土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復(fù)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(yīng)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(yīng)用中還有設(shè)計(jì)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(xué)柔性材料，比重較小，延伸性較強(qiáng)，適應(yīng)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(yīng)力開裂性能及優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能。

3.優(yōu)良的耐化學(xué)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(chǎng)、尾礦儲(chǔ)存場(chǎng)、渠道防滲、堤壩防滲及地鐵工程等。

機(jī)理

土工膜施工現(xiàn)場(chǎng)

土工膜施工現(xiàn)場(chǎng)

其主要機(jī)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(qiáng)度和延伸率承受水壓和適應(yīng)壩體變形；而無紡布亦是一種高分子短纖維化學(xué)材料，通過針刺或熱粘成形，具有較高的抗拉強(qiáng)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(qiáng)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(fù)合土工膜及保護(hù)層的穩(wěn)定。同時(shí)，它們對(duì)細(xì)菌和化學(xué)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(fù)合土工膜部分現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)成果合成材料在工程應(yīng)用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些文件中對(duì)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(yīng)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(fù)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(duì)聚丙烯的15年以上的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，它們的化學(xué)和生物穩(wěn)定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設(shè)以后沒有大變化；……可預(yù)期超過100年的穩(wěn)定性。

經(jīng)編復(fù)合膜

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

特點(diǎn)

經(jīng)編復(fù)合土工膜不同于一般土工膜。其最大特點(diǎn)是經(jīng)線與緯線的交叉點(diǎn)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(yīng)力，且當(dāng)施加的外力撕裂材料的瞬時(shí)，紗線會(huì)沿初裂口擁集，增加抗撕裂強(qiáng)度。經(jīng)編復(fù)合時(shí)，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(fù)穿行，使三者編結(jié)為一體。因而經(jīng)編復(fù)合土工膜既具有高抗拉強(qiáng)度，低延伸率的特點(diǎn)，又兼有土工膜的防水性能。因此經(jīng)編復(fù)合土工膜是一種具在加筋增強(qiáng)、隔離、防護(hù)作用的防滲材料。它是當(dāng)今國際上高水平的應(yīng)用土工復(fù)合材料。

特性

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

主要功能

1、集防滲與排水作用于一體，同時(shí)具備隔離和加筋等功能。

2、復(fù)合強(qiáng)度高、剝離強(qiáng)度大、抗穿刺強(qiáng)度高。

3、排水能力強(qiáng)、摩擦系數(shù)大、線脹系數(shù)小。

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

工程應(yīng)用

經(jīng)編復(fù)合增強(qiáng)防水土工布具有優(yōu)越的隔水性、耐用性、防護(hù)性?？蓮V泛用于鐵路、公路、運(yùn)動(dòng)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(fù)合土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復(fù)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(yīng)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(xué)柔性材料，比重較小，延伸性較強(qiáng)，適應(yīng)變形能力高，耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。

復(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)40~50年，在污水條件下工作年限為30~40年。因此復(fù)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(fù)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(shè)計(jì)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(hào)有200g/m2~1000g/m2等，亦可由用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況提出要求，由廠家根據(jù)要求單獨(dú)生產(chǎn)。

設(shè)計(jì)

復(fù)合土工膜防滲體結(jié)構(gòu)由基面、復(fù)合土工膜、保護(hù)層、塊石（或砼）護(hù)坡共四層組成（如下圖5.5.4.1），現(xiàn)將各層設(shè)計(jì)分述如下：

復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)體剖面圖（單位：mm）

基面設(shè)計(jì)

①鋪膜基面設(shè)計(jì)（即壩殼表面處理要求）

為防止復(fù)合土工膜上鋪填土層順其表面滑動(dòng)，增加保護(hù)層（包括護(hù)面）的穩(wěn)定性，將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺(tái)階段，每級(jí)高差為0.3m，水平寬根據(jù)坡比而定，斜坡設(shè)計(jì)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(fù)合設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)選用WCD-1型二布一膜的復(fù)合土工膜。

保護(hù)設(shè)計(jì)

