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我國(guó)的水利工程建設(shè)興起較早,水利工程中使用的防滲材料多呈現(xiàn)單一性、程式化等特點(diǎn)。水利工程中使用的防滲材料雖具有一定的防滲能力,但因其強(qiáng)度較低、抗老化性和抗氧化性能差、穩(wěn)定性差等,在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,防滲效果較差,直接導(dǎo)致滲漏事故的產(chǎn)生。隨著新材料發(fā)展日新月異，復(fù)合土工膜作為一種有效的防滲材料,以其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、無(wú)毒、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)和材料的特殊性及有效性,已廣泛應(yīng)用于水庫(kù)圍堰的防滲加固工程之中,很大程度上保證了水利工程防滲加固工程的安全施工和正常運(yùn)營(yíng)。
目前,國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者對(duì)復(fù)合土工膜防滲技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,包括:魏繼中,劉圯,廖文麗等通過(guò)研究復(fù)合土工膜的滲透機(jī)理,構(gòu)建了與防滲土體的等效替代法,分析了圍堰防滲有限元滲流模擬計(jì)算,驗(yàn)證了土工膜防滲技術(shù)的可靠性和合理性;柯慶泉[2通過(guò)對(duì)復(fù)合土工膜的特性和施工工藝原理進(jìn)行研究,并對(duì)洋柘水庫(kù)圍堰防滲施工進(jìn)行了推廣應(yīng)用,促進(jìn)了復(fù)合土工膜防滲技術(shù)的發(fā)展;宋德崇[3],蔣學(xué)行,李翠玲4,董大筑5等對(duì)復(fù)合土工膜防滲技術(shù)在水利工程中的施工.接縫等工藝進(jìn)行了研究,對(duì)于防滲施工流程、施工工藝及其施工質(zhì)量等進(jìn)行了總結(jié),取得了一定的研究成果。但是,在復(fù)合土工膜防滲技術(shù)研究過(guò)程中,仍然存在較多諸如防滲機(jī)理研究尚不夠深入.成套的施工工藝不夠完善等問(wèn)題。
因此,本文通過(guò)對(duì)復(fù)合土工膜防滲機(jī)理進(jìn)行深入研究，確定了復(fù)合土工膜防滲影響因素,結(jié)合錦凌水庫(kù)圍堰工程，提出了一系列的防滲施工工藝和方法,解決了復(fù)合土工膜施工難度大.施工工藝不系統(tǒng)等問(wèn)題,保證了圍堰防滲加固工程的安全施工。
1復(fù)合土工膜防滲機(jī)理簡(jiǎn)述1.1復(fù)合土工膜防滲機(jī)理
水利工程防滲中要求土工膜的防滲系數(shù)不得超過(guò)10-13~10-15 m/ s,復(fù)合土工膜屬于非孔隙介質(zhì),透水性極低,無(wú)孔洞的土工膜是不具有滲水性,因此,滿足工程質(zhì)量要求。但是,我國(guó)的新型復(fù)合土工材料尚處于初級(jí)發(fā)展階段,生產(chǎn)加工制作工藝不成熟,加工過(guò)程不均勻,材料的運(yùn)輸.鋪設(shè)等過(guò)程中都有可能產(chǎn)生微小孔隙。因此，一般情況下,滲透系數(shù)取值范圍為10-" ~10 -12m/s[7]。
1)垂直方向滲透。在垂直方向上,發(fā)生的復(fù)合土工膜平面的滲透稱為垂直方向滲透[8],此時(shí)的滲透性服從達(dá)西定律:
k=ATAh
( 1)
式中:k。為垂直滲透系數(shù), cm/s ; o為時(shí)間的流量, m3; o為計(jì)算厚度, cm ; A 為滲流斷面面積, cm2';t為時(shí)間, s ; h 為水頭差, cm。
2)水平方向滲透。平行于織物平面方向的滲透稱為水平方向滲透,可用導(dǎo)水率或水平滲透系數(shù)表示:
k:一tB6Ah
(2)
式中:k,為水平滲透系數(shù), cm/s ;L為沿滲流方向的長(zhǎng)度，cm;B為計(jì)算寬度, cm。
1.2復(fù)合土工膜施工原理
復(fù)合土工膜作為一種新型土工合成材料,在施工過(guò)程中應(yīng)遵循一定的施工順序9。如圖Ⅰ所示。

