1 復合土工膜的特征
糙面防滲膜 復合土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。目前，國內外防滲應用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，它們是一種高分子化學柔性材料，比重較小，延伸性較強，適應變形能力高，。耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。其主要機理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道，以其較大的抗拉強度和延伸率承受水壓和適應壩體變形；而無紡布亦是一種高分子短纖維化學材料，通過針刺或熱粘成形，具有較高的抗拉強度和延伸性，它與塑料薄膜結合后，不僅增大了塑料薄膜的抗拉強度和抗穿刺能力，而且由于無紡布表面粗糙，增大了接觸面的摩擦系數，有利于復合土工膜及保護層的穩定。同時，它們對細菌和化學作用有較好的耐侵蝕性，不怕酸、堿、鹽類的侵蝕。 現在又有種新型的復合土工膜--經編復合土工膜。經編復合土工膜以合成纖維（或玻璃纖維）為增強材料，通過與復合土工膜復合而成的新型土工材料。經編復合土工膜不同于一般復合土工膜。其最大特點是經線與緯線的交叉點不彎曲，各自處于平直狀態。用捆綁線將兩者捆扎牢固，可全面較均勻同步，承受外力，分布應力，且當施加的外力撕裂材料的瞬時，紗線會沿初裂口擁集，增加抗撕裂強度。經編復合時，即利用經編捆綁線在經，緯紗與短纖針刺非織防水土工布的纖維層間反復穿行，使三者編結為一體。因而經編復合土工膜既具有高抗拉強度，低延伸率的特點，又兼有復合土工膜的防水性能。因此經編復合土工膜是一種具在加筋增強、隔離、防護作用的防滲材料。它是當今國際上高水平的應用土工復合材料。 復合土工膜的使用年限問題，主要是由塑料薄膜是否失去防滲隔水作用而定，據蘇聯國家標準規定，水工用的厚度為0.2m的加穩定劑的聚乙烯薄膜，在清水條件下工作年限可達40~50年，在污水條件下工作年限為30~40年。因此復合土工膜的使用年限足以滿足大壩防滲要求的使用年限。
2 復合土工膜的選型
目前，國內生產土工膜的廠家比較多，產品規格也五花八門，有一布一膜，一布二膜，二布一膜，二布二膜及多布多膜,等。型號有200g/m2~1000g/m2等，亦可由用戶根據自己的實際情況提出要求，由廠家根據要求單獨生產。表5.5.3.1列出了湖南維尼綸廠所生產的部分產品的主要性能指標，供設計時參考選用。 表產品主要性能表 型號規格 指標 項目 WCS—1 WCS—2 WCS—3 WCD—1 WCD—2 一布一膜復合土工膜 二布一膜復合土工膜 220 500 600 300 500 單位面積質量偏 差度(%)≤ 一等品 6.5 5.0 5.0 6.5 5.0 合格品 9.0 8.0 7.0 8.5 8.0 厚度(mm≥) 一等品 0.30 1.40 2.50 0.40 1.75 合格品 0.25 1.30 2.40 0.35 1.65 縱橫向狹條抗拉 強度(N/om) ≥ 一等品 70 300 450 110 400 合格品 圓球頂破強度 (N) ≥ 一等品 200 500 900 200 900 合格品 抗滲強度(Mpa) 一等品 0.4Mpa水壓 不滲水 0.7 Mpa水壓 不滲水 0.7 Mpa水壓 不滲水 0.4Mpa水壓 不滲水 0.7 Mpa水壓 不滲水 合格品 外觀 一等品 布面平整、無破洞、布面與膜粘合緊密、無分層現象 合格品 根據表5.5.1.3的產品主要性能，結合周頭水庫的具體情況設計采用WCD——1型二布一膜的復合土工膜，其規格為300g/m2，幅寬1.9m。