復(fù)合土工膜的防滲效果取決于施工中和運(yùn)行過程中塑料膜的完好程度，為了防止人畜踐踏，動(dòng)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(yīng)特別避免陽光的直接照射，所以復(fù)合土工膜上應(yīng)鋪保護(hù)層。

保護(hù)層的顆粒直徑不能太大，否則會(huì)刺破復(fù)合土工膜，一般對(duì)保護(hù)層的顆粒直徑大小要按下式進(jìn)行近似估算。

式中：d——保護(hù)層土料的最大顆粒直徑；

k——安全系數(shù)，本工程取k=5；

[σ]——復(fù)合土工膜的抗拉允許強(qiáng)度[σ]=5.5Mpa；

p——承受最大水頭，取P=0.1Mpa；

——復(fù)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(shí)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(hù)層取200mm，下面100mm用篩制土，上面100mm用非篩制土。對(duì)非篩制土，應(yīng)挑出較大石塊等其它雜物。

護(hù)面設(shè)計(jì)

因?yàn)閴纹旅媸菗跛ㄖ?，要承受風(fēng)浪壓力，所以必須要有護(hù)面措施，本工程設(shè)計(jì)采用干砌大塊石護(hù)面。

護(hù)面塊石必須堅(jiān)硬、密實(shí)、能長期耐風(fēng)化，并有一定有重量個(gè)體，能夠承受風(fēng)浪壓力及水流沖刷力的作用。

護(hù)面塊石的重量及Q及護(hù)面厚度參照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286—98）中附錄D.3的方法確定。計(jì)算公式：

式中：Q——主要護(hù)面層護(hù)面塊石個(gè)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(shè)計(jì)坡高 H=

KD——穩(wěn)定系數(shù)，KD=5.5

t——塊石護(hù)面層厚度

n——護(hù)面塊石層數(shù)n=1

c——系數(shù) c=1.4

m——斜坡坡度

經(jīng)計(jì)算：Q=48kg，t=0.29m，取干砌塊石護(hù)面厚度t=0.3m。

為防止風(fēng)浪水流將壩殼保護(hù)層粘土顆粒帶走，在塊石護(hù)面下鋪設(shè)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(fù)合土工膜防滲采取邊挖、邊鋪、邊夯、邊護(hù)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(shè)計(jì)要求清理好，這是確保防滲效果的關(guān)鍵，特別是對(duì)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(shí)平整。

復(fù)合鋪設(shè)

    鋪膜時(shí)，一定要由上下而上鋪設(shè)。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(diǎn)，但不能在膜底留有氣泡。因?yàn)橥凉つけ容^薄且很輕，鋪好以后，在未鋪好保護(hù)層以前，極易被風(fēng)吹動(dòng)，所以一次鋪膜面積不宜達(dá)大，最好邊鋪膜邊蓋保護(hù)層土料。根據(jù)廠家提供資料，復(fù)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(shè)計(jì)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(bǔ)好。

保護(hù)護(hù)面

    靠土工膜10cm厚的保護(hù)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(hù)層土料一定要用夯打密實(shí)，保證干容重在1.5以上，并隨時(shí)取樣檢驗(yàn)。回填保護(hù)層及砌筑塊石護(hù)面時(shí)，一定要輕放，以免撞破土工膜。在塊石護(hù)面下面，應(yīng)鋪填100mm厚的碎石或礫石墊層，以防止因水位變化，風(fēng)浪等因素的影響而淘刷土料保護(hù)層。干砌塊石采取人工掛線鋪砌，石塊應(yīng)緊密嵌固，面層塊石個(gè)體重量應(yīng)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(fù)合土工膜與周邊土體聯(lián)結(jié)緊密，封堵滲流入口，截?cái)鄠?cè)向的滲漏路徑，防止?jié)B水進(jìn)入土工膜底面，形成水泡，在庫水位下降時(shí)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(shè)計(jì)圖。

土工膜特點(diǎn)：

幅寬6米，目前國內(nèi)最寬復(fù)合膜

抗穿刺強(qiáng)度高，摩擦系數(shù)大

耐老化性能好，適應(yīng)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(chǎng)等工程

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