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    土石壩防滲不強如何選擇土工膜

    2018/4/4 9:07:39      點擊:

    我國已建土石壩數量相當大,需要防滲補強的數量也不小,在選擇土工合成材料進行防滲施工時,各方面也有不同的看法,現在提出供參考。

    1、選用什么樣的土工膜合適

    一般看來,多選用聚乙烯、聚氯乙烯復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強。價格比較適中,聚乙烯每噸1.7萬元、聚氯乙烯每噸1.6萬元。

    聚乙烯因其密度不同,強度和變形不同有高密度聚乙烯和低密度聚乙烯等,國內大都采用低密度聚乙烯,因其相對較軟,易于人工施工,國外大都采用高密度聚乙烯。

    近年來,我國一些生產廠家將土工膜(聚乙烯或聚氯乙烯)與針刺土工織物——無紡布(滌輪或丙綸)加熱壓合或用膠粘合形成復合土工膜,復合土工膜的優點除了保護土工膜免于被刺破,可提高2~3倍抗刺破強度,又可起排水作用,提高與斜墻壩面之間的摩擦系數,另外一個優點,即使土工膜發生破洞,由于無紡布的阻力,能夠限制大量漏水。

    國內一些工程開始采用一布一膜的復合土工膜,如廣西玉林紅江水庫,壩高40m,采用0.5mm聚乙烯200g󰃗m2無紡布復合土工膜,每平方米約24元,已竣工。國外不少工程采用一布一膜是不粘合,也認為在有條件地方采用復合土工膜是有利的,當然要增加一些工程費用,因為無紡布每100g󰃗m2約2.5元~3元,如采用200g󰃗m2的無紡布則每平方米需要增加費用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有關,我國尚無統一計算方法,大都試用蘇聯的,河海大學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的1987年的公式,通過計算,用0.2mm聚乙烯土工膜就夠了,在蘇聯一些粉煤灰貯存場就是這樣,實踐證明,效果不佳,漏水量較大,損失近10%之多。西方國家多采用0.7mm~1.0mm以上的聚乙烯或聚氯乙烯土工膜,我國有的水庫采用0.2mm,近兩年來,隨著經濟發展,人工費用增加,一般均采用0.3mm以上,且開始選用復合土工膜。從施工逐漸采用機械運輸,拖拉機或其它機械壓實,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時采用土工膜不低于0.3mm,在30m以下應不小于0.5~0.6mm厚度的土工膜;

    如果采用復合土工膜則應不低于200g󰃗m2(無紡布),0.5mm的土工膜。

    聚乙烯、聚氯乙烯土工膜受陽光輻射,尤其是紫外線對高分子材料破壞性較大,以至老化脆裂伸長率降低。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)運至工地后,未加任何遮蓋,在陽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驗,我們的實驗也證明了如加以覆蓋,埋在覆蓋層下使用25年,強度雖有所降低,但使用沒有問題的。土工合成材料的國外專家古隆特和貝內時均認為使用30年沒有問題。前蘇聯專家根據室內資料,曾估計可使用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。

    為了防止老化過快,有些國內生產廠家,在生產土工合成材料聚氯乙烯卷材時添加適量的抗氧劑,光穩定劑,據廠長稱直接暴露于大氣中可保證十年。在生產聚乙烯卷材時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%的費用。

    為了防止土工膜加速老化,應在土工膜上加土或用剛性材料覆蓋,同時也可以起到抵御一些如冰塊、維修機具、工人、破壞公物者、動物造成的損壞;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。

    當土工膜被土壤或其它顆粒材料覆蓋時,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,當然壩面坡度必需由土壤坡度的穩定性,密實性等確定。

    3、如何處理土工膜接縫

    目前廠家生產的土工膜寬度不一,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4m,增加運輸困難。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,至于長度各不相同,一般長度20m~30m,每卷重量在50kg至100kg以內,否則需要機械搬運,給一些施工單位帶來不便。

    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,一般可涂兩遍,滾壓兩遍,要求固化12~24小時,此種方法不需特殊設備,接縫強度也能滿足要求。國外聚氯乙烯卷材接縫拼接,也用過聚氯乙烯膠粘劑,近十年來;根據許多資料報道大都不用膠接法而多采用熱楔焊接法或熱風焊接法。

    熱楔式焊接法。焊機能自動行走,滾輪隨之向前移動,兩片土工膜在熱楔的上下面上滑過而加熱,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。不同材質的土工膜,可調整焊機的行走速度,熱楔的溫度進行焊接。

    熱風焊接。系用電熱元件將空氣加熱至400℃以上通過扁平噴嘴鼓風將土工膜搭接3~5cm處吹熱,表面溶化,然后用輥輪加壓,熔合成一體。國內已開始研制此種形式的自動焊接,尚未正式投入,已開發出手動式熱風焊接機,雖不能自動焊接,但可以供一般工程使用。工效一般在20m󰃗h左右,要求熟練工人操作,否則不易保證質量。

    4、土工膜防滲施工

    土工膜防滲工程要搞好設計,重視施工,確保質量。大壩和水庫的土工膜防滲系統是一個由支持層,防水層及保護層組成的綜合防水系統。支持層的功能是對防水層提供支持,并起排除滲漏水,反濾以及材料過濾等作用。防水層是防滲系統的主體,保護層是保護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,壩坡嚴密結合也要與壩頂接合好。

    土工膜鋪設前的基礎處理是保證防滲施工的重要環節,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量檢查,運輸過程及工地存放均不可馬虎從事。

    土工膜拼接的現場監理與質量控制是搞好土工膜防滲工程不可缺的重要組成部分。

    從國內外土工膜防滲工程的實踐來看,認真做好設計和施工,可以達到工期短、投資少、效益高的目的。

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