3 復合土工膜防滲體設計
復合土工膜防滲體結構由基面、復合土工膜、保護層、塊石（或砼）護坡共四層組成（如下圖5.5.4.1），現將各層設計分述如下： 復合土工膜防滲結構體剖面圖（單位：mm） ①鋪膜基面設計（即壩殼表面處理要求） 為防止復合土工膜上鋪填土層順其表面滑動，增加保護層（包括護面）的穩定性，將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺階段，每級高差為0.3m，水平寬根據坡比而定，斜坡設計為1 : 1.0（如圖5.5.1.3）所示，開挖成形后，將表面的磚、石塊及*根樹等清除干凈，并用拍板將表面打緊，平整。 ②復合土工膜設計 根據表5.5.1.3的產品主要特能，結合周頭水庫的具體情況，設計選用WCD-1型二布一膜的復合土工膜。 ③保護層設計 復合土工膜的防滲效果取決于施工中和運行過程中塑料膜的完好程度，為了防止人畜踐踏，動植物破壞以及減少光熱作用，由于它們是高分子化纖聚合物，故應特別避免陽光的直接照射，所以復合土工膜上應鋪保護層。 保護層的顆粒直徑不能太大，否則會刺破復合土工膜，一般對保護層的顆粒直徑大小要按下式進行近似估算。 式中：d——保護層土料的最大顆粒直徑； k——安全系數，本工程取k=5； [σ]——復合土工膜的抗拉允許強度[σ]=5.5Mpa； p——承受最大水頭，取P=0.1Mpa； ——復合土工膜厚度，取 =0.2mm（為塑膜厚度）。 將上述各數據代入上式得： 為了安全起見，要求實際土料最大顆粒直徑d不大于6mm，故本工程采用篩制的粉質粘土，其它要求與壩體土料填筑要求一樣。保護層取200mm，下面100mm用篩制土，上面100mm用非篩制土。對非篩制土，應挑出較大石塊等其它雜物。 ④護面設計 因為壩坡面是擋水建筑物，要承受風浪壓力，所以必須要有護面措施，本工程設計采用干砌大塊石護面。 護面塊石必須堅硬、密實、能長期耐風化，并有一定有重量個體，能夠承受風浪壓力及水流沖刷力的作用。 護面塊石的重量及Q及護面厚度參照《堤防工程設計規范》GB50286—98）中附錄D.3的方法確定。計算公式： 式中：Q——主要護面層護面塊石個體質量（t） rb——人工塊石的重度（KN/m3） rb=24KN/m3 r——水的重度 r=10KN/m3 H——設計坡高 H= KD——穩定系數，KD=5.5 t——塊石護面層厚度 n——護面塊石層數n=1 c——系數 c=1.4 m——斜坡坡度 經計算：Q=48kg，t=0.29m，取干砌塊石護面厚度t=0.3m。 為防止風浪水流將壩殼保護層粘土顆粒帶走，在塊石護面下鋪設厚度為0.1m的碎石（砂礫石）作墊層兼反濾層。
4 復合土工膜防滲體施工技術要求
①工藝流程 周頭水庫大壩復合土工膜防滲采取邊挖、邊鋪、邊夯、邊護的區段循環作業，其施工工藝流程見圖5.5.3.2 圖土工膜防滲施工流程圖 ②基面清理 基面一定在按設計要求清理好，這是確保防滲效果的關鍵，特別是對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實平整。 ③復合土工膜鋪設 鋪膜時，一定要由上下而上鋪設。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊，但不宜將膜拉得過緊，一般要略松一點，但不能在膜底留有氣泡。