调蓄水池防渗中的复合土工膜运用研究

王新龙

甘肃引大入秦工程管理局 甘肃 兰州 730030

正文：

前言：

随着经济的发展和社会的进步，人们对水的需求越来越大，蓄水池的作用也越来越重要，蓄水池的建设数量也急剧增加。如何保证蓄水池的防渗能力是一直以来的研究热点。复合土工膜因为具有抗渗透性、耐腐蚀性、抗性强度高等特点，现在经常被用在水利工程的防渗结构中，并取得了良好的效果。

一、调蓄水池

调蓄水池是一种调节水流量的设施，它可以是人工建造的建筑物（地上蓄水池、地下混凝土池均可），也可以是天然存在的设施（比如池塘、湖泊等）。最初它的主要作用是在水流量大时截留水流，使水根据流量进行分流使用，从而达到避免造成洪涝灾害的作用，并且在雨水量下降后，再将蓄水池中的储存水排出。这样的蓄水和错峰分流功能，使得蓄水池既能有效防止洪水爆发，又能使水得到充分的利用，还能有效保护自然界中的水环境免受雨水的污染。现在调蓄水池除了在雨水调节发挥作用之外，在灌溉用水和人们饮用水的调节中起到了越来越重要的作用，大大提高了供水能力。

调蓄水池的占地面积普遍很大，工程施工建设费用高，应尽可能的结合现有条件，建设多功能型的调蓄水池。而蓄水池要么是天然的土池，最稳固的是用混凝土建设而成，多多少少的会有渗漏，这就需要我们对蓄水池进行相关的防渗处理。目前最为普遍的是使用复合土工膜进行防渗处理[1]。

二、复合土工膜

（一）复合土工膜概述

复合土工膜是一种新型的土工防渗材料。它是指在薄膜（也叫土工膜）与土工布热合而成的一种防渗膜，其中薄膜一般是以聚乙烯（PE）或者聚氯乙烯（PVC）制成的防渗材料，而土工布的成分主要是无纺涤纶。其中薄膜防渗性能的高低是复合土工膜的防渗性的决定性因素[2]。土工膜也是一种比较新的技术，它与土工布相结合不仅能保证不受尖利物损伤，又能保证他们之间位置的固定。

从材质上看，复合土工膜是还是一种非孔隙的材料，它不仅渗透系数低，而且有很强的抗撕裂等特点。此外，复合土工膜还具有很多优点，比如耐腐蚀性、成本低、施工简便等。拥有如此多的优点，使得复合土工膜经常被用于蓄水池等的整体或局部防渗处理中，在日常的防渗工程建设中，使用广泛，并且取得了良好的效果。

（二）复合土工膜的使用现状

复合土工膜虽然还处在发展阶段，在技术上也还不是特别成熟，由于具有以上所述的多种优点，并具有极高的实用价值，因此在国内外广受追捧。国外一个典型的使用实例就是1984年，在西班牙修建的Poza delos Ramos坝。它是最早使用此项技术建造的，到目前为止已经运行了三十多年，各项指标仍然正常，通过这样的实例可以看到复合土工膜在维持水利工程质量中所起到的作用。

复合土工膜不仅在国外应用较多，目前在我们国家也应用的非常普遍。在政府和民众越来越重视水资源的前提下，水利建设的发展速度突飞猛进，并且在我国西部的干旱地区表现的更加明显。比如在天山附近的沙漠地区，也已经建设了很多的防渗渠道等水利设施。在这些工程中，选择有效的防渗材料是非常重要的一项工作，而复合土工膜在当下的环境中，无疑是最为合适的选择。从上世纪末到现在，哈密地区建成的五座水库中有两座使用的是复合土工膜，与此相对应的是，在新建的很多控制性水利工程中全部使用复合土工膜作为防渗材料。而在水利加固工程中，有超过三分之二的工程都是使用复合土工膜。在我国的其他地区，复合土工膜在各种蓄水池的防渗工作中也使用的非常广泛，在水利建设中已经成为必不可少的防渗材料[3]。

随着相关技术的开发和应用，复合土工膜也使用新技术，生产更加快捷科学，使得生产成本比传统的材料更为低廉。同时由于新的生产工艺提高了土工膜的灵活性，可以更好的满足蓄水池中不同规格、各种铺设需求下的防渗要求。

