土石壩防滲不強(qiáng)如何選擇土工膜
我國(guó)已建土石壩數(shù)量相當(dāng)大，需要防滲補(bǔ)強(qiáng)的數(shù)量也不小，在選擇土工合成材料進(jìn)行防滲施工時(shí)，各方面也有不同的看法，現(xiàn)在提出供參考。
1、選用什么樣的土工膜合適
一般看來(lái)，多選用聚乙烯、聚氯乙烯復(fù)合土工膜以及改性瀝青卷材，如ECB及APP改性瀝青卷材，前者用于土石壩斜墻防滲，而后者可用于瀝青混凝土斜墻防滲補(bǔ)強(qiáng)。價(jià)格比較適中，聚乙烯每噸1.7萬(wàn)元、聚氯乙烯每噸1.6萬(wàn)元。
聚乙烯因其密度不同，強(qiáng)度和變形不同有高密度聚乙烯和低密度聚乙烯等，國(guó)內(nèi)大都采用低密度聚乙烯，因其相對(duì)較軟，易于人工施工，國(guó)外大都采用高密度聚乙烯。
近年來(lái)，我國(guó)一些生產(chǎn)廠家將土工膜(聚乙烯或聚氯乙烯)與針刺土工織物——無(wú)紡布(滌輪或丙綸)加熱壓合或用膠粘合形成復(fù)合土工膜，復(fù)合土工膜的優(yōu)點(diǎn)除了保護(hù)土工膜免于被刺破，可提高2～3倍抗刺破強(qiáng)度，又可起排水作用，提高與斜墻壩面之間的摩擦系數(shù)，另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即使土工膜發(fā)生破洞，由于無(wú)紡布的阻力，能夠限制大量漏水。
國(guó)內(nèi)一些工程開始采用一布一膜的復(fù)合土工膜，如廣西玉林紅江水庫(kù)，壩高40m，采用0.5mm聚乙烯200gm2無(wú)紡布復(fù)合土工膜，每平方米約24元，已竣工。國(guó)外不少工程采用一布一膜是不粘合，也認(rèn)為在有條件地方采用復(fù)合土工膜是有利的，當(dāng)然要增加一些工程費(fèi)用，因?yàn)闊o(wú)紡布每100gm2約2.5元～3元，如采用200gm2的無(wú)紡布則每平方米需要增加費(fèi)用5元～6元之多。
2、選用多厚的土工膜為宜
選擇土工膜的厚度一般與下支持層土料的粒徑，膜料的性能，上部承受水壓力及安全系數(shù)有關(guān)，我國(guó)尚無(wú)統(tǒng)一計(jì)算方法，大都試用蘇聯(lián)的，河海大學(xué)顧淦臣教授及北京市水科所推薦的公式(2)。如果在低于50m水頭的土石壩用蘇聯(lián)的1987年的公式，通過(guò)計(jì)算，用0.2mm聚乙烯土工膜就夠了，在蘇聯(lián)一些粉煤灰貯存場(chǎng)就是這樣，實(shí)踐證明，效果不佳，漏水量較大，損失近10%之多。西方國(guó)家多采用0.7mm～1.0mm以上的聚乙烯或聚氯乙烯土工膜，我國(guó)有的水庫(kù)采用0.2mm，近兩年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人工費(fèi)用增加，一般均采用0.3mm以上，且開始選用復(fù)合土工膜。從施工逐漸采用機(jī)械運(yùn)輸，拖拉機(jī)或其它機(jī)械壓實(shí)，以及從防老化，增加耐久性的要求，也不宜采用0.2mm的土工膜了。此外，大面積施工其接縫較多，在焊接時(shí)0.3mm厚以下的材料施工工人不易掌握，易造成破壞或漏洞，反而事倍功半，因此，水頭低于10m時(shí)采用土工膜不低于0.3mm，在30m以下應(yīng)不小于0.5～0.6mm厚度的土工膜；
如果采用復(fù)合土工膜則應(yīng)不低于200gm2(無(wú)紡布)，0.5mm的土工膜。
聚乙烯、聚氯乙烯土工膜受陽(yáng)光輻射，尤其是紫外線對(duì)高分子材料破壞性較大，以至老化脆裂伸長(zhǎng)率降低。例如在某銅礦尾礦壩工地，將厚0.8mm，幅寬5m折成1.7m的聚乙烯卷材(未加碳黑)運(yùn)至工地后，未加任何遮蓋，在陽(yáng)光暴曬及雨水淋澆下存放，只有1年多，聚乙烯卷材的兩端已經(jīng)脆裂，損失極大，高分子材料聚乙烯土工膜遮蓋埋在地下，已有十幾年到二十幾年未有顯著老化的經(jīng)驗(yàn)，我們的實(shí)驗(yàn)也證明了如加以覆蓋，埋在覆蓋層下使用25年，強(qiáng)度雖有所降低，但使用沒有問(wèn)題的。土工合成材料的國(guó)外專家古隆特和貝內(nèi)時(shí)均認(rèn)為使用30年沒有問(wèn)題。前蘇聯(lián)專家根據(jù)室內(nèi)資料，曾估計(jì)可使用50年以上，這里需要指出，同一種土工膜，愈厚則愈耐老化，愈薄愈不耐老化。
