土工膜

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土工膜最早應(yīng)用可追溯到上世紀二三十年代，人們曾采用聚氯乙烯PVC土工膜作為游泳池的防滲材料；50年代初，美國墾務(wù)局采用PVC土工膜作防滲襯砌；前蘇聯(lián)以聚乙烯膜進行渠道防滲。我國對土工膜的研究和應(yīng)用起步雖較晚，但發(fā)展很快。60年代中期，塑料薄膜用于渠道防滲，較早的工程有河南人民勝利渠、陜西人民引渭渠、北京東北旺灌區(qū)和山西的幾處灌區(qū)，主要原料是聚氯乙烯，個別是聚乙烯，以后推廣到水庫、水閘和蓄水池等工程。70年代中后期利用聚丙烯編織布進行防滲護底處理，1979～1980年寧夏石嘴山市修建了一 座容積為25萬m3 的蓄水池，采用厚度為0.1mm的聚氯乙烯薄膜防滲。1984年陜西西駱峪水庫采用三層厚0.06mm的聚乙烯薄膜作防滲。

隨著高分子化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，自20世紀以來相繼出現(xiàn)了聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯等各種纖維，這些合成材料具有強度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、不會發(fā)霉、不怕蟲蛀及吸濕性小等特點，用于工程又具有施工簡便、易保證質(zhì)量、施工進度快、造價低等優(yōu)點，故被人們所重視，應(yīng)用也日益廣泛。

聚合物土工膜一般不會因溫度而分解，只有工業(yè)廢水池中襯護聚合物薄膜會因氧化溫升而起分解作用。許多聚合物對紫外線很敏感，會使聚合物分解（加炭黑后可增強抵抗紫外線分解的能力）。臭氧破壞不飽和主鏈，當(dāng)聚合物薄膜的拉應(yīng)變達15～25%時，容易受臭氧作用而開裂。在長期應(yīng)力或反復(fù)應(yīng)力作用下，有的聚合物會因蠕變或疲勞而變薄、破裂。聚合物一般能抵抗生物分解，但增塑劑或其他單體成分會在濕空氣中產(chǎn)生生物分解，而變軟或發(fā)脆。

交聯(lián)型聚合物有很好的抵抗化學(xué)分解的能力；結(jié)晶型聚合物成分簡單，含增塑劑和填充料很少，不會因增塑劑容易喪失而很快老化。PVC是熱塑型的，老化快。丁基橡膠薄膜是由異丁烯和小比例的異戊二烯聚合而成的，它主要具有烷族的性質(zhì)，允許硫化處理，是緊序高分子，具有很好的抗氧化、化學(xué)、紫外線等侵害的性質(zhì)（但容易被臭氧破壞）。土工膜耐久性指標主要有耐磨、抗紫外線、抗生物、抗大氣環(huán)境等多種指標，但大多沒有可遵循的規(guī)范、規(guī)程，一般根據(jù)工程實際情況，按工程經(jīng)驗來選取。當(dāng)土工膜鋪設(shè)于渠道邊坡和渠底時，上面應(yīng)覆蓋土厚25～30cm，當(dāng)土工膜鋪設(shè)于混凝土或瀝青混凝土面板上時，上面應(yīng)設(shè)置10～20cm厚的防護層。

堤壩建在透水地基上，當(dāng)?shù)鼗穸冗^大，采用其他防滲形式不經(jīng)濟或不可能時，可采用鋪蓋防滲。它是將透水性小的材料水平鋪設(shè)在堤壩上游的一段長度內(nèi)，并與堤身或壩身的防滲體系相連接，以增加滲徑，減少滲透坡降，防止地基滲透變形并減少滲流量。一般用于鋪蓋材料的滲透系數(shù)至少應(yīng)比地基的透水性小100倍，故以往常用粘性土。土工膜比粘土的透水性還要小，具有極大的柔性，能和地面密切貼合，而且施工相當(dāng)方便，防滲效果良好。

土工膜用于堤防的防滲加固，其心墻式或斜墻式等形式的選用與堤基地層結(jié)構(gòu)及其滲透性有關(guān)。堤基的地層結(jié)構(gòu)，一般可分為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)三種。單層結(jié)構(gòu)是指從地表往下至基巖基本上是同一類土，粘性土的單層結(jié)構(gòu)均質(zhì)地層不會發(fā)生滲透變形，而均質(zhì)的砂性土單層結(jié)構(gòu)在靠近背水坡的地面易發(fā)生滲透變形，遠離堤段的地方則是安全的，這種地層在大江大河上比較少見。雙層結(jié)構(gòu)（二元結(jié)構(gòu)）是指地層大致由兩種土層組成，上層透水性較弱，其下為較厚的透水性較強的土層，當(dāng)?shù)貙邮荛_挖造成與江水連通或上覆層較薄時，往往是zui容易發(fā)生滲透破壞。這種“二元結(jié)構(gòu)”在大江大河上比較常見，在我國是一種頗具代表性的堤基地層結(jié)構(gòu)。多層結(jié)構(gòu)往往是弱、較強、弱、較強、強透水層結(jié)構(gòu)的組合，即在深度上是弱透水層與透水地層互層，而深層則往往是砂卵石等強透水層，這種地層也比較常見。