因為土工膜比較薄且很輕，鋪好以后，在未鋪好保護層以前，極易被風吹動，所以一次鋪膜面積不宜達大，最好邊鋪膜邊蓋保護層土料。 根據廠家提供資料，復合土工膜幅寬1.0~1.9m，本工程選用1.9m幅寬，以減少接頭用料。接頭有熱粘、膠粘、搭接等方法，本工程設計采用膠粘，接縫寬50mm。 若發現土工膜的刺破或撕破之處，一定要用三倍于破損面積的土工膜膠粘貼補好。 ④保護層及護面 靠土工膜10cm厚的保護層土料一定要過篩，不允許有粒徑大于6mm以上顆粒，否則易刺破土工膜。保護層土料一定要用夯打密實，保證干容重在1.5以上，并隨時取樣檢驗。回填保護層及砌筑塊石護面時，一定要輕放，以免撞破土工膜。在塊石護面下面，應鋪填100mm厚的碎石或礫石墊層，以防止因水位變化，風浪等因素的影響而淘刷土料保護層。干砌塊石采取人工掛線鋪砌，石塊應緊密嵌固，面層塊石個體重量應大于48kg，所有空隙均用小塊石充填。 ⑤周邊接界處理 周邊接界處理的要求是將復合土工膜與周邊土體聯結緊密，封堵滲流入口，截斷側向的滲漏路徑，防止滲水進入土工膜底面，形成水泡，在庫水位下降時脹破土工膜。因此周邊接界一定要挖截水槽，并將土工膜埋入槽內。具體布置見設計圖。 說起復合土工膜必須強調國家的技術標準：GB/T17642-1998 ，國家標準對各種規格復合土工膜有具體的參數要求。按照工藝區別來說復合土工膜主要有熱復合法復合土工膜和淋膜法復合土工膜之分。
復合土工膜是廣義名稱
復合土工膜是廣義名稱：用無紡土工布、編織土工布布或者機織土工布與聚乙烯復合，用熱復合法或者聚乙烯PE膜直接淋膜都可以稱為復合土工膜。復合土工布和復合土工膜有些產品是叫法不同，所指的產品卻是相同的。由于土工布是新興材料對于名稱沒有規范的稱呼，所以造成了土工膜定義的混亂和不規范。最近印度開發黃麻土工布--嚴格意義上說所有的用在土木工程上的膜類狀材料都可以統稱為土工膜，所謂復合土工膜就是將兩種材質結合或者連接在一起使用有隔離防滲作用的復合材質的土工膜。
復合土工膜施工方法
復合土工膜在運輸過程中不要拖拉、硬拽，避免尖銳物刺傷。 1、 應從底部向高位延伸，不要拉得太緊，應留有1.50%的余幅，以備局部下沉拉伸。考慮到本工程的實際情況，邊坡采取從上到下的鋪設順序； 2、 相鄰兩幅的縱向接頭不應在一條水平線上，應相互錯開1m以上； 3、縱向接頭應距離壩腳、彎腳處1.50m以上，應設在平面上； 4、先邊坡后場底； 5、邊坡鋪設時，展膜方向應基本平行于最大坡度線。
復合土工膜的鋪設
1. 鋪設復合土工膜前應由土建工程相應的合格驗收證明文件。 2. 復合土工膜裁切之前，應該準確丈量其相關尺寸，然后按實際裁切，一般不宜按圖示尺寸裁切，應逐片編號，詳細記錄在專用表格上。 3. 鋪設復合土工膜時應力求焊縫最少，在保證質量的前提下，盡量節約原材料。同時也容易保證質量。 4. 膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小于10cm，通常就使焊縫排列方向平行于最大坡度，即沿坡度方向排列。 5. 通常在拐角及畸形地段，應是接縫長度盡量減短。除特殊要求外，在坡度大于1：6的斜坡上距頂坡或應力集中區域1.5米范圍內，盡量不設焊縫。 6. 復合土工膜在鋪設中，應避免產生人為褶皺，溫度較低時，應盡量拉緊，鋪平。 7. 復合土工膜鋪設完成后，應盡量減少在膜面上行走、搬動工具等，凡能對防滲膜造成危害的物件，均不應放在膜上或攜帶在膜上行走，以免對膜造成意外損傷。
1 復合土工膜的特征
糙面防滲膜
