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土石坝复合土工膜防渗心墙施工工艺研究

古语有云:“千里之堤溃于蚁穴”。土石坝作为古代劳动人民在水利上的杰出的建筑,对人民的生命财产安全和灌溉农业有很大的帮助,是古代先人在水利上面一项重要的贡献。古人在建造土石坝的时候就考虑到水流的渗透对其的侵害,一般在建造的时候都会选择防渗系数较高的原材料。在建造的过程中经过不断地摸索和现代技术的不断进步,土石坝的防渗装置从黏土心墙、混凝土挡板和参有沥青的混凝土挡板等防渗体,过渡到现在的防渗材料土工膜和复合土工膜的防渗材料。
1. 防渗体材料的发展
1.1 传统的防渗材料
由于我国幅员辽阔,全国因地域的差异在土石坝的建造中选择的防渗材料有很大的不同,大多都因地制宜,选择适合本地的且防渗性能较好的防渗材料。传统的防渗材料主要包括土料防渗体、混凝土挡板防渗体和掺有沥青的混凝土防渗体。土料防渗体主要应用在地方包括心墙坝、斜墙坝和均质坝等防渗体上面,在河南的小浪底工程得到了成功的应用;混凝土挡板材料主要是石头为主要的防渗材料,其组成体系主要有防渗墙、趾板、挡板和各种止水接缝组成,建设高度一般都不会超过两百米,起源于十九世纪的美国,我国在上个世纪八十年代得到飞速的发展;掺有沥青的混凝土挡板主要是沥青和碎石块混合的材料,目前主要应用于蓄水水库和河流渠道等,因其有十分较好的抗裂性能而被工程技术人员广泛采用。
1.2 土工膜及复合材料
土工膜是现代的一种新型的防渗材料,根据其组成的不同可以分为聚合物和沥青这两大类,根据其特殊的防水性能可以分为加筋和不加筋之分,而且其制造的地点也不尽相同,聚合物类型的土工膜在工厂中制造,沥青类型的土工膜则是在施工现场完成。根据现在工艺的进步,我们人类又在此基础上制造出复合土工膜。复合土工膜是至少两种土工防渗材料聚合在一起制作而成的,都是土工膜和土工织物混合在一起的防渗材料产物。制造方法主要有两类,一类是压制,另一类是镀膜:主要有一布一膜,两布一膜,三布两膜等不同规格类型的复合土工膜防渗材料。
2. 复合土工膜的优良性能
制作复合土工膜的原材料主要包括聚乙烯和聚氯乙烯跟塑料的原材料大致相同,其单位面积的膜质量一般是两百到六百克每平方米的密度大小,具有质量轻、防水性好、排气性好等特点。一般的使用寿命都在二十年以上,理论上的计算得到使用寿命在四十年左右。由于其所具有的特性,因而被广泛的应用于防洪大坝、修建道路、修建机场、房屋漏水等各种民生和公共基础建设的领域当中,产生了巨大的经济效益和社会效益。表1 给出了复合土工膜的一些性能和土工膜在物理学上的力学标准:在其力学性能的评价标准上,PE 和PVC 制成的土工膜在弹性性能上相差不大,但是用PVC 制得土工膜与砂之间的摩擦系数明显大于另一种,并且其摩擦角的平均值也比另一个大了不止一个数量级。
复合土工膜在并联性上也有很好的性能,由于工地的施工面积一般很大而工厂生产的膜满足不了特定的宽度,但是膜与膜之间有很好的拼接性,可以很好地融为一体,而且复合土工膜的造价不是很高,可以很好地节约成本,在经济方面也是一大特色。




图表 1 复合土工膜的力学性能标准

3. 复合土工膜的工程应用研究
土石坝选用复合土工膜作为工程的主体的防渗材料必须将其固定在所有的工程上面,形成一个完整的防水系统,达到防止水流渗透的效果,从而延长工程的使用寿命。具体的步棸可以分为一下几类:

3.1 前期准备
在铺设土工膜之前必须清理工地上的一切杂物,特别是比较尖锐的物品,防止其扎破复合土工膜,达不到防渗的效果。同时检查各种所要用的仪器是否是正常的状态,确保在施工的时候可以正常使用。
准备好足够多的复合土工膜,实际到达工地的土工膜尽量大于计算所需的百分之十,确保焊接的时候膜与膜之间的边距重叠在10-15 厘米的范围内。将这些都准备好之后进入焊接工作。
3.2 焊接复合土工膜
在正式开始焊接之前,1. 首先进行复合土工膜的清洗工作,清除土工膜上的杂质,使膜与膜之间接触的更加密实;2. 将热焊机进行预热,检查热焊机的运行状态;3. 预热过热焊机之后,进行试焊接,试焊接的时候行进速度不易过快0.5-1 米每秒为最好,焊接温度在425℃左右最好。试焊接合格后进行正式焊接,焊接过后对焊接的膜进行检测,先用肉眼观察焊接的质量,是否有漏焊或者焊接不平整有损伤的地方,最后对其充气检验焊接的密实性。在上述土工膜焊接完成后缝合土工布,做成完整的土工膜。
参考文献:
[1] 王发. 土石坝复合土工膜防渗心墙施工工艺[J]. 甘肃农业,2014(21):84-85.
[2] 曹彬, 张剑宁, 游建, 等. 一种土石坝PVC 复合土工膜防渗心墙施工方法:, CN102041800A[P]. 2011.
[3] 李旭东. 土石坝工程复合土工膜垂直防渗心墙施工方法[J].中国水运月刊, 2010, 10(5):204+207.