土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。目前，國內(nèi)外防滲應用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）、EVA（乙烯/醋酸乙烯共聚物），隧道應用中還有設計使用ECB（乙烯乙酸乙烯改性瀝青共混土工膜）的，它們是一種高分子化學柔性材料，比重較小，延伸性較強，適應變形能力高，耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。

土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料。主要分為： 低密度聚乙烯（LDPE）土工膜、高密度聚乙烯（HDPE）土工膜和EVA土工膜。

1.幅寬、厚度規(guī)格齊全。

2.具有優(yōu)良的耐環(huán)境應力開裂性能及優(yōu)良的耐化學腐蝕性能。

3.優(yōu)良的耐化學腐蝕性能。

4.具有較大的使用溫度范圍和較長的使用壽命。

5.使用于垃圾填埋場、尾礦儲存場、渠道防滲、堤壩防滲及地鐵工程等。

機理

土工膜施工現(xiàn)場

土工膜施工現(xiàn)場

其主要機理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道，以其較大的抗拉強度和延伸率承受水壓和適應壩體變形；而無紡布亦是一種高分子短纖維化學材料，通過針刺或熱粘成形，具有較高的抗拉強度和延伸性，它與塑料薄膜結(jié)合后，不僅增大了塑料薄膜的抗拉強度和抗穿刺能力，而且由于無紡布表面粗糙，增大了接觸面的摩擦系數(shù)，有利于復合土工膜及保護層的穩(wěn)定。同時，它們對細菌和化學作用有較好的耐侵蝕性，不怕酸、堿、鹽類的侵蝕，在避光使用情況下，使用壽命長。

年限

鑒于復合土工膜部分現(xiàn)場觀測成果合成材料在工程應用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些文件中對其使用年限作了較為寬限的規(guī)定，如前蘇聯(lián)BCH07-74《土石壩應用聚乙烯防滲結(jié)構(gòu)須知》中規(guī)定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超過50年的建筑物。奧地利林茨公司發(fā)表的“聚丙烯復合土工膜土工合成材料的長期性狀”一文中的結(jié)論寫道：“對聚丙烯的15年以上的現(xiàn)場應用經(jīng)驗表明，它們的化學和生物穩(wěn)定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設以后沒有大變化；……可預期超過100年的穩(wěn)定性。

經(jīng)編復合膜

   經(jīng)編復合土工膜以合成纖維（或玻璃纖維）為增強材料，通過與復合土工膜復合而成的新型土工材料。

特點

經(jīng)編復合土工膜不同于一般土工膜。其最大特點是經(jīng)線與緯線的交叉點不彎曲，各自處于平直狀態(tài)。用捆綁線將兩者捆扎牢固，可全面較均勻同步，承受外力，分布應力，且當施加的外力撕裂材料的瞬時，紗線會沿初裂口擁集，增加抗撕裂強度。經(jīng)編復合時，即利用經(jīng)編捆綁線在經(jīng)，緯紗與土工膜的纖維層間反復穿行，使三者編結(jié)為一體。因而經(jīng)編復合土工膜既具有高抗拉強度，低延伸率的特點，又兼有土工膜的防水性能。因此經(jīng)編復合土工膜是一種具在加筋增強、隔離、防護作用的防滲材料。它是當今國際上高水平的應用土工復合材料。

特性

高抗拉強度，低延伸率，縱橫向變形均勻，抗撕裂強度高，耐磨性能優(yōu)良，隔水性強。

主要功能

1、集防滲與排水作用于一體，同時具備隔離和加筋等功能。

2、復合強度高、剝離強度大、抗穿刺強度高。

3、排水能力強、摩擦系數(shù)大、線脹系數(shù)小。

4、耐老化性能好、適應環(huán)境溫度范圍寬、質(zhì)量穩(wěn)定。

工程應用

經(jīng)編復合增強防水土工布具有優(yōu)越的隔水性、耐用性、防護性?？蓮V泛用于鐵路、公路、運動館、堤壩、水工建筑、遂洞、沿海灘涂、圍墾、環(huán)保等工程。

6特征

復合土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。國內(nèi)外防滲應用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，它們是一種高分子化學柔性材料，比重較小，延伸性較強，適應變形能力高，耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。

復合土工膜的使用年限問題，主要是由塑料薄膜是否失去防滲隔水作用而定，據(jù)蘇聯(lián)國家標準規(guī)定，水工用的厚度為0.2m的加穩(wěn)定劑的聚乙烯薄膜，在清水條件下工作年限可達40~50年，在污水條件下工作年限為30~40年。因此復合土工膜的使用年限足以滿足大壩防滲要求的使用年限。

7范圍

周頭水庫大壩本為心墻壩，但由于垮壩，造成了心墻上部的脫節(jié)，為解決上部防滲問題，原來加做了防滲斜墻。根據(jù)本次周頭水庫大壩的安全論證分析，為解決因大壩多次滑坡而造成的滲漏弱面及壩基滲漏，在垂直防滲方面采取了基巖帷幕灌漿，接觸面灌漿，沖抓套井回填帷幕及高噴防滲板墻等防滲體形成。上部斜墻部位采用復合土工膜鋪蓋防滲，下與垂直防滲墻相銜接，上至358.0m高程（高于校核洪水位0.97m）。具體位置及工程量見設計圖。

8選型

國內(nèi)生產(chǎn)土工膜的廠家比較多，產(chǎn)品規(guī)格也五花八門，有一布一膜，一布二膜，二布一膜，二布二膜及多布多膜等。型號有200g/m2~1000g/m2等，亦可由用戶根據(jù)自己的實際情況提出要求，由廠家根據(jù)要求單獨生產(chǎn)。