復合土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布復合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。目前，國內外防滲應用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，它們是一種高分子化學柔性材料，比重較小，延伸性較強，適應變形能力高，。耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。其主要機理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道，以其較大的抗拉強度和延伸率承受水壓和適應壩體變形；而無紡布亦是一種高分子短纖維化學材料，通過針刺或熱粘成形，具有較高的抗拉強度和延伸性，它與塑料薄膜結合后，不僅增大了塑料薄膜的抗拉強度和抗穿刺能力，而且由于無紡布表面粗糙，增大了接觸面的摩擦系數，有利于復合土工膜及保護層的穩定。同時，它們對細菌和化學作用有較好的耐侵蝕性，不怕酸、堿、鹽類的侵蝕。
現在又有種新型的復合土工膜--經編復合土工膜。經編復合土工膜以合成纖維（或玻璃纖維）為增強材料，通過與復合土工膜復合而成的新型土工材料。經編復合土工膜不同于一般復合土工膜。其最大特點是經線與緯線的交叉點不彎曲，各自處于平直狀態。用捆綁線將兩者捆扎牢固，可全面較均勻同步，承受外力，分布應力，且當施加的外力撕裂材料的瞬時，紗線會沿初裂口擁集，增加抗撕裂強度。經編復合時，即利用經編捆綁線在經，緯紗與短纖針刺非織防水土工布的纖維層間反復穿行，使三者編結為一體。因而經編復合土工膜既具有高抗拉強度，低延伸率的特點，又兼有復合土工膜的防水性能。因此經編復合土工膜是一種具在加筋增強、隔離、防護作用的防滲材料。它是當今國際上高水平的應用土工復合材料。
復合土工膜的使用年限問題，主要是由塑料薄膜是否失去防滲隔水作用而定，據蘇聯國家標準規定，水工用的厚度為0.2m的加穩定劑的聚乙烯薄膜，在清水條件下工作年限可達40~50年，在污水條件下工作年限為30~40年。因此復合土工膜的使用年限足以滿足大壩防滲要求的使用年限。
2 復合土工膜的選型
目前，國內生產土工膜的廠家比較多，產品規格也五花八門，有一布一膜，一布二膜，二布一膜，二布二膜及多布多膜,等。型號有200g/m2~1000g/m2等，亦可由用戶根據自己的實際情況提出要求，由廠家根據要求單獨生產。表5.5.3.1列出了湖南維尼綸廠所生產的部分產品的主要性能指標，供設計時參考選用。
表產品主要性能表
型號規格
指標
項目 WCS—1 WCS—2 WCS—3 WCD—1 WCD—2
一布一膜復合土工膜 二布一膜復合土工膜
220 500 600 300 500
單位面積質量偏
差度(%)≤ 一等品 6.5 5.0 5.0 6.5 5.0
合格品 9.0 8.0 7.0 8.5 8.0
厚度(mm≥) 一等品 0.30 1.40 2.50 0.40 1.75
合格品 0.25 1.30 2.40 0.35 1.65
縱橫向狹條抗拉
強度(N/om) ≥ 一等品 70 300 450 110 400
合格品
圓球頂破強度
(N) ≥ 一等品 200 500 900 200 900
合格品
抗滲強度(Mpa) 一等品 0.4Mpa水壓
不滲水 0.7 Mpa水壓
不滲水 0.7 Mpa水壓
不滲水 0.4Mpa水壓
不滲水 0.7 Mpa水壓
不滲水
合格品
外觀 一等品 布面平整、無破洞、布面與膜粘合緊密、無分層現象
合格品
