论文部分内容阅读
摘 要：通过对迪庆州某水库病险的调查和成因分析,经过多方案的技术、经济方面的比较,决定采用复合土工膜处理迪庆州某水库土坝渗漏问题,并通过水库除险加固中应用复合土工膜的情况,探讨针对中低土坝坝体采用复合土工膜进行防渗加固的复合土工膜的选择、铺设施工、稳定分析等，以供同行参考。
关键词：复合土工膜；防渗工程；病险情况；加固措施
复合土工膜，广泛应用于渠道水库防渗工程。随着经济和科学技术的快速发展,复合土工合成材料在我国土木工程、防洪抢险等工程中的大量应用，取得了很好的成效。对于复合土工膜的应用技术，国家相关部门从防渗、反滤、排水、加筋、防护等方面，提出了规范性技术要求，推进了复合土工膜在水利工程中的应用。复合土工膜在水库大坝除险加固、防渗工程中的应用，特别是对无法采用灌浆处理的粘土斜墙石坝效果非常明显。
1、工程概况
迪庆州某水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、饮水等综合效益的小型水库。大坝坝址以上流域面积为30km2，水库总库容为10.06万m3，设计灌溉面积为4100亩，灌溉面积已达3694亩（其中自流灌溉面积3100亩）。云南省迪庆州大多数小型水庫建于20世纪60～70年代,局限于当时的技术水平低下和经济条件比较落后,小型水库设计标准偏低,有不少工程是“三边”工程,工程质量差,标准低。而在此后几十年的生产运营中,由于工程严重老化,加上大坝养护不善,又缺乏必要的维护经费,使这些水库出现了不同程度的坝坡渗透坡降大于允许渗透坡降,坝坡渗流不稳定等问题,严重威胁着下游人民群众的生命和财产安全。
2、病险情况及成因分析
2．1病险情况
(1)上游、下游水库坝体护坡体为弱风化、微风化流纹质凝灰岩块石,厚度大约为40~50cm,其下为含碎石黏土与碎石土填筑的土质均坝,土质并不均匀。
(2)上游坡发现有较大沉陷,左坝段防浪墙明显出现向库内倾斜,坝顶出现明显裂缝,最大裂缝的宽度可达到10mm,而且裂缝很有可能不断扩大。
(3)坝体填筑天然空隙比较大,伴有中等弱透水性,坝后发现明显渗漏的现象。
2.2成因分析
我们经过现场的实地勘察和对所收集到的现场资料进行仔细的分析,总结出该水库大坝坝体产生裂缝的主要原因有以下3个方面。
(1)由于大坝坝体附近没有优质的黏土来填筑坝体,修筑大坝时只有利用页岩风化之亚黏土、砂黏土、亚砂土来填筑坝体,而这些土质透水性很强, 黏性较差,与规范中的坝体对土质的要求有较大差异。
(2)由于受到现场实际情况的制约,施工过程中的作业面之间没有良好的衔接, 填筑物铺填掺合不均匀,碾压不密实,导致大坝坝体存在孔隙的概率增加。
(3)大多数水库修建至已有很长的时间,其中经历过几次修补,但坝体本身严重老化,目前也存在严重的渗漏现象。
3、复合土工膜防渗结构组成
复合土工膜防渗结构从下到上依次可分为支持层→下垫层→防渗层→上垫层→防护层。
3.1复合土工膜的选择
复合土工膜是由土工织物、土工膜、土工织物3 层组合而成, 结合了土工织物和土工膜的优点, 具有延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点, 是一种新型理想的防渗材料。根据水库大坝的基本情况, 我们首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面, 然后按拟定的防渗结构进行复合土工膜的铺设。采用的复合土工膜为二布一膜, 膜厚不小于0.5mm。
3.2保护层的铺设
首先将大坝坝体表面的杂物层清理干净，然后采用原状土对坡面加固处理，利用夯钟或夯板夯实，将其密实平整后，再进行复合土工布膜及上下保护层的铺设。保护层的厚度一般为20cm，与复合土工膜靠近的10cm厚的保护层土粒一定要经过筛分，粒径不得＞6mm，且不得有石块、杂草、树根等杂物。应该在保护层上填筑10cm厚的碎石或者砾石垫层，再在其上面铺设35cm厚的干砌片石或是12cm厚的混凝土块，做好防护层，以避免因水位变化、风浪等环境因素的改变而破坏土料保护层或者导致复合土工膜的老化。
