4.2 在土工膜铺设施工中，特别要注意做到铺设不宜过紧，不得打皱，拼接要牢固。

2.4.3 在土工膜铺设拼接检验合格后，需在土工膜上铺设一层3CM厚的砂浆保护层，这时土工膜最易遭到人为损坏，在施工中要加强施工质量的检测和施工管理，严格按技术规范，把好准备、铺设、拼接、检验和回填等五道质量关。

3、结论

由于土工膜良好的防渗效果，且施工方便、工期短、成本低，目前在灌区节水改造项目建设中被大量采用，受到广泛好评。