淺談土工材料在水庫(kù)除險(xiǎn)加固的應(yīng)用

一、概況　　頓頭坑水庫(kù)位于蕉嶺縣文福鎮(zhèn)，是一座小（二）型水庫(kù)，1974年動(dòng)工，1975年竣工投入運(yùn)行。水庫(kù)集雨面積為3.5平方公里，正常水位為202.3米（假設(shè)高程、下同）、相應(yīng)庫(kù)容為86萬(wàn)m3，壩頂高程為210.74米，壩長(zhǎng)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(shè)計(jì)最大下泄流量為16.4m3/s，壩底左岸設(shè)置有一個(gè)混凝土輸水涵，最大下泄露流量為1.5m3/s，水庫(kù)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(kù)興建時(shí)，由于當(dāng)時(shí)的客觀原因，質(zhì)量差，資料不全，經(jīng)過(guò)運(yùn)行多年發(fā)現(xiàn)，堤身滲漏嚴(yán)重反濾體偏低，設(shè)施不完善，壩前坡沖刷嚴(yán)重，壩后坡多次出現(xiàn)“牛皮漲”等問(wèn)題。　　經(jīng)過(guò)分析比較，診斷為壩體滲漏嚴(yán)重，對(duì)頓頭坑水庫(kù)盡快對(duì)壩體進(jìn)行防滲處理，減少壩體滲流量。保證水庫(kù)安全運(yùn)行，充分發(fā)揮效益，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮更大作用。　　二、防滲處理技術(shù)方案的確定　　總結(jié)土壩壩體的除險(xiǎn)加固方案，一般是進(jìn)行防滲補(bǔ)強(qiáng)，采用方法有加高培厚土壩、鋪設(shè)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(duì)四種方案的運(yùn)用情況、防滲效果、施工速度及工程造價(jià)進(jìn)行比較、分述如下。　　高壓噴射灌漿　　高壓噴射技術(shù)是20世紀(jì)80年代從日本引進(jìn)的，在二十多年的運(yùn)用中，施工工藝不斷完善，施工技術(shù)不斷提高。高壓噴灌成孔率高施工速度快，工程造價(jià)也比較適中，但施工產(chǎn)生廢物較多，環(huán)境污染較大。　　劈裂灌漿　　劈裂灌漿是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的土壩灌漿技術(shù)，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(jià)低，施工設(shè)備簡(jiǎn)便，但施工質(zhì)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(duì)壩坡的穩(wěn)定有利，但土壩特性不穩(wěn)定，還會(huì)產(chǎn)生局部沉陷，比較容易出現(xiàn)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(shù)。　　土工膜防滲　　土工膜是一種新的防滲技術(shù)，土工膜防滲因膜為柔性，能較好地適

鑒于復(fù)合土工膜部分現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)成果合成材料在工程應(yīng)用中具有一定的抗老化能力，故有些國(guó)家的某些文件中對(duì)其使用年限作了較為寬限的規(guī)定，如前蘇聯(lián)BCH07-74《土石壩應(yīng)用聚乙烯防滲結(jié)構(gòu)須知》中規(guī)定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超過(guò)50年的建筑物。奧地利林茨公司發(fā)表的“聚丙烯復(fù)合土工膜土工合成材料的長(zhǎng)期性狀”一文中的結(jié)論寫(xiě)道：“對(duì)聚丙烯的15年以上的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，它們的化學(xué)和生物穩(wěn)定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設(shè)以后沒(méi)有大變化；……可預(yù)期超過(guò)100年的穩(wěn)定性。

應(yīng)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(kù)壩坡的坡比均在1:2以上，因此，邊坡自身穩(wěn)定不成問(wèn)題。　　經(jīng)以上四種方安比較后，根據(jù)頓頭坑水庫(kù)的位于比較邊遠(yuǎn)的山區(qū)，不利于材料運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，同時(shí)，水庫(kù)要保證耕地灌溉和人畜用水，不宜長(zhǎng)時(shí)間的放空庫(kù)容，應(yīng)盡快恢復(fù)水庫(kù)的作用。決定采用土工膜進(jìn)行防滲處理。　　三、工程施工　　壩前坡整治和復(fù)合土工膜的防滲施工　　1、復(fù)合土工膜的裁剪　　復(fù)合土工膜幅寬4米，長(zhǎng)度視現(xiàn)場(chǎng)需要，由生產(chǎn)廠家在廠內(nèi)剪裁好適宜的長(zhǎng)度卷成卷。除錨固端外，其余三邊預(yù)留10cm寬拼接縫帶，以便施工時(shí)膜與膜的拼接。　　2、清基和削坡　　將堤坡上的草皮、樹(shù)根和石尖等全部清除干凈，以免被石尖和樹(shù)根等捅破土工膜，然后按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行削坡，對(duì)局部較松軟的坡面和虧坡斷面進(jìn)行處理，做到坡面平整。　　3、設(shè)粗砂下墊層　　坡面平整后，墊一層粗砂。　　4、復(fù)合土工膜的敷設(shè)　　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(shè)；坡腳平臺(tái)，水平平行壩壩軸線方向滾放鋪設(shè)。鋪開(kāi)后，人工抻平找正。坡面復(fù)合土工膜與坡腳平臺(tái)復(fù)合土工膜在護(hù)坡齒墻以上。鋪設(shè)時(shí)松緊適度，寬裕度約為1.5%，避免應(yīng)力集中，也有利于拼接。鋪設(shè)要求復(fù)合土工膜與粗砂墊層吻合平整，無(wú)凸起褶；坡面轉(zhuǎn)變處，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際放樣剪裁。　　復(fù)合土工膜時(shí)鋪蓋上層鋪設(shè)碎石屑保護(hù)層，以防風(fēng)吹，且能保護(hù)復(fù)合土工膜不被損傷。　　為了防止人為損傷復(fù)合土工膜，禁止方式人員穿硬底鞋或帶釘鞋，禁止往復(fù)合土工膜上扔雜物。　　5、復(fù)合土工膜的拼接　　土工膜的拼接由廠家派技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)完成。拼接設(shè)備為廠家自帶TH—1型雙驅(qū)動(dòng)自行式土工膜焊接機(jī)。正式拼接前，根據(jù)施工氣溫進(jìn)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(lái)檢查其焊接質(zhì)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(zhǎng)木板，以便焊機(jī)在平整的基面上行走，保證焊接質(zhì)量。　　土工膜拼接檢驗(yàn)格后，即進(jìn)行面層土工膜的縫接。縫接也由廠家派出技術(shù)人員完成。布與布的縫接采用手提式封包機(jī)、滌綸線丁字形縫接。縫合面要求松緊適度，縫接平順。　　6、復(fù)合土工膜的錨固　　復(fù)合土工膜的上端錨固。復(fù)合土工膜上端錨固長(zhǎng)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(fù)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(fù)合土工膜的下端錨固。復(fù)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(cè)上。待鋪設(shè)復(fù)合土工膜時(shí)，再將復(fù)合土工膜下端陽(yáng)錨固在該垂直平面上。其錨固方法同上端的錨固。　　7、保護(hù)層的鋪設(shè)在復(fù)合土工膜的上面均勻鋪設(shè)20cm厚砂礫上墊層，平拍實(shí)后鋪設(shè)12cm厚的混凝土預(yù)制板。　　四、結(jié)語(yǔ)　　頓頭坑水庫(kù)從除險(xiǎn)加固后經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行的情況來(lái)看，壩后壩再?zèng)]有出現(xiàn)“牛皮漲”，后坡也沒(méi)有出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)的現(xiàn)象，從而證明了土工膜技術(shù)的可行性