河道蓄水工程中土工膜破坏的危害与防治

王 尧

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司，山西 太原 030024）

土工膜或复合土工膜（以下简称“土工膜”），因其优良的弹性和强变形能力、极佳的防渗透效果、良好的化学稳定性、适应环境温度范围宽、成本低廉、方便运输及施工简单等特点，被广泛应用于市政、水利、环保环卫等领域。土工膜在河道治理工程中的推广应用，为蓄水美化提供了基础，并发挥了重大作用。在实际应用中，土工膜存在膜破裂、刚性连接不当等问题，直接导致堤防渗漏、土体失稳、地基不均匀沉降等工程地质问题。

1 土工膜破坏产生的危害

河道、蓄水工程中，通常采用土工膜进行水平防渗，土工膜破坏导致的渗漏会引发以下问题：

一是水资源缺乏地区，蓄水渗漏直接导致水资源损失，等同于直接经济损失与社会资源损失。二是蓄水后土工膜破损，水体渗漏导致两侧堤防土体地下水位上升，周边建筑物地基压缩层范围内土体的土质软化、压缩性增大、强度降低、承载力减小、使建筑地基产生不均匀沉降，产生地质危害。三是导致堤防发生渗流破坏，致使堤防基础失稳，一旦溃堤，给周边居民造成严重生命财产损失。四是土工膜一般铺设在防冲层下，或嵌入、锚固在堤防中，一旦破坏，检修难度极大。

2 土工膜的破坏原因及治理

2.1 施工不规范

施工前没有按照相应规范对土工膜进行相关检验，使不合格产品投入使用；施工过程中，不能按照正确施工组织设计进行施工；土工膜在运输过程中拖拉、硬拽；河底没有清理干净，留有尖锐物刺伤土工膜；没有按照相关规范进行土工膜焊接；挖机在铺设土工膜膜上垫层时容易将膜刺破。

为防止此类破坏，施工单位应按照相应规范程序进行施工。土工膜铺设前须进行充气试验，铺设完成未填保护层前，应尽量减少在膜面上行走，凡能对膜造成危害的物件，均不应放在膜上或携带在膜上行走，采用小型机械回填时，应派人员跟踪观察，发现情况后及时排查补救。

2.2 膜下支持层破坏

土工膜下支持层为不密实土体，在水压力作用下，松散的支持层土体细颗粒被不断带走，导致支持层不断沉陷。当沉陷达到一定深度时，土工膜与堤防连接处被撕裂，或土工膜焊缝处被撕开。

此类破坏的防治方法是：先对原地面进行夯实，达到设计碾压要求后，铺设30～50 cm 厚透水料垫层，最后再铺设土工膜。

2.3 土工膜与刚性结构连接不当

根据规范说明，土工膜与刚性结构的连接方法一般有两种。一种是在混凝土浇筑过程中，直接将土工膜嵌入混凝土中，另一种是用KBS 胶，将土工膜直接粘在建筑物上。工程实践表明，若设计施工不当，工程运行后存在许多隐患。

采用第一种方法，在混凝土堤防分缝处，嵌入混凝土中的土工膜与橡胶止水条不易连接，不能形成封闭结构，导致漏水。采用第二种方法，要求胶与混凝土表面能有效连接，实践表明，当河道蓄水后，两者结合处往往存在渗水问题。

土工膜与混凝土堤防及蓄水建筑物的连接处，是河道蓄水工程中的关键部位，同时也是最难处理的部位，在设计与施工时应重点考虑。土工膜与新建及现有刚性建筑物连接时，应采取嵌固或锚固的方式将膜牢固固定，并在土工膜与刚性结构之间设置柔性止水。锚固后，应用二期混凝土浇筑保护，压住形成封闭的防渗体。施工时，要保证土工膜与混凝土结构表面的平整清洁，且二者结合处土工膜应预留一定的松弛长度，防止局部应力集中使土工膜发生破坏。

3 土工膜与混凝土结构的连接

3.1 土工膜与新建混凝土结构嵌入式连接

土工膜与工程中新建混凝土结构连接，可直接嵌入其中，这种方式安全可靠，其结构及施工注意事项为：夯实支持层土体；铺设30～50 cm 厚砂砾石垫层；浇筑混凝土的同时将土工膜嵌入其中，嵌入长度大于500 mm，二者结合处预留300 mm 松弛长度，形成封闭的防渗体（见图1）。

图1 嵌入式连接图

3.2 土工膜与新建混凝土结构非嵌入式连接

土工膜与工程中新建混凝土结构连接，由于地形限制或设计结构制约，不能直接嵌入其中，其结构及施工注意事项为：夯实支持层土体；浇筑混凝土垫层，厚度100 mm，垫层表面应平整且不出现麻面；铺设30～50 cm 厚砂砾石垫层；将土工膜上侧无纺布撕开铺设于垫层上并用钢钉固定，钢钉下设橡胶垫片。钢钉采用水泥钉，长度5 cm，间距0.5 m，橡胶垫片通长布置，垫片宽度50 mm；浇筑堤防混凝土，土工膜与混凝土堤防结合处预留300 mm 松弛长度，形成封闭的防渗体（见图2）；在结构分缝处，需填筑密封膏，填筑前将接触面清理干净，分两次勾填并塞满形成封闭的防渗体（见图3）。

3.3 土工膜与现有混凝土结构连接

土工膜与现有混凝土结构连接，膜与结构面应有效结合并采取保护措施，其结构及施工注意事项有：一是土工膜与结构接触面混凝土凿毛、清洗干净，凿毛厚度不小于3 cm。二是锚筋选用直径18 mm，长700 mm 螺纹钢，安装采用先注浆后插锚筋的方法进行，钻孔直径不小于30 mm。锚筋安装前，孔内的岩粉和积水清理干净，并保证灌浆的饱满。锚筋安装后，在锚固材料凝固过程中不得敲击、碰撞，必要时在孔口采取固定措施。三是浇筑混凝土底座，待达到强度后，对其表面清理，并沿通长放置止水条。四是将土工膜下侧无纺布撕开，并与混凝土底座用KBS 胶粘接，二者结合处预留300 mm 松弛长度。五是最后浇筑二期混凝土，形成封闭的防渗体（见图4）。

图2 接触式连接图

图3 分缝处连接图

图4 与现有结构连接图

4 结语

因土工膜较好的防渗特点，被普遍应用于河道蓄水工程中，通过分析工程中土工膜的破坏原因及危害，提出了土工膜与混凝土结构连接的方法及施工注意事项，可供同类工程参考。