复合土工膜防渗围堰的设计和施工摘要：复合土工膜是一种新型的防渗材料，作为水利水电工程导流围堰的防渗体，具有质量可靠、施工简便、防渗效果好等优点。
主题词：围堰土工膜
概述
复合土工膜是一种新型的防渗材料，作为水利水电工程导流围堰的防渗体，具有质量可靠、施工简便、防渗效果好等优点。
在浪石滩水电站一期工程围堰施工中，由于附近无粘土料场，且时间紧、任务重，为了抢工期，省投资，保质量，修改了围堰防渗方式，成功采用了复合土工膜心墙防渗方式。
浪石滩水电站座落在湖南资江中游，坝址位于冷水江市市区。
电站枢纽由3×1.2万kw贯流式机组厂房，14孔溢流坝、升船机、左右挡水坝组成。
电站施工采用两期导流方式，一期工程施工厂房和5.5孔溢流坝、右岸挡水坝。
一期工程围堰全长701m，围堰断面形式原设计为粘土心墙，围堰挡水标准为5年一遇全年洪水，流量6400m3/s。
按设计图纸计算，围堰需粘土3万m3，工程开工后，业主征地发生困难，无法提供粘土料场，围堰粘土心墙填筑无法施工。
为解决此问题，征得业主、设计、监理同意，修改围堰防渗方式，由全粘土心墙方式，改为▽169m高程以下部分为粘土心墙防渗，▽169m—▽178.5m部分采用土工膜心墙防渗方式，土工膜心墙9.5m 高。
（具体断面形式见图）
浪石滩水电站一期围堰共铺设土工膜1.3万m2，历时6个月，每平面米铺设耗用人工0.015个工日。
经过4000m3/s流量的洪水考验，土工膜防渗效果较为理想。
堰体没有出现大面积渗漏和管涌，仅出现几处渗漏量较小的出水点。
一期围堰采用土工膜作防渗心墙的方案，对工程进展起到至关重要的作用，同时，也为业主节约征地及粘土运输费用近60万元，具有明显的经济效益。
2土工膜设计
2.1土工膜厚度确定
土工膜厚度根据土工膜设计强度计算及经验公式直接计算膜厚两种方法综合分析比较确定。
2.1.1计算系数
土工膜承受水压力p=95kn/m2=0.095mpa
土工膜上下游保护层为1m厚含卵石的粘土，最大粒径25mm，最粗粒径组的最小粒径5mm，粒径应变取10%，安全系数fs取5
2.1.2土工膜设计强度tf计算
公式一：薄膜理论长条缝公式
t：单位宽度土工膜所受拉力 kn/m
p：膜上作用水压力95kn/m2
b：长条缝宽度 2mm
公式二、giroud公式
b：支撑材料孔隙尺寸
b=0.4d=0.4×25mm=10mm=0.01m
2.1.2经验公式计算土工膜厚度
公式一：苏联经验公式
ð：土工膜厚度
e：设计温度下土工膜的弹性模量，气温30°时为38.1mpa
θ：土工膜容许拉应力mpa2.16mpa
d：最粗粒径组最小粒径 5mm
公式二：北京市水科所经验公式
d：支撑垫层最大粒径25mm
θ=2.16mpa
ð>0.274mm
土工膜设计强度取最大值，3.44kn/m，土工膜计算厚度大于
0.274mm，根据国标gb2029-98，水利部标准sl/t2216-98之规定，用于垂直截流的土工膜厚度不宜小于0.25mm，同时根据市场产品情况，选取膜厚为0.30mm的土工膜。
其纵横向拉伸强度为450n/5cm，即拉伸强度为9kn/m，大于tf=3.44kn/m。
2.2土工膜的选用
由于围堰填筑物由两部分组成，土工膜上下、保护层采用1m厚的含有不超过25mm粒径卵石的粉砂土。
堰体其他填筑料为基坑开挖料，主要由石碴、黄泥及块石组成的混合料。
考虑其上述特点，对于土工膜，采用耐穿刺强度、摩擦系数大、更能保证质量的cga2两布一膜非织造复合土工膜，产品规格150/0.3/150，600克/m2，膜厚0.3mm，幅宽6m。
各项性能指标见下表。
3土工膜施工
3.1施工顺序
施工顺序为：土工膜背面层坡面围堰填筑——坡面粉土铺撒及平整——土工膜铺摊及焊接——土工膜面层粉土铺填防护——土工膜迎面方向坡面围堰填筑
3.1.1坡面围堰填筑
