浅谈土工材料在水库除险加固的应用

浅谈土工材料在水库除险加固的应用

一、概况　　顿头坑水库位于蕉岭县文福镇，是一座小（二）型水库，1974年动工，1975年竣工投入运行。水库集雨面积为3.5平方公里，正常水位为202.3米（假设高程、下同）、相应库容为86万m3，坝顶高程为210.74米，坝长220米，坝顶宽为3米，前坡坡比为1:2.5、后坡坡比为1:2，泄洪洞底高程为202.3米、宽2米、原设计最大下泄流量为16.4m3/s，坝底左岸设置有一个混凝土输水涵，最大下泄露流量为1.5m3/s，水库灌溉耕地1375亩，灌溉水田面积1200亩，受益人口2300人。　　顿头坑水库兴建时，由于当时的客观原因，质量差，资料不全，经过运行多年发现，堤身渗漏严重反滤体偏低，设施不完善，坝前坡冲刷严重，坝后坡多次出现“牛皮涨”等问题。　　经过分析比较，诊断为坝体渗漏严重，对顿头坑水库尽快对坝体进行防渗处理，减少坝体渗流量。保证水库安全运行，充分发挥效益，为区域经济发展发挥更大作用。　　二、防渗处理技术方案的确定　　总结土坝坝体的除险加固方案，一般是进行防渗补强，采用方法有加高培厚土坝、铺设土工膜、填充灌浆等，但常用方案有：高压喷射灌浆、劈裂灌浆、混凝土防渗墙、M7.5浆砌石表面层批挡等。　　我们对四种方案的运用情况、防渗效果、施工速度及工程造价进行比较、分述如下。　　高压喷射灌浆　　高压喷射技术是20世纪80年代从日本引进的，在二十多年的运用中，施工工艺不断完善，施工技术不断提高。高压喷灌成孔率高施工速度快，工程造价也比较适中，但施工产生废物较多，环境污染较大。　　劈裂灌浆　　劈裂灌浆是20世纪70年代发展起来的土坝灌浆技术，在土坝坝体防渗加固中收到了较好的效果。劈裂灌浆可就地取材，工程造价低，施工设备简便，但施工质量难以保证，防渗效果也难以得到保证。　　M7.5浆砌石面层加批挡　　用M7.5浆砌石表面加批挡防渗，虽然是对坝坡的稳定有利，但土坝特性不稳定，还会产生局部沉陷，比较容易出现裂缝，从而降低防渗效果。因此，用M7.5浆砌石表面加批挡防渗通常还需要加上灌浆防渗技术。　　土工膜防渗　　土工膜是一种新的防渗技术，土工膜防渗因膜为柔性，能较好地适

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力，故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明，它们的化学和生物稳定性高；织物的最大损坏是在施工中；铺设以后没有大变化；……可预期超过100年的稳定性。

应坝体沉陷、变形且膜的不透水性能好，用于坝体防渗较为理想。由于水库坝坡的坡比均在1:2以上，因此，边坡自身稳定不成问题。　　经以上四种方安比较后，根据顿头坑水库的位于比较边远的山区，不利于材料运输的实际情况，同时，水库要保证耕地灌溉和人畜用水，不宜长时间的放空库容，应尽快恢复水库的作用。决定采用土工膜进行防渗处理。　　三、工程施工　　坝前坡整治和复合土工膜的防渗施工　　1、复合土工膜的裁剪　　复合土工膜幅宽4米，长度视现场需要，由生产厂家在厂内剪裁好适宜的长度卷成卷。除锚固端外，其余三边预留10cm宽拼接缝带，以便施工时膜与膜的拼接。　　2、清基和削坡　　将堤坡上的草皮、树根和石尖等全部清除干净，以免被石尖和树根等捅破土工膜，然后按设计断面进行削坡，对局部较松软的坡面和亏坡断面进行处理，做到坡面平整。　　3、设粗砂下垫层　　坡面平整后，垫一层粗砂。　　4、复合土工膜的敷设　　坝坡土工膜从坝顶至坡脚沿垂直于坝轴线方向缓慢滚放铺设；坡脚平台，水平平行坝坝轴线方向滚放铺设。铺开后，人工抻平找正。坡面复合土工膜与坡脚平台复合土工膜在护坡齿墙以上。铺设时松紧适度，宽裕度约为1.5%，避免应力集中，也有利于拼接。铺设要求复合土工膜与粗砂垫层吻合平整，无凸起褶；坡面转变处，在现场实际放样剪裁。　　复合土工膜时铺盖上层铺设碎石屑保护层，以防风吹，且能保护复合土工膜不被损伤。　　为了防止人为损伤复合土工膜，禁止方式人员穿硬底鞋或带钉鞋，禁止往复合土工膜上扔杂物。　　5、复合土工膜的拼接　　土工膜的拼接由厂家派技术人员在现场完成。拼接设备为厂家自带TH—1型双驱动自行式土工膜焊接机。正式拼接前，根据施工气温进行试焊，确定行走速度和施焊温度。一般掌握行走速度1.5~2m/s，施焊温度18~22摄氏度。拼接焊缝10cm，焊缝两道，每道宽10mm，两道焊缝间有12mm宽的空腔。用此空腔来检查其焊接质量。　　焊接前必须清除膜面上的砂子、泥土等脏物，保证膜面干净。　　施焊前，在拼缝部位的底下垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量。　　土工膜拼接检验格后，即进行面层土工膜的缝接。缝接也由厂家派出技术人员完成。布与布的缝接采用手提式封包机、涤纶线丁字形缝接。缝合面要求松紧适度，缝接平顺。　　6、复合土工膜的锚固　　复合土工膜的上端锚固。复合土工膜上端锚固长度17cm，道德在混凝土齿墙墙基的锚固部位锚定5mm×50mm的氯丁橡胶条带垫片，然后用5mm×4mm的氯丁橡胶条带和0.75mm厚的钢带做压片，将复合土工膜用射钉锚固在混凝土齿墙墙基上，钉距15cm，最后用混凝土回填封堵。混凝土厚20cm。　　复合土工膜的下端锚固。复合土工膜下端锚固于堤基垂直防渗的混凝土截水墙顶外侧上。待铺设复合土工膜时，再将复合土工膜下端阳锚固在该垂直平面上。其锚固方法同上端的锚固。　　7、保护层的铺设在复合土工膜的上面均匀铺设20cm厚砂砾上垫层，平拍实后铺设12cm厚的混凝土预制板。　　四、结语　　顿头坑水库从除险加固后经过一年运行的情况来看，坝后坝再没有出现“牛皮涨”，后坡也没有出现发现湿润的现象，从而证明了土工膜技术的可行性