防滲薄膜作堤壩防滲體承受水壓的作用及壩體材料間的擠壓,在防滲薄膜選擇時(shí),必須要求薄膜不至因頂破或刺穿而喪失其防滲性能,同時(shí)還需要考慮在施工期和正常運(yùn)行期間堤壩變形對薄膜所產(chǎn)生的張應(yīng)力,確保其不被破壞。目前防滲薄膜均按頂破時(shí)所產(chǎn)生的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。
對于單一土工膜,因其抗拉強(qiáng)度、抗頂破、抗撕裂和抗穿刺等力學(xué)性能很低,因此,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),必須嚴(yán)格控制薄膜兩側(cè)的支承材料,通常采用細(xì)粒材料或厚型土工織物作兩側(cè)墊層,予以保護(hù)防滲薄膜。為改善單一土工薄膜的工程特性,簡化施工程序,保證施工質(zhì)量,近年來,國內(nèi)外已將針刺土工織物和土工薄膜制成整體結(jié)構(gòu)的復(fù)合土工薄膜,它具有法向防滲和平面排滲的組合功能,并替代薄膜和墊層,發(fā)揮防滲和排滲的作用。
1.根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定土工膜的厚度:有專家建議,高10m以下的低壩可采用非加筋聚合物,厚0.6~0.75mm;或非加筋瀝青—聚合物,厚2~3mm;高10~40m的壩宜采用加筋聚合物(一布二膠),厚0.75mm,或加筋瀝青—聚合物(一布二膠),厚2~3mm;高40m以上的壩,宜采用加筋聚合物(一布二膠)或錦綸帆布氯丁橡膠(一布二膠),厚1.8~2.6mm;高100m以上的壩,可采用錦綸帆布氯丁橡膠(一布三膠),厚3~4mm。渠道防滲中,由于水頭較低,可采用不加筋的聚合物土工膜,常用的有聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(PE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE),一般厚度為0.18~0.22mm。也可采用瀝青玻璃絲布油氈,厚度一般為0.6~0.65mm。對于重要的工程或不良支承條件,可考慮使用加筋土工膜和復(fù)合土工膜。
2.土工膜厚度的理論計(jì)算 防滲薄膜均以頂破時(shí)所產(chǎn)生的抗拉強(qiáng)度加以設(shè)計(jì)。目前,由于采用理論不同、推導(dǎo)時(shí)假定不同等,薄膜理論計(jì)算公式很多,下面介紹幾個(gè)主要的理論公式,設(shè)計(jì)時(shí)可相互校核或供選擇。
復(fù)合土工膜鋪設(shè)的前期要求:
(1)加固防滲體基礎(chǔ)。為減少上游壩坡變形,對混凝土面板或?yàn)r青混凝土斜墻下堆石壩體進(jìn)行固結(jié)灌漿。基礎(chǔ)灌漿材料的選擇,應(yīng)通過灌漿試驗(yàn)確定。堆石體固結(jié)灌漿的范圍和深度,應(yīng)事先進(jìn)行大壩有限元應(yīng)力應(yīng)變分析,根據(jù)有限元分析成果、測得的沉降和位移資料、滲透變形破壞的部位等,進(jìn)行綜合分析,最后確定固結(jié)灌漿的范圍和深度,曾發(fā)生滲透破壞部位則加深。鉆孔孔距為1.5~2.0m,鉆孔直徑不少于127mm,灌漿材料采用石子和水泥砂漿。
(2)平整洗刷混凝土面板或?yàn)r青混凝土斜墻?;炷撩姘寤?yàn)r青混凝土斜墻是復(fù)合土工膜的墊層,先將凹凸不平的板面整平修復(fù),特別是對壩面的塌陷裂縫部位,應(yīng)重點(diǎn)修復(fù),使板面均勻受壓,減少不均勻沉降。對現(xiàn)已老化和產(chǎn)生裂隙的面板或?yàn)r青混凝土鏟除、清洗干凈后填補(bǔ)平整,復(fù)合土工膜的背面土工織物是平面排水層,在其底部設(shè)涵管將可能滲水排向輸水洞。
復(fù)合土工膜與周邊的連接:
整個(gè)混凝土面板或?yàn)r青混凝土斜墻上復(fù)合土工膜接縫應(yīng)不漏水,還要求與周邊連接密封不漏水,這樣才能保證整個(gè)斜墻面上的復(fù)合土工膜成為一個(gè)完整的封閉不透水層。
(1)與左右?guī)r岸坡連接。首先進(jìn)行兩岸邊坡處理,為防止繞壩滲漏,對位于正常蓄水位以下的兩岸巖體的節(jié)理裂隙,應(yīng)做防滲處理,可采用噴射水泥砂漿方法,噴射厚約3cm水泥砂漿封閉進(jìn)口滲漏通道。為保護(hù)新修的防滲面板不受破壞,對兩岸不穩(wěn)定的危巖事先進(jìn)行清除,形成兩岸穩(wěn)定的邊坡。 在作混凝土面板或?yàn)r青混凝土斜墻與岸邊連接滑動接頭時(shí),應(yīng)將岸坡開挖成一平臺,平臺處巖石新鮮、裂隙少,不用再爆破削坡開挖,直接可澆筑岸坡混凝土。在與兩岸邊連接時(shí),在原混凝土面板或?yàn)r青混凝土與基巖的接觸帶附近,開挖寬為1m的槽子,當(dāng)遇破碎裂隙巖體時(shí)清除到弱風(fēng)化巖面,將復(fù)合土工膜置入槽內(nèi),用混凝土回填錨固,若兩岸巖石新鮮平整,可在岸邊澆筑混凝土墩,在岸邊基巖中鉆孔、插錨筋、鋪設(shè)復(fù)合土工膜,膜在岸邊打一褶皺,用鋼壓板將膜壓住,上緊固螺栓,并在其上澆筑混凝土保護(hù)層。
(2)與壩基截水墻的連接。在截水墻上游側(cè)做一混凝土錨墩,將復(fù)合土工膜彎折埋入墩內(nèi),注意在墩的上游側(cè)膜要打一褶皺。在與基礎(chǔ)連接時(shí),將倒掛井防滲墻頂部做成園形,在防滲墻的上游側(cè)開挖深、寬均為1m的槽子,將復(fù)合土工膜置入槽內(nèi),用混凝土回填錨固。
(3)與沖溝截滲墻連接。在沖溝擋土墻側(cè)作一混凝土錨固墩,并用錨桿連接,形式同(1)。
(4)與壩頂防浪墻的連接。將壩頂防浪墻與復(fù)合土工膜澆注在一起。連接固定上部邊界,或在墻的上游側(cè)做一混凝土錨固墩,為使其抗滑穩(wěn)定須用鋼筋與防浪墻基礎(chǔ)連接。