2復(fù)合土工膜防浚技術(shù)工程應(yīng)用2.1工程概況
錦凌水庫(kù)位于小凌河干流上,距錦州市9.5 km。水庫(kù)主要以防洪﹑蓄水為主,總庫(kù)容最大可達(dá)8.08×108m3。工程規(guī)模為大( 2)型,永久性主要建筑物為2級(jí),包括:擋水壩段、溢流壩段﹑底孔壩段﹑引水壩段等建筑,其余次要建筑物包括右岸下游導(dǎo)流墻等為3級(jí)。
圍堰主河槽混凝土壩段布置有右連接段( 351 .5 m ) 、引水壩段(20 m)、底孔壩段( 40 m)、溢流壩段(177.5 m)、擋水壩段(54 m)。2010年,錦州市水利局組織專家對(duì)錦凌水庫(kù)的安全性和可靠性進(jìn)行評(píng)估,認(rèn)為該水庫(kù)圍堰工程存在一定程度的滲漏等安全隱患,鑒于此情況,相關(guān)負(fù)責(zé)人員和技術(shù)人員提出采用復(fù)合土工膜防滲技術(shù)對(duì)水庫(kù)圍堰進(jìn)行維修和加固。如圖2 所示為錦凌水庫(kù)工程施工圖。

圖2　錦凌水庫(kù)工程施工俯視圖

2. 2　復(fù)合土工膜施工工藝

圖3　復(fù)合土工膜鋪設(shè)施工工藝

2.2.1復(fù)合土工膜鋪設(shè)
1)根據(jù)復(fù)合土工膜防滲機(jī)理,結(jié)合錦凌水庫(kù)地質(zhì)條件等,計(jì)算土工膜的滲透系數(shù),確定復(fù)合土工膜類型和尺寸。
2)鋪設(shè)前,先進(jìn)行基礎(chǔ)錨固槽開挖的驗(yàn)收堰體坡面的清理、場(chǎng)地平整、進(jìn)行密實(shí)碾壓等。復(fù)合土工膜鋪設(shè)前應(yīng)清除坡面,平整雜草、碎石及其建筑垃圾等,碾壓密實(shí),禁止出現(xiàn)凹凸不平甚至塌陷部位,并分層碾壓至密實(shí)狀態(tài)。為了保證復(fù)合土工膜正常工作,鋪設(shè)前應(yīng)先在下底面鋪設(shè)一層10 cm厚,人工平整后鋪設(shè)土工材料,平整后再鋪設(shè)10 cm厚的粗砂。如圖3所示為其鋪設(shè)流程。

