复合土工膜在水库除险加固工程中的应用

概况
二坝水库位于甘肃省张掖市甘州城东约18km的碱滩镇境内，地处山丹河下游。水库总库容400万m3，兴利库容368万m3，是一座以农业灌溉为主，兼有防洪、旅游、水产养殖等功能的综合水库。水库于1958年建成，主坝为均质土坝。水库主坝长1140m，坝顶宽度3.0～4.0m，坝顶高程为1495.00m，正常蓄水位1491.30m，坝底高程为1487.55～1488.80m，大坝内坡比1:3～1：4.5，马道高程1493.00m，宽1.5m，后坝坡坡比1:2。受当时建设环境及客观条件限制，坝前库底没有铺盖防渗，施工中未对水库坝基进行防渗处理，坝体夯填不密实，坝后也未做排水体，防渗效果较差，坝后常年渗流，高水位时曾出现管涌。
2002年，经水库大坝安全鉴定委员会鉴定，坝坡渗透坡降大于允许渗透坡降，坝坡渗流不稳定，需对坝体进行防渗处理。
2. 除险加固设计方案的选择
通过多方案经济、技术比较，结合本工程的坝体材料与施工条件等实际情况和类似工程的处理经验，设计选定采用复合土工膜处理土坝渗漏的整治方案。设计对主坝坝顶至坝脚进行复合土工膜防渗处理，坝前库底25m范围内铺设复合土工膜铺盖。铺盖前端开挖齿槽，将复合土工膜嵌入齿槽，坝顶开槽后将复合土工膜嵌入原坝体中，坝体与溢洪道、输水洞连接处将复合土工膜与建筑物混凝土连接，形成半封闭的不透水防渗结构体。加固后坝顶高程为1495.00m，坝顶宽4.0m，前坝坡为1：3～1：4.5，在前坝坡1493.00m高程处设1.5m宽的马道兼作人行道，后坝坡坡比1：2。
3. 复合土工膜防渗结构设计
3.1. 复合土工膜规格选择
复合土工膜规格的选择与下垫层平整度、材料允许拉应力、材料弹性模量、铺设范围内的最大水头及覆盖层最大粒径等有关，土工膜厚度设计除应考虑主要由水压力要求的强度外，尚应考虑暴露、埋压、气候、使用寿命等应用条件，并按国家现行有关标准的规定确定设计厚度及实际厚度。本工程经综合分析计算，坝坡防渗层采用规格为200g/0.3mm/200g的针刺短线涤纶两布一膜(PE膜)，库底铺盖防渗层采用规格为150g/0.25mm针刺短线涤纶一布一膜(PE膜)，幅宽均为4m。。
3.2. 复合土工膜防渗体结构层设计
复合土工膜防渗结构自上而下依次为防护层、上垫层、防渗层、下垫层、支持层，由于坝体和库底土层为细粒土，整平夯实后可直接铺设土工膜，因此不再设下垫层。上垫层和防护层针对不同部位作了不同处理。坝体马道（1493.00m）以下，上垫层采用平均厚度20cm厚的砂砾石，满足防滤要求，防护层采用30cm厚的干砌石护面。马道以上，上垫层采用5cm厚的砂浆，防护层采用6cm厚的混凝土预制板护面。库底铺盖在复合土工膜上直接覆盖60～80cm压实细粒土作为保护层。
3.3. 复合土工膜防渗系统稳定复核
由于复合土工膜与土石介质间的摩擦系数及土石介质间的摩擦系数将影响防渗体的稳定，必须复核复合土工膜与坝坡、复合土工膜与保护层的抗滑稳定性。
复合土工膜稳定性验算根据公式K＝f/tgα计算抗滑稳定安全系数。
K：抗滑稳定安全系数；
f：上垫层与土工膜之间的摩擦系数；
α：坝坡坡角。
根据上垫层土料，查资料得f＝0.45。
坝体上游坡坡比为1：3，即tgα＝1/3
通过计算得复合土工膜防渗系统是稳定的，满足要求，设计中在高程1491.90m、1490.80m、1489.70m、1488.60m分别设置了防滑槽，防滑槽间距3.3m，深度0.25m。
3.4. 库底铺盖埋铺设计
坝前25m范围内铺设规格为150g/0.25mm的复合土工膜(PE膜)铺盖，在距坝脚25m的库底，开挖一防渗齿槽，槽深1.5m，开挖边坡1：1，口宽3m，将复合土工膜嵌入槽内，并用壤土夯填。
3.5. 复合土工膜与水库输水洞和溢洪道周边的连接
复合土工膜防渗斜墙与水库输水洞和溢洪道刚性建筑物的连接，要求连接严密、牢靠，留有伸缩余量，防止因建筑物沉陷而使复合土工膜破坏。输水洞和溢洪道导流墙浇筑为直立墙，复合土工膜与混凝土连接时，首先在砼面上间隔20cm打孔，安装膨胀螺栓，沿连接长度通长安装一条厚5mm宽10cm橡皮，再将复合土工膜折叠3层打眼穿入螺栓，然后再用一层橡皮、钢压条通过膨胀螺栓将复合土工膜固定。为防止螺栓、压条锈蚀，在螺栓和钢板压条上刷三层防锈漆。 分享到： 更多
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