根據表5.5.1.3的產品主要性能，結合周頭水庫的具體情況設計采用WCD——1型二布一膜的復合土工膜，其規格為300g/m2，幅寬1.9m。
3 復合土工膜防滲體設計
復合土工膜防滲體結構由基面、復合土工膜、保護層、塊石（或砼）護坡共四層組成（如下圖5.5.4.1），現將各層設計分述如下：
復合土工膜防滲結構體剖面圖（單位：mm）
①鋪膜基面設計（即壩殼表面處理要求）
為防止復合土工膜上鋪填土層順其表面滑動，增加保護層（包括護面）的穩定性，將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺階段，每級高差為0.3m，水平寬根據坡比而定，斜坡設計為1 : 1.0（如圖5.5.1.3）所示，開挖成形后，將表面的磚、石塊及*根樹等清除干凈，并用拍板將表面打緊，平整。
②復合土工膜設計
根據表5.5.1.3的產品主要特能，結合周頭水庫的具體情況，設計選用WCD-1型二布一膜的復合土工膜。
③保護層設計
復合土工膜的防滲效果取決于施工中和運行過程中塑料膜的完好程度，為了防止人畜踐踏，動植物破壞以及減少光熱作用，由于它們是高分子化纖聚合物，故應特別避免陽光的直接照射，所以復合土工膜上應鋪保護層。
保護層的顆粒直徑不能太大，否則會刺破復合土工膜，一般對保護層的顆粒直徑大小要按下式進行近似估算。
式中：d——保護層土料的最大顆粒直徑；
k——安全系數，本工程取k=5；
[σ]——復合土工膜的抗拉允許強度[σ]=5.5Mpa；
p——承受最大水頭，取P=0.1Mpa；
——復合土工膜厚度，取 =0.2mm（為塑膜厚度）。
將上述各數據代入上式得：
為了安全起見，要求實際土料最大顆粒直徑d不大于6mm，故本工程采用篩制的粉質粘土，其它要求與壩體土料填筑要求一樣。保護層取200mm，下面100mm用篩制土，上面100mm用非篩制土。對非篩制土，應挑出較大石塊等其它雜物。
④護面設計
因為壩坡面是擋水建筑物，要承受風浪壓力，所以必須要有護面措施，本工程設計采用干砌大塊石護面。
護面塊石必須堅硬、密實、能長期耐風化，并有一定有重量個體，能夠承受風浪壓力及水流沖刷力的作用。
護面塊石的重量及Q及護面厚度參照《堤防工程設計規范》GB50286—98）中附錄D.3的方法確定。計算公式：
式中：Q——主要護面層護面塊石個體質量（t）
rb——人工塊石的重度（KN/m3） rb=24KN/m3
r——水的重度 r=10KN/m3
H——設計坡高 H=
KD——穩定系數，KD=5.5
t——塊石護面層厚度
n——護面塊石層數n=1
c——系數 c=1.4
m——斜坡坡度
經計算：Q=48kg，t=0.29m，取干砌塊石護面厚度t=0.3m。
為防止風浪水流將壩殼保護層粘土顆粒帶走，在塊石護面下鋪設厚度為0.1m的碎石（砂礫石）作墊層兼反濾層。
4 復合土工膜防滲體施工技術要求
①工藝流程
周頭水庫大壩復合土工膜防滲采取邊挖、邊鋪、邊夯、邊護的區段循環作業，其施工工藝流程見圖5.5.3.2
圖土工膜防滲施工流程圖
②基面清理
基面一定在按設計要求清理好，這是確保防滲效果的關鍵，特別是對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實平整。
③復合土工膜鋪設
鋪膜時，一定要由上下而上鋪設。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊，但不宜將膜拉得過緊，一般要略松一點，但不能在膜底留有氣泡。因為土工膜比較薄且很輕，鋪好以后，在未鋪好保護層以前，極易被風吹動，所以一次鋪膜面積不宜達大，最好邊鋪膜邊蓋保護層土料。