（三）复合土工膜的工作机理和材料特性

复合土工膜是一种不透水的高分子合成材料，它是由土工膜和土工布热合在一起压成的一种复合物，有很强的防渗透能力。目前普遍使用的土工膜均是由PE和PVC等塑料制成的薄膜，它们是一种由高分子材质组成的柔性的化学材料，由于具有很强的外观可塑性，还有材质轻盈、延伸性好等特点，更兼具抗腐蚀耐低温等优点，从而在实际生产中得到了大范围的使用。

复合土工膜作为一种高分子材料，它的作用机理是充分发挥PE或PVC土工膜的防水性和不透水性，以此来隔离水与蓄水池接触的面，阻断水进入池子的通路。与其他的材料相对比而言，它的延展性和抗拉性更强，更能适应蓄水池的各种形状，同时，土工布也是一种高分子材料，经热粘或针刺成为想要的形状，也具有土工膜的特点，二者结合后，优点变强，而又很好的规避了二者的缺点，不仅使土工膜的抗性增强，还能使土工膜和土工布之间的摩擦增大，更容易维持二者之间的稳定性。

此外，复合土工膜还具有很强的抗化学物质腐蚀的特性，有高弹性和变形力，更适于处理蓄水池的建筑基面，缓解沉降难题。它除了具备上面介绍的各种高抗性、高机械强度、耐腐蚀等特性外，还有抗老化和分解能力的性质，使用时间长，使一种非常优良的防渗材料[4,5]。

三、在蓄水池防渗工程中的实际应用

随着相应技术的推广和应用，复合土工膜在蓄水池等水利工程施工中已经逐渐的被大范围应用。但是，尽管复合土工膜具有如此多的优点，但如果在施工时的操作不正确，也会对整体的防渗性能造成不良的影响。因此，在工程施工时，不仅要关注土工膜的铺设施工质量，还要管控土工膜本身的材质质量，以免因为土工膜本身的材料质量不过关而造成渗漏。

（一）施工的程序和原则

复合土工膜防渗结构一般来说都是由基础面、复合土工膜、保护层、混凝土护面构成。根据它的结构组成，可以看出，在工程施工中，复合土工膜的施工程序可归纳为以下几个步骤：（1）对基础面进行处理和铺设垫层底料；（2）复合土工膜的铺设；（3）覆盖保护层的施工[6]。

土工膜的铺设原则主要有以下几点：

（1）事先要严格检查符合土工膜的材质和质量，确保没有砂眼等瑕疵，保证质量过关。并且尽可能使用幅面较宽的膜，尽可能的少拼接；

（2）蓄水池的铺设面应尽可能平整和清洁，避免尖物的存在，并且在施工过程中，要保证不使用尖锐的工具和物品；

（3）在复合土工膜的铺设过程中一般采用焊接法，在保证焊接质量的前提下，要保证焊接面无杂物。

（二）复合土工膜的铺设方法

复合土工膜是一种渗水性很低的高分子合成材料，它自身材料的防渗性是整个膜不透水的前提，为保证质量，在施工的时候，一定要注意铺设方法的正确性[7]。以下将从施工过程的具体步骤分别进行介绍。

1、对基础面进行处理和铺设垫层底料

经过土方夯填等夯填工作后整理蓄水池底和堤坡，保证整体面平整无杂物，使其符合复合土工膜铺设的具体要求。在此基础上，再铺设底层的垫料。在铺设前先要检验垫料的质量，水泥和土按照要求进行配比，由技术人员进行验收，各项要求均合格后，才能进行下一步的复合土工膜的铺设工作。

2、铺设复合土工膜

为使复合土工膜发挥出最大的效能，它的铺设应在温度和湿度适宜的条件下进行。并且要注意以下几点：

（1）在施工前，应先对复合土工膜的质量进行检查，被允许进入现场的复合土工膜必须符合相应的技术要求，并且工作人员要严格按照要求操作。

（2）以自下而上的方式铺设复合土工膜，铺设时要松紧适中，同时注意保持膜边缘的平整，并且与垫层的基础面相吻合。

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（3）土工布与土工膜焊接时需要注意，二者在缝合前要铺平和对齐，保证二者共同受力。缝合后对二者进行合理的焊接，在适宜的温度湿度环境下，选择合适的焊接参数，保证焊接质量，最后对焊接的有效性进行检查。