3)復(fù)合土工膜鋪設(shè)順序宜為自上而下波浪形方式進(jìn)行，保證張弛合適、松緊有度,鋪設(shè)過(guò)程中滿足1.5%松弛度要求,減少應(yīng)力集中現(xiàn)象和鋪設(shè)過(guò)程中的人為損傷問(wèn)題。
4)對(duì)于施工過(guò)程中出現(xiàn)的風(fēng)雪、降水問(wèn)題,在復(fù)合土工膜鋪設(shè)期間,宜采用軟性重物或沙袋等重物平壓,至保護(hù)層施工竣工為止。
2.2.2拼接施工
1)復(fù)合土工膜通過(guò)粘土連接槽與基礎(chǔ)防滲墻緊密聯(lián)結(jié)，為保證整體進(jìn)行防滲,采用砼條帶進(jìn)行固定,并按照施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度,滿足施工的要求。
2)水利工程基礎(chǔ)、反濾土工布以及復(fù)合土工材料之間應(yīng)貼緊,壓實(shí)平整,消除氣泡,保證施工的安全性和有效性。
3)施工過(guò)程中,難免會(huì)對(duì)復(fù)合土工膜造成損害,當(dāng)施工造成土工膜產(chǎn)生破壞時(shí),應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求,對(duì)受損的復(fù)合土工膜進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)前,為保證復(fù)合土工膜施工質(zhì)量,宜保證膜邊長(zhǎng)度較破壞土工膜長(zhǎng)度≥l m ,鋪設(shè)完好的復(fù)合土工膜。
2.2.3填筑墊層料
土工膜鋪設(shè)前先進(jìn)行底層墊層料填筑,土工合成材料完成拼接和鋪設(shè)之后,在48 h內(nèi)應(yīng)及時(shí)覆蓋回填上層墊層料，待覆蓋層層厚超過(guò)30cm 時(shí),通過(guò)重型或振動(dòng)碾壓實(shí)。
墊層料填筑采用自卸汽車將填筑的中粗砂運(yùn)輸?shù)交靥畈课桓浇?采用反鏟將回填用的中粗砂回填到堰體坡面和鋪設(shè)合格的土工膜表面,采用人工將中粗砂平整到設(shè)計(jì)要求[ 10]

圖4　左岸防滲墻結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.4粘土連接槽填筑施工
粘土連接槽填筑指圍堰基礎(chǔ)擺噴防滲墻與圍堰斜坡土工膜連接處的粘土回填,在相應(yīng)部位基礎(chǔ)防滲墻施工完成后進(jìn)行。
粘土填筑前,應(yīng)按施工圖紙的要求將擺噴防滲墻開挖至設(shè)計(jì)高程,并將接觸面清理干凈,然后將土工膜應(yīng)通過(guò)粘土連接槽與基礎(chǔ)防滲墻緊密聯(lián)結(jié),之后進(jìn)行土工膜兩側(cè)粘土的填筑。
復(fù)合土工膜兩側(cè)的填土高度應(yīng)保持一致,并保證人工填筑速率相同。嚴(yán)格防止施工過(guò)程中損壞擺噴防滲墻,粘土壓實(shí)度不小于93%[。如上圖4所示。
2.3圍堰防滲加固效果
錦凌水庫(kù)圍堰防滲加固過(guò)程中嚴(yán)格按照相關(guān)的操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。土工膜鋪設(shè)過(guò)程中,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25 ,齒槽斷面寬1.5 m、高0.5 m,進(jìn)行回填錨固;復(fù)合土工膜采用自動(dòng)調(diào)溫(調(diào)速)電熱模式雙道塑料熱合機(jī)焊接,縫間保留10 mm空隙。待施工完成后,對(duì)復(fù)合土工膜施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收,認(rèn)定土工膜施工質(zhì)量符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。該水利工程2011年 03月竣工并正式運(yùn)行,至今防滲效果十分顯著,運(yùn)營(yíng)效果良好。3結(jié)語(yǔ)
新材料﹑新技術(shù)、新工藝和新方法已逐步應(yīng)用于圍堰防滲加固等基礎(chǔ)工程建設(shè)之中。本文通過(guò)引進(jìn)新型復(fù)合土工膜材料對(duì)錦凌水庫(kù)圍堰工程進(jìn)行加固防滲處理,保證了水庫(kù)的安全施工和正常運(yùn)行。通過(guò)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況,結(jié)合復(fù)合土工膜防滲機(jī)理,提出了復(fù)合土工膜施工工藝流程,解決了圍堰施工滲透問(wèn)題。該研究成果能夠相關(guān)研究提供理論指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)依據(jù),指導(dǎo)類似水利工程安全施工。

作者宋雷（1984 － ），男，遼寧沈陽(yáng)人，工程師，主要從事水利工程、水土保持方面工作。