土工膜在水利防滲工程中應用情況及優(yōu)缺點:土工膜在壩工中的應用,從地域上看已很廣泛,國內(nèi)已經(jīng)普遍接受了這種新型的防滲材料和技術(shù)。許多工程實錄都表明它的防滲效果良好、經(jīng)濟、施工方便,有推廣使用價值。國內(nèi)在壩工中使用土工膜防滲雖然較晚,但從土工膜承受20m以上水頭的實例所占的百分數(shù)來看,接近了國外的水平,且國內(nèi)也有土工膜承受超過50m水頭的實例。這些都說明國內(nèi)在壩工使用土工膜的技術(shù)水平已逐漸接近國際先進水平。關(guān)于土工膜的厚度目前有兩種觀點:一種是主張用厚膜(膜厚>1.0mm),以歐洲國家為多;另一種觀點是使用薄膜(膜厚<1.0mm),以美洲國家和我國的實例較多,這些壩的使用情況至今仍然很好,因而值得很好地總結(jié)經(jīng)驗。根據(jù)上述情況以及目前SL/T225-98《水利水電工程土工合成材料應用技術(shù)技術(shù)規(guī)范》和GB50290-98《土工合成材料應用技術(shù)規(guī)范》中所列入的土工膜在堤壩中的防滲使用規(guī)定,都表明土工膜防滲技術(shù)在我國堤壩中的應用已經(jīng)逐漸成熟。這將為這項新技術(shù)和新材料在堤壩中的推廣應用提供良好的范例。
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土工膜在堤壩中鋪設的范圍可以從堤基開始,直到堤頂。堤壩臨水面若設置鋪蓋,則鋪蓋長度應按滲流量計算確定,大于或等于5倍水頭。土工膜的鋪設部位對新建的堤壩,可鋪設在堤壩的中間(即心墻)或臨水面(即斜墻)兩種形式,其各有特點。
復合土工材料是一種柔性防滲材料,它與礫質(zhì)粘土做組合防滲體時,由于其具有較高的抗拉強度,抑制了土體的應變,從而使土體各部位的應力有所調(diào)整。另一方面,復合土工材料的防透系數(shù)相當小,可作用水頭,使壩體內(nèi)的自由水面降低甚多,滲流量減小,有利于下游壩坡的穩(wěn)定。
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土工膜的選擇涉及兩個問題,一是選擇何種材料的土工膜,二是選用何種形式的土工膜(單膜或復合土工膜)。國內(nèi)外土工膜所用的原材料主要是PE和PVC兩種,工程選料時,主要根據(jù)以下幾個方面來選定合適的土工膜。① 力學特性:工程中一般用柔性好,摩擦性系數(shù)大的土工膜。② 可連接性:工程中首先選用即能熱熔連接又能用粘合劑粘接的土工膜。③ 經(jīng)濟性:一般先用同樣厚度的情況下每單位面積的價格要少的、幅寬較大、連接少的膜。
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土工膜是柔性材料,必須鋪設在可靠的支持層上,它可以讓土工膜受力均勻。對于堤壩,支持層可采用級配良好的壓實土層,粒徑應根據(jù)膜厚來選擇,對于0.2mm厚的土工膜,支持層的最大粒徑應不大于6mm,不均勻系數(shù)應不小于20。對于堆石壩,支持層可采用混凝土或瀝青混凝土面板斜墻。如果是碾壓式土石壩,由于其壩面平整,又有較大密實度,可不設支持層。對于已建堤壩的防滲加固工程,一般采用垂直鋪塑技術(shù)建造垂直防滲墻。垂直防滲墻是在堤壩地基內(nèi)造孔或開槽,填入透水性極低的材料形成的連續(xù)墻。我國現(xiàn)在用鋪塑技術(shù)已完成多處垂直防滲墻工程。
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修建防滲墻的土工合成材料多采用土工膜、復合土工膜。采用插入土工膜,則膜厚度應不小于0.5mm。在目前技術(shù)條件下,插入深度可以達到約15m,要求地基土中大于5cm的粗顆粒不多于10%,最大顆粒粒徑不大于15cm,否則將超出開槽寬度。對于新建堤壩,采用中央復合土工膜作垂直防滲墻時,其要求與土工膜斜墻防滲相同。但墊層和過渡層在填筑壓實時,應注意不使土工膜損傷。施工時要求堤壩填筑與土工膜心墻同時上升,而且土工膜應做鋸齒形鋪設,以適應堤身的沉陷。
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