淺談土工材料在水庫除險加固的應用

一、概況　　頓頭坑水庫位于蕉嶺縣文福鎮，是一座小（二）型水庫，1974年動工，1975年竣工投入運行。水庫集雨面積為3.5平方公里，正常水位為202.3米（假設高程、下同）、相應庫容為86萬m3，壩頂高程為210.74米，壩長220米，壩頂寬為3米，前坡坡比為1:2.5、后坡坡比為1:2，泄洪洞底高程為202.3米、寬2米、原設計最大下泄流量為16.4m3/s，壩底左岸設置有一個混凝土輸水涵，最大下泄露流量為1.5m3/s，水庫灌溉耕地1375畝，灌溉水田面積1200畝，受益人口2300人。　　頓頭坑水庫興建時，由于當時的客觀原因，質量差，資料不全，經過運行多年發現，堤身滲漏嚴重反濾體偏低，設施不完善，壩前坡沖刷嚴重，壩后坡多次出現“牛皮漲”等問題。　　經過分析比較，診斷為壩體滲漏嚴重，對頓頭坑水庫盡快對壩體進行防滲處理，減少壩體滲流量。保證水庫安全運行，充分發揮效益，為區域經濟發展發揮更大作用。　　二、防滲處理技術方案的確定　　總結土壩壩體的除險加固方案，一般是進行防滲補強，采用方法有加高培厚土壩、鋪設土工膜、填充灌漿等，但常用方案有：高壓噴射灌漿、劈裂灌漿、混凝土防滲墻、M7.5漿砌石表面層批擋等。　　我們對四種方案的運用情況、防滲效果、施工速度及工程造價進行比較、分述如下。　　高壓噴射灌漿　　高壓噴射技術是20世紀80年代從日本引進的，在二十多年的運用中，施工工藝不斷完善，施工技術不斷提高。高壓噴灌成孔率高施工速度快，工程造價也比較適中，但施工產生廢物較多，環境污染較大。　　劈裂灌漿　　劈裂灌漿是20世紀70年代發展起來的土壩灌漿技術，在土壩壩體防滲加固中收到了較好的效果。劈裂灌漿可就地取材，工程造價低，施工設備簡便，但施工質量難以保證，防滲效果也難以得到保證。　　M7.5漿砌石面層加批擋　　用M7.5漿砌石表面加批擋防滲，雖然是對壩坡的穩定有利，但土壩特性不穩定，還會產生局部沉陷，比較容易出現裂縫，從而降低防滲效果。因此，用M7.5漿砌石表面加批擋防滲通常還需要加上灌漿防滲技術。　　土工膜防滲　　土工膜是一種新的防滲技術，土工膜防滲因膜為柔性，能較好地適

鑒于復合土工膜部分現場觀測成果合成材料在工程應用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些文件中對其使用年限作了較為寬限的規定，如前蘇聯BCH07-74《土石壩應用聚乙烯防滲結構須知》中規定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超過50年的建筑物。奧地利林茨公司發表的“聚丙烯復合土工膜土工合成材料的長期性狀”一文中的結論寫道：“對聚丙烯的15年以上的現場應用經驗表明，它們的化學和生物穩定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設以后沒有大變化；……可預期超過100年的穩定性。

應壩體沉陷、變形且膜的不透水性能好，用于壩體防滲較為理想。由于水庫壩坡的坡比均在1:2以上，因此，邊坡自身穩定不成問題。　　經以上四種方安比較后，根據頓頭坑水庫的位于比較邊遠的山區，不利于材料運輸的實際情況，同時，水庫要保證耕地灌溉和人畜用水，不宜長時間的放空庫容，應盡快恢復水庫的作用。決定采用土工膜進行防滲處理。　　三、工程施工　　壩前坡整治和復合土工膜的防滲施工　　1、復合土工膜的裁剪　　復合土工膜幅寬4米，長度視現場需要，由生產廠家在廠內剪裁好適宜的長度卷成卷。除錨固端外，其余三邊預留10cm寬拼接縫帶，以便施工時膜與膜的拼接。　　2、清基和削坡　　將堤坡上的草皮、樹根和石尖等全部清除干凈，以免被石尖和樹根等捅破土工膜，然后按設計斷面進行削坡，對局部較松軟的坡面和虧坡斷面進行處理，做到坡面平整。　　3、設粗砂下墊層　　坡面平整后，墊一層粗砂。　　4、復合土工膜的敷設　　壩坡土工膜從壩頂至坡腳沿垂直于壩軸線方向緩慢滾放鋪設；坡腳平臺，水平平行壩壩軸線方向滾放鋪設。鋪開后，人工抻平找正。坡面復合土工膜與坡腳平臺復合土工膜在護坡齒墻以上。鋪設時松緊適度，寬裕度約為1.5%，避免應力集中，也有利于拼接。鋪設要求復合土工膜與粗砂墊層吻合平整，無凸起褶；坡面轉變處，在現場實際放樣剪裁。　　復合土工膜時鋪蓋上層鋪設碎石屑保護層，以防風吹，且能保護復合土工膜不被損傷。　　為了防止人為損傷復合土工膜，禁止方式人員穿硬底鞋或帶釘鞋，禁止往復合土工膜上扔雜物。　　5、復合土工膜的拼接　　土工膜的拼接由廠家派技術人員在現場完成。拼接設備為廠家自帶TH—1型雙驅動自行式土工膜焊接機。正式拼接前，根據施工氣溫進行試焊，確定行走速度和施焊溫度。一般掌握行走速度1.5~2m/s，施焊溫度18~22攝氏度。拼接焊縫10cm，焊縫兩道，每道寬10mm，兩道焊縫間有12mm寬的空腔。用此空腔來檢查其焊接質量。　　焊接前必須清除膜面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面干凈。　　施焊前，在拼縫部位的底下墊一條長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質量。　　土工膜拼接檢驗格后，即進行面層土工膜的縫接。縫接也由廠家派出技術人員完成。布與布的縫接采用手提式封包機、滌綸線丁字形縫接。縫合面要求松緊適度，縫接平順。　　6、復合土工膜的錨固　　復合土工膜的上端錨固。復合土工膜上端錨固長度17cm，道德在混凝土齒墻墻基的錨固部位錨定5mm×50mm的氯丁橡膠條帶墊片，然后用5mm×4mm的氯丁橡膠條帶和0.75mm厚的鋼帶做壓片，將復合土工膜用射釘錨固在混凝土齒墻墻基上，釘距15cm，最后用混凝土回填封堵。混凝土厚20cm。　　復合土工膜的下端錨固。復合土工膜下端錨固于堤基垂直防滲的混凝土截水墻頂外側上。待鋪設復合土工膜時，再將復合土工膜下端陽錨固在該垂直平面上。其錨固方法同上端的錨固。　　7、保護層的鋪設在復合土工膜的上面均勻鋪設20cm厚砂礫上墊層，平拍實后鋪設12cm厚的混凝土預制板。　　四、結語　　頓頭坑水庫從除險加固后經過一年運行的情況來看，壩后壩再沒有出現“牛皮漲”，后坡也沒有出現發現濕潤的現象，從而證明了土工膜技術的可行性