為了防止老化過(guò)快，有些國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家，在生產(chǎn)土工合成材料聚氯乙烯卷材時(shí)添加適量的抗氧劑，光穩(wěn)定劑，據(jù)廠長(zhǎng)稱直接暴露于大氣中可保證十年。在生產(chǎn)聚乙烯卷材時(shí)添加炭黑抑制紫外線直接輻射的作用，效果顯著，但需要加約5%的費(fèi)用。
為了防止土工膜加速老化，應(yīng)在土工膜上加土或用剛性材料覆蓋，同時(shí)也可以起到抵御一些如冰塊、維修機(jī)具、工人、破壞公物者、動(dòng)物造成的損壞;減小外部溫度的變化范圍，防止被水浪沖擊或地下水托起等。
當(dāng)土工膜被土壤或其它顆粒材料覆蓋時(shí)，土石壩坡不宜大于1∶2.5(垂直∶水平)，適宜坡度為1∶3，土工膜坡度比表面的坡度稍陡，以保證土壤覆蓋層的厚度隨深度的增加而增加，當(dāng)然壩面坡度必需由土壤坡度的穩(wěn)定性，密實(shí)性等確定。
3、如何處理土工膜接縫
目前廠家生產(chǎn)的土工膜寬度不一，從1m至6m不等。幅度愈小，接縫愈多，增加了土工膜搭接量，又增加了焊接工作量，幅寬超過(guò)4m，增加運(yùn)輸困難。因此，一般在厚度大于0.5mm以上的土工膜，用戶希望幅寬2m～4m，至于長(zhǎng)度各不相同，一般長(zhǎng)度20m～30m，每卷重量在50kg至100kg以內(nèi)，否則需要機(jī)械搬運(yùn)，給一些施工單位帶來(lái)不便。
改性瀝青卷材的拼接縫基本上采用噴燈在接縫處烘烤，然后加壓冷卻后即可，聚氯乙烯卷材拼接縫有的工程單位曾采用膠粘劑，聚氯乙烯膜邊(5-8cm寬)用砂紙打毛弄凈刷膠，一般可涂?jī)杀椋瑵L壓兩遍，要求固化12～24小時(shí)，此種方法不需特殊設(shè)備，接縫強(qiáng)度也能滿足要求。國(guó)外聚氯乙烯卷材接縫拼接，也用過(guò)聚氯乙烯膠粘劑，近十年來(lái);根據(jù)許多資料報(bào)道大都不用膠接法而多采用熱楔焊接法或熱風(fēng)焊接法。
熱楔式焊接法。焊機(jī)能自動(dòng)行走，滾輪隨之向前移動(dòng)，兩片土工膜在熱楔的上下面上滑過(guò)而加熱，接著在上下輥輪之間被壓緊，土工膜遂被熱合。兩片土工膜搭接寬度約8～10cm，熱合后土工膜形成兩條寬約1cm的焊縫。中間有寬1.5cm左右的空腔。不同材質(zhì)的土工膜，可調(diào)整焊機(jī)的行走速度，熱楔的溫度進(jìn)行焊接。
熱風(fēng)焊接。系用電熱元件將空氣加熱至400℃以上通過(guò)扁平噴嘴鼓風(fēng)將土工膜搭接3～5cm處吹熱，表面溶化，然后用輥輪加壓，熔合成一體。國(guó)內(nèi)已開始研制此種形式的自動(dòng)焊接，尚未正式投入，已開發(fā)出手動(dòng)式熱風(fēng)焊接機(jī)，雖不能自動(dòng)焊接，但可以供一般工程使用。工效一般在20mh左右，要求熟練工人操作，否則不易保證質(zhì)量。
4、土工膜防滲施工
土工膜防滲工程要搞好設(shè)計(jì)，重視施工，確保質(zhì)量。大壩和水庫(kù)的土工膜防滲系統(tǒng)是一個(gè)由支持層，防水層及保護(hù)層組成的綜合防水系統(tǒng)。支持層的功能是對(duì)防水層提供支持，并起排除滲漏水，反濾以及材料過(guò)濾等作用。防水層是防滲系統(tǒng)的主體，保護(hù)層是保護(hù)防水層不受日光直射并防止外力破壞之用。
防水層土工膜的底邊，周邊要與不透水基礎(chǔ)，壩坡嚴(yán)密結(jié)合也要與壩頂接合好。
土工膜鋪設(shè)前的基礎(chǔ)處理是保證防滲施工的重要環(huán)節(jié)，不可輕視。
土工膜易受紫外線的輻射，因之，土工膜出廠前的包裝質(zhì)量檢查，運(yùn)輸過(guò)程及工地存放均不可馬虎從事。
土工膜拼接的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理與質(zhì)量控制是搞好土工膜防滲工程不可缺的重要組成部分。
從國(guó)內(nèi)外土工膜防滲工程的實(shí)踐來(lái)看，認(rèn)真做好設(shè)計(jì)和施工，可以達(dá)到工期短、投資少、效益高的目的。