某灌区渠道防渗处理中复合土工膜的应用

帅志勇

（南昌县赣抚平原水资源保护中心，江西 南昌 330200）

0 引言

复合土工膜是由聚乙烯或聚氯乙烯等塑料薄膜为基材，与无纺布复合加工而成的新型土工防渗材料，其主要以土工织物为导水层，以高分子材料为防渗层，经先进技术延压、热熔、涂敷而成，与常规的沥青混凝土、水泥土等材料相比，复合土工材料强度高，耐极端温度能力强，延展性好，质量轻，抗拉、防渗、抗撕裂性能优良，造价低廉。工程实践证明，复合土工膜应用于渠道防渗可使渗漏量减少90%以上，该防渗技术目前已在库区、渠道、围堰、坝体、蓄水池等领域广泛应用。

1 工程概况

某灌区地处江西中部平原地带，灌溉面积65 733.33 hm2。灌区自建成以来，在长期的运行过程中，各级渠道渠基土反复冻融、隆起和沉降，导致渠基衬砌板出现严重裂缝、错位、滑坡，衬砌结构混凝土板也严重老化和风化，导致灌区渠道防渗节水效果明显下降，为此必须尽快进行防渗加固处理。灌区管理部门也先后进行了多种防渗措施的尝试，但并未从根本上解决渠道冲刷、渗漏、坍塌、淤积等问题。所以，渠道防渗衬砌抗冻胀处理已经成为目前灌区建设和管理的重中之重。

灌区渠基主要分布为透水性强的砂砾和砂质粘土，为加强渠基础防渗抗冻胀处理效果，决定采用渗透系数0.10×10-10cm/s的复合土工膜，根据类似工程实践经验，复合土工膜抵御地基不均匀沉降应力及土体冻胀冻融破坏的能力较强，故应用于此灌区工程渠道防渗抗冻胀处理中。按照设计要求，将渠道内坡面杂物彻底清除并整平处理后，直接将复合土工膜铺设在渠道内坡面，上部再增铺10 cm厚度的细砂垫层，表层铺8 cm厚的混凝土预制板护砌，从而形成一个完整的全封闭防渗系统。

灌区渠道内坡面所铺设的复合土工膜内的防渗膜采用厚度0.60 mm且具有热焊接特性的聚乙烯膜，土工布为重量不小于300 g/m2的涤纶针刺无纺布，复合土工膜两布一膜的幅宽4.00 m，设计规格300 g/0.60 mm/m2。在复合土工膜材料工程应用前，必须进行各项性能指标的检测，结果见表1。

表1 复合土工膜性能指标表

2 复合土工膜的施工工艺

2.1 施工准备

在进行复合土工膜铺设施工前先将灌区渠道内坡面表层的草皮、树根、腐土等彻底清除，并根据设计要求进行削坡处理，削坡过程中应再次检查杂物尤其是尖角硬物是否彻底清除，避免硬物损伤复合土工膜。之后将欠坡段和亏坡段回填夯实，并确保铺设复合土工膜的工作面密实、平整、光滑。

回填过程中，应将渠道坡段整理成台阶状并按20～30 cm厚度分层夯实，根据回填方量确定渠道超填宽度，灌区超填宽度应控制在20～45 cm，避免削坡处理引发建基面虚方。回填后及时检测土体干容重，保证回填土碾压施工质量。

2.2 复合土工膜铺设

结合灌区防渗处理渠道断面结构型式，采用全铺式、半铺式和底铺式三种铺设方式。对于渠道边坡、渠底三面铺及两侧边坡铺膜高度超出渠道正常水位的情况，采用全铺式；对于一侧渠道边坡、渠底两面铺及一侧边坡铺膜高度超出渠道正常水位时，采用半铺式；底铺式仅适用于渠底一面铺的情况。

从灌区渠道上游向下游且垂直于渠道轴线进行复合土工膜的通幅铺设。检验铺膜基槽的工程属性，符合设计及规范要求后在基槽表面洒水湿润，确保复合土工膜能较好地紧贴基床。铺膜时应先将性能符合设计要求的复合土工膜平铺在下游基槽，再逐渐向上游铺平，并预留出均匀褶皱，铺膜的速度应配合水泥砂浆护砌层施工速度，并同时进行。