围堰填筑按设计坡度进行填筑，填筑时土方设备距土工膜位置二米以上距离，尽量不伤害到土工膜，实际填筑坡度为1 : 1.1左右，
3.1.2坡面粉土铺填
为保护土工膜，在填筑好的坡面上用反铲平整削坡，剔除凸出的大石后，铺填1m厚粉土作为土工膜背面保护层，填筑时应分层碾压密实，同时用人工将大于25mm粒径的大颗粒石和尖锐块石、草根、杂物清理干净。
3.1.3土工膜铺摊及焊接
在土工膜施工前先将围堰▽169高程处的已填好的粘土心墙挖一个1m深、1.5m宽的心槽，将土工膜自上而下铺摊，根部埋入粘土心槽内最少1m，槽内用黄土回填并夯实。
斜坡面土工膜铺摊时以波浪形为准，留有沉陷余地，防止进行粉土防护时土工膜下滑。
土工膜焊接前应将两块土工膜铺设对正、搭齐，以两块土工膜相交10cm为宜。
先采用手提式缝包机将内层防护土缝好后，将中间的土工膜对正，剪齐，并擦拭土工膜上的尘土及水渍。
土工膜焊接采用热熔焊接法，主要使用土工膜焊接爬行机设备，焊接爬行速度以机子自行爬行为准，一般为40cm/s，焊接温度一般为250℃~300℃左右，具体情况根据天气及温度情况确定；焊接完成后，检查焊缝的焊接质量，看有无破漏洞眼，检查接头处在无漏接开缝，如有漏焊或开缝处采用手持塑料焊枪进行焊接；对于或破漏洞眼，剪一块膜布用手持塑料焊枪进行漏补，在确定所有破漏洞眼及焊缝全部补完后，再用手持式缝包机将面层防护布进行缝接。
3.1.4土工膜面层粉土防护
焊接完成后，用反铲将细颗粒的粉土或粘土将土工膜表面进行2m厚的防护，施工时反铲尽量靠近土工膜，减少对土工膜的冲击。
复合土工膜质量控制
进场后的复合土工膜必须有厂家提供的合格证书、性能及特性指标和使用说明书。
土工膜外观上不允许有针眼、疵点和厚薄不均匀，厚度要满足设计及规范的要求；土工布不允许采用裂口、孔洞、裂纹或蜕化变质等材料。
施工过程中应加强质量检测。
4.1 检测部位
主要包括：全部焊缝、焊缝结点、破损修补部位、漏焊和虚焊的补焊部位、前次检验未合格再次补焊部位等。
4.2 检测方法
主要为目测，必要时可进行现场检测和室内抽样检测。
目测：贯穿土工膜施工全过程，即进行表观检查，观察焊缝是否清晰、透明，无夹渣、气泡、漏点、熔点、焊缝跑边或膜面受损等。
现场检测：土工膜现场拼接时，焊接部位采用充气法进行检测。
检测时，对双焊缝选择充气长度20-30m，将待测的双焊缝之间预留的空腹两端封死，插入气针充气，双焊缝间充气压力达到
0.15-0.20mpa，保持时间3min，若压力无明显下降即表示焊接质量合格。
如发现有漏焊、熔点等现象，立即用挤压焊机进行补焊。
对于焊接结点、破损修补部位、漏焊和虚焊的补焊部位、前次检验未合格再次补焊部位，采取50*50cm小方格进行真空检测，真空压力大于或等于0.005mpa，保持时间30s而肥皂液不起泡即为合格，否则及时进行修补。
抗拉检测：（1）对目测合格的焊接试验的焊缝样品抽样进行抗拉试验；（2）对现场焊接施工焊缝进行目测检查；必要时也要进行抽样作抗拉试验，土工膜焊接缝的抗拉强度（指主膜）不得低于母材抗拉强度的80%。
5结语
5.1土工膜防渗形式的选定从方便施工角度考虑，应采用斜墙形式较好，因为心墙法施工，围堰填筑场地狭窄，对土石方设备限制较多，且土工膜极易受到设备损伤。
5.2土工膜用作于围堰防渗心墙时，由于土工膜作业是跟随围堰填筑上升而相应上升，施工周期长，长时间暴露，土工膜易老化、
破损；且填筑后，土工膜一旦产生破损渗漏，而难以查勘，致使围堰造成渗漏或管涌，对围堰由一定的风险。
故其心墙防渗安全没有粘土心墙可靠。
5.3土工膜现场采用热熔焊接时，易受雨天影响，焊接是否牢固全凭操作者个人经验，焊接质量受人为因素影响大，可控性差，焊接完毕后必须仔细反复检查，以防漏焊。
参考文献：
[1]刘文清.最新水利水电工程一级施工使用技术与管理.吉林人民出版社.
[2]陶同康.土工合成材料与堤坝渗流控制.中国水利水电出版社.。