3、覆盖保护层的施工安装

在铺设完复合土工膜后，还需要在上面加一层水泥、砂浆或者混凝土作为保护层，这个保护层不仅能保护复合土工膜不受外力破坏，还能在蓄水池水位下降时进行水的反渗透。

一般来说，加铺的保护层有两层，第一层是用水泥砂浆作为原料，按照一定的配比，摊铺在铺设好的复合土工膜上，厚度大约为3公分.这一层应在复合土工膜铺设后的两天内完成。而第二层保护层一般采用混凝土预制板为原材料，厚度大约为6公分，在铺设过程中，仍然要注意避免使用尖锐的工具和物品。它在第一层保护层完成后即可进行施工。

（三）施工要求和注意事项

土工膜根据组成材料的不同也分为不同的类型，PE和PVC两种材料相比较而言，PVC具有更高的抗拉性、更长的使用寿命和更好的隔水防渗性。在调蓄水池的防渗中使用的复合土工膜都需要有以下的几点要求，复合土工膜需完整无裂痕，土工膜与土工布直接能有效的粘合，同时要有好的防渗性，并且还要根据使用的场所选择合适的复合土工膜。

在调蓄水池的防渗构造中，复合土工膜是起防渗作用的最主要成分，但是蓄水池的防渗又是一个整体的协同作用，仅仅依靠复合土工膜也不能达到完全的防渗。这也要求在工程的施工中，不仅要注意复合土工膜自身的保护，还要兼顾到底面支撑层和保护层的质量，土工膜与土工布进行焊接的时候，为保证复合土工膜的粘合质量，一般使用热熔的焊接方法，在焊接时要注意把握焊接速度适中，以及土工膜与两侧土工布之间的尺寸和贴合度。膜本身的质量、以及焊接的质量，直接决定了整个蓄水池的防渗程度。

复合土工膜的铺设前后，每一个阶段都需要所用的材料、工艺进行严格的质量检验，并监督施工人员严格按照施工要求进行操作，以此保证蓄水池的防渗结构完整有效。

四、存在问题

虽然现在复合土工膜使用的原料和材料都比较成熟，但是在具体的施工中还存在不少问题，影响使用效果和防渗功能。在水利工程，尤其是调蓄水池的使用中，经常出现防渗性能出现破漏的情况，并且出现问题的比例非常高，近乎100%。复合土工膜的防渗性遭到破坏，不仅会造成水资源的浪费，还可能造成蓄水池的垮塌，使得周围的生态环境遭到破坏，人民群众的生命财产安全受到威胁[8]。

这个问题如此普通的存在，有多方面的原因。通过对现有的水利工程防渗技术进行分析，发现导致出现问题的原因主要有以下几个方面。

1、PE和PVC材料的生产技术不稳定，导致复合土工膜本身的产品质量不过关，而膜本身的质量能直接影响工程整体的防渗效果；

2、由于施工制度和要求的不规范，导致在复合土工膜的施工过程中，经常有土工膜被一些尖锐的物品破坏、或土工膜与土工布焊接时因质量不合格或者膜的规格不合适等造成粘合不严密、或土工膜与土工布之间未固定好造成复合土工膜塌滑等情况发生；

3、蓄水池的基础面和垫层不平整，或因为所处条件发生了变化，造成与其相连接的复合土工膜遭到破坏和损伤。故要在施工前，先考察当地的地质条件，并根据实际情况做出相应的处理，防止此类情况的发生。

4、由于我国的工程施工人员整体素质和技术水平有待提高，经常在铺设施工过程中，由于施工人员的操作问题，造成复合土工膜的破裂，从而影响复合土工膜的防渗性能。

5、与蓄水池外围的建筑物，如趾墩等的连接方式不恰当，造成防水性下降，有时候甚至出现更为严重的后果，比如发生险情等。

总的来说，我国目前的防渗技术以及复合土工膜的生产和铺设技术还有待进一步提高。在蓄水池防渗工程施工过程中，每一个环节都要严把质量关，是整个水利工程达到防渗目的的决定性因素。

五、结语

复合土工膜做为一种高分子化学材料，具有防渗等特点，使其在蓄水池的防渗工程中得到了广泛的应用。但它在施工中存在的一些问题，导致其在水利工程的的防渗效果受到一定的影响。通过对以上问题的分析得出结论，在蓄水池防渗工程的施工中，要严格把控土工膜的质量，并对施工的方法和注意事项进行严格的要求，以提高施工质量，充分发挥复合土工膜的优势，保证蓄水池的防渗性能。