2.3 复合土工膜拼接与锚固

常见的复合土工膜拼接方法包括粘结法、焊接法和搭接法，为增强拼接的牢固性，保证防渗施工效果，灌区渠道防渗复合土工膜拼接采用焊接法。在焊接前应将膜表面的砂土杂物清理干净，如果膜表面较为潮湿，需采用电吹风彻底吹干后焊接。为保证焊机能行走于平整基面，还应在焊接前将一长条木板垫置在拼接部位底下。焊接过程中，焊机熨斗温度应保持在180～200 ℃，完成拼接后应检测接缝的牢固性，保证接缝平顺，松紧适度。

将土工膜上部嵌固在堤顶进行锚固，也就是将复合土工膜直接埋进锚固沟，并进行填土和夯实，再上铺混凝土封顶板。

2.4 复合土工膜护砌

将厚3 cm的水泥砂浆层铺在锚固好的复合土工膜上找平拍实，再上铺厚度10 cm 的混凝土预制块，并保证以上施工环节紧密衔接，避免复合土工膜锚固后长时间暴晒而失水老化。灌区渠道防渗复合土工膜护砌层使用的是标号42.50硅酸盐水泥和M10水泥砂浆，水泥与砂的重量比为1∶4。为防止水泥砂浆抹面时砂浆层整体沿膜隔层下滑，对砂浆材料有较高要求，还应在水泥砂浆层和渠底连接处增设一道5 cm 深度的沟槽，使水泥砂浆伸入渠底，增强砂浆抹面层的稳定性。

3 施工质量控制

3.1 原材料质量检测

灌区渠道防渗所用复合土工膜原材料质量必须严格按照《土工合成材料非织造布复合土工膜》所规定的按交货批号检验的要求，从每一批次中取样抽检。此工程综合考虑交货批次、幅宽和幅长后所确定的原材料复检代表面积为8 000～10 000 m2/次；对拼接部位原材料的检测主要体现在焊接工艺参数的控制方面，并根据《水利水电单元工程施工质量验收评定标准-土石方工程》所规定的1处/100延米的抽检频次进行，但每个单元工程至少抽检3处。

3.2 施工过程控制

严格按照施工组织设计进行灌区复合土工膜施工，施工人员必须穿着软胶底鞋进行铺设施工，防止踩坏膜材料，并加强土工膜铺设和保护层铺设施工的同步性，确保随铺随压。土工膜焊缝施工质量是整个施工质量控制的重点，采用目测法进行焊缝质量的检测，即在膜材料焊接完成后由技术人员目测观察焊接施工质量以及是否存在漏焊、接缝烫损、明显褶皱、搭接宽度不合要求等问题，如有，必须立即按设计要求进行补焊。在目测的基础上还应充气检测，将焊缝两端用粘胶封堵后插入气针，并按120 MPa的压力充气，充满后静置15-20 min并观察气压计指针，如无下降，则表明焊缝焊接合格，否则，应补焊后再检测。

3.3 施工效果检测

对灌区复合土工膜防渗施工效果的检测采取抽检方式，按照1 组试件/500 m2的频次抽检，并进行试件强度试验，对于实际强度≥母材80%的试件即视为合格。对焊缝施工效果的检测，也在现场抽取焊缝试样进行强度试验，检测结果表明，焊缝试件合格率为100%。

4 结论

对江西某灌区渠道复合土工膜防渗施工的分析表明，在施工开始前和施工过程中必须严格按照设计及相关规范的要求加强复合土工膜铺设现场施工准备及全过程施工质量控制，灌区渠道防渗施工过程中，复合土工膜原材料的各项性能指标均符合设计及规范要求，施工质量有保证，灌区自竣工运行以来，渠基衬砌板严重裂缝、错位、滑坡及衬砌结构混凝土板严重老化和风化等病害已得到根治，复合土工膜渠道防渗效果良好。