根據廠家提供資料，復合土工膜幅寬1.0~1.9m，本工程選用1.9m幅寬，以減少接頭用料。接頭有熱粘、膠粘、搭接等方法，本工程設計采用膠粘，接縫寬50mm。
若發現土工膜的刺破或撕破之處，一定要用三倍于破損面積的土工膜膠粘貼補好。
④保護層及護面
靠土工膜10cm厚的保護層土料一定要過篩，不允許有粒徑大于6mm以上顆粒，否則易刺破土工膜。保護層土料一定要用夯打密實，保證干容重在1.5以上，并隨時取樣檢驗。回填保護層及砌筑塊石護面時，一定要輕放，以免撞破土工膜。在塊石護面下面，應鋪填100mm厚的碎石或礫石墊層，以防止因水位變化，風浪等因素的影響而淘刷土料保護層。干砌塊石采取人工掛線鋪砌，石塊應緊密嵌固，面層塊石個體重量應大于48kg，所有空隙均用小塊石充填。
⑤周邊接界處理
周邊接界處理的要求是將復合土工膜與周邊土體聯結緊密，封堵滲流入口，截斷側向的滲漏路徑，防止滲水進入土工膜底面，形成水泡，在庫水位下降時脹破土工膜。因此周邊接界一定要挖截水槽，并將土工膜埋入槽內。具體布置見設計圖。
說起復合土工膜必須強調國家的技術標準：GB/T17642-1998 ，國家標準對各種規格復合土工膜有具體的參數要求。按照工藝區別來說復合土工膜主要有熱復合法復合土工膜和淋膜法復合土工膜之分。
復合土工膜是廣義名稱
復合土工膜是廣義名稱：用無紡土工布、編織土工布布或者機織土工布與聚乙烯復合，用熱復合法或者聚乙烯PE膜直接淋膜都可以稱為復合土工膜。復合土工布和復合土工膜有些產品是叫法不同，所指的產品卻是相同的。由于土工布是新興材料對于名稱沒有規范的稱呼，所以造成了土工膜定義的混亂和不規范。最近印度開發黃麻土工布--嚴格意義上說所有的用在土木工程上的膜類狀材料都可以統稱為土工膜，所謂復合土工膜就是將兩種材質結合或者連接在一起使用有隔離防滲作用的復合材質的土工膜。
復合土工膜施工方法
復合土工膜在運輸過程中不要拖拉、硬拽，避免尖銳物刺傷。
1、 應從底部向高位延伸，不要拉得太緊，應留有1.50%的余幅，以備局部下沉拉伸。考慮到本工程的實際情況，邊坡采取從上到下的鋪設順序；
2、 相鄰兩幅的縱向接頭不應在一條水平線上，應相互錯開1m以上；
3、縱向接頭應距離壩腳、彎腳處1.50m以上，應設在平面上；
4、先邊坡后場底；
5、邊坡鋪設時，展膜方向應基本平行于最大坡度線。
復合土工膜的鋪設
1. 鋪設復合土工膜前應由土建工程相應的合格驗收證明文件。
2. 復合土工膜裁切之前，應該準確丈量其相關尺寸，然后按實際裁切，一般不宜按圖示尺寸裁切，應逐片編號，詳細記錄在專用表格上。
3. 鋪設復合土工膜時應力求焊縫最少，在保證質量的前提下，盡量節約原材料。同時也容易保證質量。
4. 膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小于10cm，通常就使焊縫排列方向平行于最大坡度，即沿坡度方向排列。
5. 通常在拐角及畸形地段，應是接縫長度盡量減短。除特殊要求外，在坡度大于1：6的斜坡上距頂坡或應力集中區域1.5米范圍內，盡量不設焊縫。
6. 復合土工膜在鋪設中，應避免產生人為褶皺，溫度較低時，應盡量拉緊，鋪平。
7. 復合土工膜鋪設完成后，應盡量減少在膜面上行走、搬動工具等，凡能對防滲膜造成危害的物件，均不應放在膜上或攜帶在膜上行走，以免對膜造成意外損傷。
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