2015年一級(jí)建造師復(fù)習(xí)資料：防滲土工合成材料的選型

　　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(chǎn)品，置于土體內(nèi)部表層或各層土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用，土工合成材料可分為土工織物、土工膜、復(fù)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(hù)、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(yùn)輸方便、價(jià)格低廉、料源豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來被廣泛應(yīng)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(zhì)和水文地質(zhì)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(jié)構(gòu)型式

　　用于防滲的主要有土工膜及復(fù)合土工膜，后者應(yīng)用更廣，因?yàn)榫哂芯C合性能，更能適應(yīng)工程的復(fù)雜情況，根據(jù)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(dá)數(shù)米至數(shù)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(shù)毫米，節(jié)約經(jīng)費(fèi)，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(duì)大于50m高水頭擋水建筑物，采用土工織物防滲應(yīng)經(jīng)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(jià)比較低的特點(diǎn)，特別適用于已建工程存在嚴(yán)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(nèi)，或通過努力，開槽深度可以達(dá)到16m；②透水層中大于5cm的顆粒含量不超過1%（以重量計(jì)），且少量大石塊的最大粒徑不超過15cm，或不超過開槽設(shè)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(dāng)透水層底為巖石硬層時(shí)，對(duì)防滲要求不很嚴(yán)格。

　　采用垂直鋪膜防滲可選用聚乙烯土工膜或復(fù)合土工膜，最好選用國家定點(diǎn)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的土工材料，各項(xiàng)性能指標(biāo)包括其自身的特性指標(biāo)和與土相互作用的性能指標(biāo)，后者為與土共同作用時(shí)的反應(yīng)，應(yīng)模擬實(shí)際工作條件，由試驗(yàn)測定。指標(biāo)測定試驗(yàn)主要包括以下項(xiàng)目：物理性指標(biāo)、力學(xué)性指標(biāo)、水力學(xué)指標(biāo)及耐久性，測試項(xiàng)目應(yīng)符合規(guī)范，在確定設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)考慮環(huán)境變化對(duì)參數(shù)的影響，且測得的各種力學(xué)性指標(biāo)用于設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮折減系數(shù)，具體參見SL/T255-98《水利水電土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》。鋪膜厚度據(jù)規(guī)范規(guī)定計(jì)算，一般算出膜的厚度都很小，但根據(jù)施工的需要和膜的生產(chǎn)過程中由于質(zhì)量不均勻而可能產(chǎn)生的細(xì)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(duì)于垂直鋪膜防滲比較直接，質(zhì)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(fù)合膜，壩坡通常采用兩布一膜，鋪蓋可采用一布一膜，采用復(fù)合膜原因有：①復(fù)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(hù)土工膜免受機(jī)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(shù)十分重要。一般認(rèn)為土工膜是光面的，而土工織物布是糙面的，通過試驗(yàn)，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(jié)構(gòu)從上至下有：防護(hù)層、上墊層、土工膜層、下墊層、支持層、壩體，防護(hù)層的具體要求和作法應(yīng)符合水利電力部規(guī)范SDJ218-84《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。上下墊層材料應(yīng)按防滲土工膜及防護(hù)層類型及地基條件確定。坡面土工膜鋪設(shè)方式可用鋸齒形或臺(tái)階形，如有馬道還可成折坡形。坡面土工膜還要驗(yàn)算坡面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，具體計(jì)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(yīng)滿足規(guī)范大于1.2的要求。

　　此外，在坡頂還要設(shè)順堤方向的固定溝，以固定復(fù)合土工膜，當(dāng)挖好固定溝后，將復(fù)合土工膜鋪入溝中，上面填土夯實(shí)。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(jì)，設(shè)計(jì)取10倍水頭長度。防滲土工膜在水庫蓄水后，水仍可能進(jìn)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(yīng)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(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算及膜后排滲能力校核，具體計(jì)算參照規(guī)范SL/T255-98.

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