設計

復合土工膜防滲體結(jié)構(gòu)由基面、復合土工膜、保護層、塊石（或砼）護坡共四層組成（如下圖5.5.4.1），現(xiàn)將各層設計分述如下：

復合土工膜防滲結(jié)構(gòu)體剖面圖（單位：mm）

基面設計

①鋪膜基面設計（即壩殼表面處理要求）

為防止復合土工膜上鋪填土層順其表面滑動，增加保護層（包括護面）的穩(wěn)定性，將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺階段，每級高差為0.3m，水平寬根據(jù)坡比而定，斜坡設計為1 : 1.0（如圖5.5.1.3）所示，開挖成形后，將表面的磚、石塊及*根樹等清除干凈，并用拍板將表面打緊，平整。

復合設計

根據(jù)表5.5.1.3的產(chǎn)品主要特能，結(jié)合周頭水庫的具體情況，設計選用WCD-1型二布一膜的復合土工膜。

保護設計

復合土工膜的防滲效果取決于施工中和運行過程中塑料膜的完好程度，為了防止人畜踐踏，動植物破壞以及減少光熱作用，由于它們是高分子化纖聚合物，故應特別避免陽光的直接照射，所以復合土工膜上應鋪保護層。

保護層的顆粒直徑不能太大，否則會刺破復合土工膜，一般對保護層的顆粒直徑大小要按下式進行近似估算。

式中：d——保護層土料的最大顆粒直徑；

k——安全系數(shù)，本工程取k=5；

[σ]——復合土工膜的抗拉允許強度[σ]=5.5Mpa；

p——承受最大水頭，取P=0.1Mpa；

——復合土工膜厚度，取 =0.2mm（為塑膜厚度）。

將上述各數(shù)據(jù)代入上式得：

為了安全起見，要求實際土料最大顆粒直徑d不大于6mm，故本工程采用篩制的粉質(zhì)粘土，其它要求與壩體土料填筑要求一樣。保護層取200mm，下面100mm用篩制土，上面100mm用非篩制土。對非篩制土，應挑出較大石塊等其它雜物。

護面設計

因為壩坡面是擋水建筑物，要承受風浪壓力，所以必須要有護面措施，本工程設計采用干砌大塊石護面。

護面塊石必須堅硬、密實、能長期耐風化，并有一定有重量個體，能夠承受風浪壓力及水流沖刷力的作用。

護面塊石的重量及Q及護面厚度參照《堤防工程設計規(guī)范》GB50286—98）中附錄D.3的方法確定。計算公式：

式中：Q——主要護面層護面塊石個體質(zhì)量（t）

rb——人工塊石的重度（KN/m3） rb=24KN/m3

r——水的重度 r=10KN/m3

H——設計坡高 H=

KD——穩(wěn)定系數(shù)，KD=5.5

t——塊石護面層厚度

n——護面塊石層數(shù)n=1

c——系數(shù) c=1.4

m——斜坡坡度

經(jīng)計算：Q=48kg，t=0.29m，取干砌塊石護面厚度t=0.3m。

為防止風浪水流將壩殼保護層粘土顆粒帶走，在塊石護面下鋪設厚度為0.1m的碎石（砂礫石）作墊層兼反濾層。

11要求

工藝流程

周頭水庫大壩復合土工膜防滲采取邊挖、邊鋪、邊夯、邊護的區(qū)段循環(huán)作業(yè)，其施工工藝流程見圖5.5.3.2

圖土工膜防滲施工流程圖

基面清理

    基面一定在按設計要求清理好，這是確保防滲效果的關鍵，特別是對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現(xiàn)象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實平整。

復合鋪設

    鋪膜時，一定要由上下而上鋪設。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊，但不宜將膜拉得過緊，一般要略松一點，但不能在膜底留有氣泡。因為土工膜比較薄且很輕，鋪好以后，在未鋪好保護層以前，極易被風吹動，所以一次鋪膜面積不宜達大，最好邊鋪膜邊蓋保護層土料。根據(jù)廠家提供資料，復合土工膜幅寬1.0~1.9m，本工程選用1.9m幅寬，以減少接頭用料。接頭有熱粘、膠粘、搭接等方法，本工程設計采用膠粘，接縫寬50mm。若發(fā)現(xiàn)土工膜的刺破或撕破之處，一定要用三倍于破損面積的土工膜膠粘貼補好。

保護護面

    靠土工膜10cm厚的保護層土料一定要過篩，不允許有粒徑大于6mm以上顆粒，否則易刺破土工膜。保護層土料一定要用夯打密實，保證干容重在1.5以上，并隨時取樣檢驗?；靥畋Ｗo層及砌筑塊石護面時，一定要輕放，以免撞破土工膜。在塊石護面下面，應鋪填100mm厚的碎石或礫石墊層，以防止因水位變化，風浪等因素的影響而淘刷土料保護層。干砌塊石采取人工掛線鋪砌，石塊應緊密嵌固，面層塊石個體重量應大于48kg，所有空隙均用小塊石充填。

周邊處理

    周邊接界處理的要求是將復合土工膜與周邊土體聯(lián)結(jié)緊密，封堵滲流入口，截斷側(cè)向的滲漏路徑，防止?jié)B水進入土工膜底面，形成水泡，在庫水位下降時脹破土工膜。因此周邊接界一定要挖截水槽，并將土工膜埋入槽內(nèi)。具體布置見設計圖。

土工膜特點：

幅寬6米，目前國內(nèi)最寬復合膜

抗穿刺強度高，摩擦系數(shù)大

耐老化性能好，適應環(huán)境溫度范圍大

優(yōu)良的抗排水性能

適用于水利、化工、建筑、交通、地鐵、隧道、垃圾處理場等工程

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