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复合土工膜在青草洼水库防渗加固中的应用

1 工程概况
青草洼水库位于滁州市南谯区施集镇大林村境内,属长江流域滁河水系;是一座以灌溉为主,兼防洪与水产养殖等综合利用的小(2)型水库。该库集水面积2.63km2,总库容28.1 万m3。水库设计灌溉面积0.15 万亩,保护人口0.02 万人、耕地0.04 万亩,水库安全与否直接影响下游人民群众的生命财产安全,地理位置比较重要,防洪责任重大。
2 大坝防渗加固设计
2.1 大坝防渗加固方案的选择
根据水库的工程特点,结合青草洼水库地理位置等实际情况进行方案选择。由于该水库大坝四周全是山林,大坝附近无满足大坝防渗加固要求所需的土料场;也无交通道路能满足其他防渗方案施工机械进入现场;综合考虑,本次防渗采用在大坝上游铺设复合土工膜防渗(两布一膜)与下游增设贴坡反滤相结合的防渗方案。
2.2 大坝防渗加固设计
复合土工膜是一种土工合成材料,具有较好的防渗效果,将复合土工膜铺设在需要进行防渗处理的大坝上游坡面上,上面铺设砂垫层和混凝土,坝顶、坝脚及两侧坝端混凝土形成一个整体完全封闭的防渗体系。下游脚增设贴坡反滤可降低坝体浸润线,增加下游坝坡的安全性。
青草洼水库防渗方案设计采用在大坝上游坡铺设复合土工膜,其规格为两布一膜(聚乙烯膜),其中上、下两层为300g/m2 的针刺无纺土工布,其表面摩擦力大,防滑效果好,便于安装或浇筑混凝土板。中间一层为不小于0.5mm 厚的聚乙烯膜,是主要的防渗材料。下游坝脚增设贴坡反滤,从上至下材料依次为:C20 混凝土预制块厚0.12m,碎石厚0.15m,中粗砂厚0.15m。大坝先按设计断面进行整坡,并夯
实整平,回填土压实度不小于0.95。
3 复合土工膜施工
(1)施工工艺流程:在土工膜施工中,严格按照技术规范施工,把好准备、剪裁、铺设、拼接、联接与锚固、检验等质量关。
(2)施工准备:1)坝坡的清理、平整场地,清除坡面树根、石块等一切尖角杂物,要求坡面平整、压实度达到设计要求验收合格,为复合土工膜铺设提供工作面。2)为了施工方便,保证拼接质量,复合土工膜应尽量采用宽幅,减少现场拼接量,施工前应根据复合土工膜幅宽,现场长度需要,在单位内剪裁,并拼接成合符要求尺寸的块体,卷在钢管上,人工搬运到工作面铺设。
(3)铺设方法:坝面斜坡铺设在坡面验收合格后,土工膜从上至下,顺坡面方向滚铺,铺设时注意土工膜张驰适度,避免应力集中和人为损伤。
(4)铺设技术要求:铺设应在干燥暖和天气进行,为了便于拼接,防止应力集中,复合土工膜铺设采用波浪形松弛方式,富余度约为1.5﹪摊开后及时拉平,拉开,要求复合土工膜与坡面吻合平整,无突起褶皱,防止土工膜折皱形成渗水通道的现象。 施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋,严禁穿钉鞋,以免踩坏土工膜,施工时如发现土工膜损坏,应及时修补。
(5)拼接:1)焊接采用热熔焊接施工,拼接包括土工布的缝接、土工膜的焊接,为了确保焊接质量,焊接应尽量在厂内进行,但为了施工方便,复合土工膜幅宽又不应太宽,必须在施工现场拼接。2)复合土工膜焊接质量的好坏是复合土工膜防渗性能成败的关键,所以务必做好土工膜的焊接,确保焊接质量;因此,土工膜焊接应有生产厂家派专业技术人员到现场操作,指导,培训,采用土工膜专用焊接设
备进行。3)本工程防渗膜的接缝处理:①搭接:搭接宽度宜大于15cm;②热焊:宜于稍厚的土工膜基材,焊缝搭接宽度不小于10cm (不推荐胶接,长时间水浸泡易开胶,防渗效果差) ;③土工布建议采用手提式缝包机缝接。
(6)锚固:复合土工膜上部锚固采用在坝顶处嵌固足够长度复合土工膜,混凝土封顶板形式。周边直接埋入C20混凝土齿墙,埋入长度不小于60cm,在锚固处不得渗水或被拔出;与建筑物混凝土的连接可用角钢或金属板条铆接,或用螺栓固定在混凝土层上,连接部位要涂刷乳化沥青(厚2mm)粘接,以防该处发生渗漏。
(7)接缝:1)土工膜的铺设:①清扫土工膜铺设面要求基本平整,不能有凹凸不平等,不能有尖锐物,如石块、铁丝等,对于杂草要喷洒灭草剂。②土工膜铺设不要拉的太紧,纵横向要留有一定的松弛度,以适应基本的变形。③土工膜两边均预留一定宽度PET 不粘合层,铺设时要调好每个单元土工膜走向,以便于每个单元土工膜的焊接。2)土工膜的焊接:①对于铺设好的土工膜,边缘接缝处要求不能有
污物、水份、尘土等。②焊接前要调整好接缝处两幅边PE单膜,使之搭接一定宽度,且平整,无折皱。③焊接前,需根据焊接膜的厚度及环境气候条件,调节焊机的温度速度进行试焊,不得有漏焊、虚焊、焦焊等。
(8)垫层及砼护砌:复合土工膜铺设后,上面均匀铺设10cm 砂石垫层,找平拍实后铺设12cm 厚C20 混凝土预制块护坡。坡面复合土工膜铺设合格后应及时铺上垫层压盖,防止风吹及复合土工膜暴晒老化,同时做好砼护砌,加强复合土工膜的保护。
4 施工注意事项
(1)整个防渗系统为垫层、防渗层、过渡层、保护层组成。(2)坝面土体要夯实,避免不均匀沉陷,防渗范围内的草皮、树根要清除,与膜接触面铺设粒径小的砂石或粘土作防护层。(3)铺设时,土工膜不要拉的太紧,两端埋入混凝土的部分成波纹状较好,特别是与钢性锚固时,应留有一定的伸缩量。(4)施工时,应避免混凝土预制块直接砸在土工膜上,铺膜的速度应和混凝土预制块的铺砌速度相配合,
以免膜料裸露时间过长,最好是边铺膜边进行保护层的施工。

5 防渗加固后效果

截至目前为止,青草洼水库除险加固后已运行两年,水库面貌焕然一新,大坝渗漏问题得到了解决,坝脚渗漏现象明显减少,防渗加固收到了良好的效果。

参考文献[1]滁州市水利勘测设计院.滁州市南谯区青草洼水库除险加固工程初步设计报告,2014(2).