4、复合土工膜的铺设
复合土工膜的铺设分为坡面铺设与库底铺设两部分。铺设方法为：在复合土工膜的铺设前，将4m窄幅在平地拼接焊成20m的宽幅，然后自上而下在坡面上进行通幅铺设，铺设方向垂直于坝轴线。坡面验收合格后才进行坡面铺设。库底铺设应在库底开挖验收合格后进行铺设，沿垂直于堤脚轴线方向从齿槽外顶向库内进行铺设。本工程采用边开挖、边铺设、边夯实、边保护的方法进行复合土工膜的铺设。在回填时，尽量避免使用重型机械、尖锐工具，以免对铺设复合土工膜造成破坏。铺设时，在施工现场的人员尽量穿着平软的鞋，不得穿硬鞋以防止土工膜被破坏，做到随时铺设随时压实。土工膜铺设时不宜太紧，波纹状褶皱一般要预留5%伸缩长度，以满足复合土工膜变形要求。
5、复合土工膜的固定及与周边接界处理
复合土工膜的固定以及与周边接界的处理应采用合适方法进行，以保证反滤、排水系统的正常工作。在大坝迎水面坝底开挖齿槽时，在齿槽内嵌入复合土工膜，在坝顶开槽后，将复合土工膜嵌入原坝体之中，在坝体与溢洪道、输水洞连接处将复合土工膜与建筑物混凝土连接，形成半封闭的不透水防渗结构体。
6、复合土工膜的连接
复合土工膜的连接可分两个步骤进行，即中层PE膜的连接，上、下层无纺布的缝接采用手提缝纫机、尼龙线对无纺布缝接进行双道缝接，其搭接宽度一般为10cm；、采用热焊接法进行PE膜的连接，即用专用焊接机将表面加热，让表面熔化，进行焊接。相邻的复合土工膜块将采用热黏、搭接、胶黏、缝接等方法拼接。
6.1搭接
复合土工膜的长度需连接时，可以采用T字型搭接，不能采用十字型搭接。搭接前，必须将搭接面的污垢、砂土、积水等彻底清理干净，以保证胶结质量。搭接宽度应按照平地搭接取30cm，不平整及梯坎土搭接宽度不应＜50cm。
6.2焊接
为焊接施工进度的加快和焊接质量的提高, 可先在平地上拼接到一定幅度后再运到坝面上，对此进行铺设、焊接, 正式焊接每条焊缝前,可采用长100cm,宽20cm的复合土工膜料进行试焊,等目测缝合格后才能正式施焊,再把目测合格的试焊样品作拉伸强度检测。此工程采用热熔焊法,采用专用焊缝机焊接合格的搭接缝,焊缝搭接宽度约为10cm。
7、接缝质量检验
整个防渗加固工程质量的关键在于复合土工膜焊缝质量，所以必须加强检测整个施工过程中的接缝，保证施工的质量。对接缝质量现场检测可采用目测法、现场检漏法。目测法：在完成复合土工膜焊接后，观察拼缝是否有漏接现象，接缝是否有烫损现象，是否有褶皱，拼接是否均匀等。现场检漏的方法有充气法与充水法两种。
8、复合土工膜的施工要点
（1）复合土工膜铺设要求顺直平整，松紧要合理，绷拉不能太紧；应该密贴复合土工膜与坝体的土面，不能存在空隙；(2)可采用搭接或缝接对相邻复合土工膜块拼接。这个工程采用搭接。平地搭接的宽度为30cm,不平地面或极坎土不得小于50cm。（3）坡面铺设采用自上而下进行，要采取方法进行固定坡脚、坡顶，以防滑动；（4）是回填时，不得损坏复合土工膜，不能使用大型机械或振动机压实。
9、结束语
通过调查病险和分析成因,对该工程的建筑材料与施工条件等实际情况和类似工程经验的处理结合,经过比较多方案的技术和经济,选取关于复合土工膜处理土坝渗漏的方案进行整治,在工程施工中该工程设计方案已经实施,而且在施工中也充分的体现了施工方案和相关的技术要求。结果表明,采用复合土工膜斜墙防渗处理,其防渗效果好、施工简单，不但在小型水库的防渗加固工程得以广泛应用，也可以在新建堤防、水库等工程的防渗加固方面得到推广。
参考文献：
[1]胡兴礼.土工合成材料在纯化水库防渗中的应用[J].东北水利水电.2005，02.
