5.5.1.3復合土工膜防滲鋪蓋TRANBBS設計
1）復合土工膜的特征
    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）和聚乙烯（PE），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。
    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）鋪膜范圍的確定
   周頭水庫大壩本為心墻壩，但由于垮壩，造成了心墻上部的脫節，為解決上部防滲問題，原來加做了防滲斜墻。根據本次周頭水庫大壩的安全論證分析，為解決因大壩多次滑坡而造成的滲漏弱面及壩基滲漏，在垂直防滲方面采取了基巖帷幕灌漿，接觸面灌漿，沖抓套井回填帷幕及高噴防滲板墻等防滲體形成。上部斜墻部位采用復合土工膜鋪蓋防滲，下與垂直防滲墻相銜接，上至358.0m高程（高于校核洪水位0.97m）。具體位置及工程量見設計圖。
3）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5.5.1.3 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。
4）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TRANBBS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。
（5）復合土工膜防滲體施工TRANBBS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5.5.3.2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

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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。

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