2015一級建造師復習資料：土工合成材料的應用

　　土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，它是以人工合成的聚合物如塑料、化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部表層或各層土體之間，發(fā)揮加強或保護土體的作用，土工合成材料可分為土工織物、土工膜、復合型土工合成材料和特種土工合成材料等類型，具有排水和反濾、防滲、土體加筋與加固、防護、隔離與封閉以及包裹等多種功能，還具有重量輕、施工簡易、運輸方便、價格低廉、料源豐富等優(yōu)點，因此，近年來被廣泛應用于各類巖土工程，包括水利水電工程。茜坑水庫土壩由于缺乏工程地質和水文地質資料，我們就防滲土工合成材料的使用一般要求作一些簡要介紹。

　　一、防滲土工合成材料的選型及結構型式

　　用于防滲的主要有土工膜及復合土工膜，后者應用更廣，因為具有綜合性能，更能適應工程的復雜情況，根據使用要求有一布一膜、二布一膜、三布二膜等不同品種，防滲土工膜是一種基本不透水材料。

　　土壩防滲以往主要采用很厚的防滲粘土斜墻或心墻，其厚度可達數米至數十米，使用粘土方量較大，而采用土工織物防滲，厚度就可變得很薄，有的不足1毫米，最厚也只有數毫米，節(jié)約經費，且施工方便，可大大縮短工期。

　　在土壩工程中，土工合成材料防滲包括垂直鋪膜防滲、坡面鋪膜防滲以及水平鋪蓋鋪膜防滲。但對大于50m高水頭擋水建筑物，采用土工織物防滲應經過論證。下面就兩種防滲方法加以說明。

　　1．垂直鋪膜防滲

　　垂直鋪膜防滲是我國近年來新開發(fā)出的一種有效的防滲方法，這種方法具有防滲作用明確、施工速度快、防滲效果顯著和造價比較低的特點，特別適用于已建工程存在嚴重滲漏的情況。使用土工膜垂直防滲方案，必須符合以下條件：①透水層一般在12m以內，或通過努力，開槽深度可以達到16m；②透水層中大于5cm的顆粒含量不超過1%（以重量計），且少量大石塊的最大粒徑不超過15cm，或不超過開槽設備允許的尺寸；③透水層中的水位能滿足泥漿固壁的要求；④當透水層底為巖石硬層時，對防滲要求不很嚴格。

　　采用垂直鋪膜防滲可選用聚乙烯土工膜或復合土工膜，最好選用國家定點生產廠家生產的土工材料，各項性能指標包括其自身的特性指標和與土相互作用的性能指標，后者為與土共同作用時的反應，應模擬實際工作條件，由試驗測定。指標測定試驗主要包括以下項目：物理性指標、力學性指標、水力學指標及耐久性，測試項目應符合規(guī)范，在確定設計指標時，應考慮環(huán)境變化對參數的影響，且測得的各種力學性指標用于設計時，應考慮折減系數，具體參見SL/T255-98《水利水電土工合成材料應用技術規(guī)范》。鋪膜厚度據規(guī)范規(guī)定計算，一般算出膜的厚度都很小，但根據施工的需要和膜的生產過程中由于質量不均勻而可能產生的細小孔洞的緣故，都要有一定安全考慮，一般采用0.5mm左右。

　　2．坡面鋪膜與水平鋪蓋鋪膜防滲

　　坡面鋪膜與水平鋪蓋鋪膜防滲相對于垂直鋪膜防滲比較直接，質量容易保證。坡面鋪膜的選材與垂直鋪膜相同，但一般采用復合膜，壩坡通常采用兩布一膜，鋪蓋可采用一布一膜，采用復合膜原因有：①復合膜的土工織物布可作為坡面的濾層和排水層；②增大土工膜與土之間的摩擦力；③保護土工膜免受機械損壞。

　　坡面鋪膜必須核算坡面上膜的穩(wěn)定性，因此膜與坡面土的摩擦系數十分重要。一般認為土工膜是光面的，而土工織物布是糙面的，通過試驗，土工織物與中粗砂的摩擦力大，故一般坡面采用兩布一膜。坡面防滲結構從上至下有：防護層、上墊層、土工膜層、下墊層、支持層、壩體，防護層的具體要求和作法應符合水利電力部規(guī)范SDJ218-84《碾壓式土石壩設計規(guī)范》的規(guī)定。上下墊層材料應按防滲土工膜及防護層類型及地基條件確定。坡面土工膜鋪設方式可用鋸齒形或臺階形，如有馬道還可成折坡形。坡面土工膜還要驗算坡面抗滑穩(wěn)定安全系數，具體計算如下：F=tan&/tana

　　其中：a為坡面的坡角，&為膜與坡面土的摩擦角，F(xiàn)值應滿足規(guī)范大于1.2的要求。

　　此外，在坡頂還要設順堤方向的固定溝，以固定復合土工膜，當挖好固定溝后，將復合土工膜鋪入溝中，上面填土夯實。堤腳外與水平鋪蓋防滲連成一整體。

　　水平鋪蓋防滲可采用一布一膜，鋪蓋長度為安全計，設計取10倍水頭長度。防滲土工膜在水庫蓄水后，水仍可能進入膜下，置換出部分空氣，并與原膜下的向上水壓力共同作用，使膜飄浮或頂破，故應采用“逆止閥”、盲溝及壓重法等防范措施。

　　土工膜防滲系統(tǒng)都應進行穩(wěn)定性驗算及膜后排滲能力校核，具體計算參照規(guī)范SL/T255-98.

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