[2]王殿武,姜晓刚,等.平原水库土坝软基处理技术[J].东北水利水电.1999，08.
[3]刘强,曹俊烜.复合土工膜在水库大坝防渗中的应用[J].吉林水利.2007，02.
关键词：复合土工膜；防渗工程；病险情况；加固措施
复合土工膜，广泛应用于渠道水库防渗工程。随着经济和科学技术的快速发展,复合土工合成材料在我国土木工程、防洪抢险等工程中的大量应用，取得了很好的成效。对于复合土工膜的应用技术，国家相关部门从防渗、反滤、排水、加筋、防护等方面，提出了规范性技术要求，推进了复合土工膜在水利工程中的应用。复合土工膜在水库大坝除险加固、防渗工程中的应用，特别是对无法采用灌浆处理的粘土斜墙石坝效果非常明显。
1、工程概况
迪庆州某水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、饮水等综合效益的小型水库。大坝坝址以上流域面积为30km2，水库总库容为10.06万m3，设计灌溉面积为4100亩，灌溉面积已达3694亩（其中自流灌溉面积3100亩）。云南省迪庆州大多数小型水庫建于20世纪60～70年代,局限于当时的技术水平低下和经济条件比较落后,小型水库设计标准偏低,有不少工程是“三边”工程,工程质量差,标准低。而在此后几十年的生产运营中,由于工程严重老化,加上大坝养护不善,又缺乏必要的维护经费,使这些水库出现了不同程度的坝坡渗透坡降大于允许渗透坡降,坝坡渗流不稳定等问题,严重威胁着下游人民群众的生命和财产安全。
2、病险情况及成因分析
2．1病险情况
(1)上游、下游水库坝体护坡体为弱风化、微风化流纹质凝灰岩块石,厚度大约为40~50cm,其下为含碎石黏土与碎石土填筑的土质均坝,土质并不均匀。
(2)上游坡发现有较大沉陷,左坝段防浪墙明显出现向库内倾斜,坝顶出现明显裂缝,最大裂缝的宽度可达到10mm,而且裂缝很有可能不断扩大。
(3)坝体填筑天然空隙比较大,伴有中等弱透水性,坝后发现明显渗漏的现象。
2.2成因分析
我们经过现场的实地勘察和对所收集到的现场资料进行仔细的分析,总结出该水库大坝坝体产生裂缝的主要原因有以下3个方面。
(1)由于大坝坝体附近没有优质的黏土来填筑坝体,修筑大坝时只有利用页岩风化之亚黏土、砂黏土、亚砂土来填筑坝体,而这些土质透水性很强, 黏性较差,与规范中的坝体对土质的要求有较大差异。
(2)由于受到现场实际情况的制约,施工过程中的作业面之间没有良好的衔接, 填筑物铺填掺合不均匀,碾压不密实,导致大坝坝体存在孔隙的概率增加。
(3)大多数水库修建至已有很长的时间,其中经历过几次修补,但坝体本身严重老化,目前也存在严重的渗漏现象。
3、复合土工膜防渗结构组成
复合土工膜防渗结构从下到上依次可分为支持层→下垫层→防渗层→上垫层→防护层。
3.1复合土工膜的选择
复合土工膜是由土工织物、土工膜、土工织物3 层组合而成, 结合了土工织物和土工膜的优点, 具有延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点, 是一种新型理想的防渗材料。根据水库大坝的基本情况, 我们首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面, 然后按拟定的防渗结构进行复合土工膜的铺设。采用的复合土工膜为二布一膜, 膜厚不小于0.5mm。
3.2保护层的铺设
首先将大坝坝体表面的杂物层清理干净，然后采用原状土对坡面加固处理，利用夯钟或夯板夯实，将其密实平整后，再进行复合土工布膜及上下保护层的铺设。保护层的厚度一般为20cm，与复合土工膜靠近的10cm厚的保护层土粒一定要经过筛分，粒径不得＞6mm，且不得有石块、杂草、树根等杂物。应该在保护层上填筑10cm厚的碎石或者砾石垫层，再在其上面铺设35cm厚的干砌片石或是12cm厚的混凝土块，做好防护层，以避免因水位变化、风浪等环境因素的改变而破坏土料保护层或者导致复合土工膜的老化。
4、复合土工膜的铺设
复合土工膜的铺设分为坡面铺设与库底铺设两部分。铺设方法为：在复合土工膜的铺设前，将4m窄幅在平地拼接焊成20m的宽幅，然后自上而下在坡面上进行通幅铺设，铺设方向垂直于坝轴线。坡面验收合格后才进行坡面铺设。库底铺设应在库底开挖验收合格后进行铺设，沿垂直于堤脚轴线方向从齿槽外顶向库内进行铺设。本工程采用边开挖、边铺设、边夯实、边保护的方法进行复合土工膜的铺设。在回填时，尽量避免使用重型机械、尖锐工具，以免对铺设复合土工膜造成破坏。铺设时，在施工现场的人员尽量穿着平软的鞋，不得穿硬鞋以防止土工膜被破坏，做到随时铺设随时压实。土工膜铺设时不宜太紧，波纹状褶皱一般要预留5%伸缩长度，以满足复合土工膜变形要求。
5、复合土工膜的固定及与周边接界处理
复合土工膜的固定以及与周边接界的处理应采用合适方法进行，以保证反滤、排水系统的正常工作。在大坝迎水面坝底开挖齿槽时，在齿槽内嵌入复合土工膜，在坝顶开槽后，将复合土工膜嵌入原坝体之中，在坝体与溢洪道、输水洞连接处将复合土工膜与建筑物混凝土连接，形成半封闭的不透水防渗结构体。
6、复合土工膜的连接
复合土工膜的连接可分两个步骤进行，即中层PE膜的连接，上、下层无纺布的缝接采用手提缝纫机、尼龙线对无纺布缝接进行双道缝接，其搭接宽度一般为10cm；、采用热焊接法进行PE膜的连接，即用专用焊接机将表面加热，让表面熔化，进行焊接。相邻的复合土工膜块将采用热黏、搭接、胶黏、缝接等方法拼接。
6.1搭接
复合土工膜的长度需连接时，可以采用T字型搭接，不能采用十字型搭接。搭接前，必须将搭接面的污垢、砂土、积水等彻底清理干净，以保证胶结质量。搭接宽度应按照平地搭接取30cm，不平整及梯坎土搭接宽度不应＜50cm。
6.2焊接
为焊接施工进度的加快和焊接质量的提高, 可先在平地上拼接到一定幅度后再运到坝面上，对此进行铺设、焊接, 正式焊接每条焊缝前,可采用长100cm,宽20cm的复合土工膜料进行试焊,等目测缝合格后才能正式施焊,再把目测合格的试焊样品作拉伸强度检测。此工程采用热熔焊法,采用专用焊缝机焊接合格的搭接缝,焊缝搭接宽度约为10cm。
7、接缝质量检验
整个防渗加固工程质量的关键在于复合土工膜焊缝质量，所以必须加强检测整个施工过程中的接缝，保证施工的质量。对接缝质量现场检测可采用目测法、现场检漏法。目测法：在完成复合土工膜焊接后，观察拼缝是否有漏接现象，接缝是否有烫损现象，是否有褶皱，拼接是否均匀等。现场检漏的方法有充气法与充水法两种。
8、复合土工膜的施工要点
（1）复合土工膜铺设要求顺直平整，松紧要合理，绷拉不能太紧；应该密贴复合土工膜与坝体的土面，不能存在空隙；(2)可采用搭接或缝接对相邻复合土工膜块拼接。这个工程采用搭接。平地搭接的宽度为30cm,不平地面或极坎土不得小于50cm。（3）坡面铺设采用自上而下进行，要采取方法进行固定坡脚、坡顶，以防滑动；（4）是回填时，不得损坏复合土工膜，不能使用大型机械或振动机压实。
9、结束语
通过调查病险和分析成因,对该工程的建筑材料与施工条件等实际情况和类似工程经验的处理结合,经过比较多方案的技术和经济,选取关于复合土工膜处理土坝渗漏的方案进行整治,在工程施工中该工程设计方案已经实施,而且在施工中也充分的体现了施工方案和相关的技术要求。结果表明,采用复合土工膜斜墙防渗处理,其防渗效果好、施工简单，不但在小型水库的防渗加固工程得以广泛应用，也可以在新建堤防、水库等工程的防渗加固方面得到推广。
参考文献：
[1]胡兴礼.土工合成材料在纯化水库防渗中的应用[J].东北水利水电.2005，02.
[2]王殿武,姜晓刚,等.平原水库土坝软基处理技术[J].东北水利水电.1999，08.
[3]刘强,曹俊烜.复合土工膜在水库大坝防渗中的应用[J].吉林水利.2007，02.