[复合土工膜在马尾湖水库土坝防渗中的应用] 复合土工膜的防渗质量用什么来判断
摘要：利用复合土工膜进行防渗处理，已成为病险库治理的重要措施之一。通过对马尾湖水库大坝防渗中选用复合土工膜作为防渗材料的设计，进一步探讨针对一些特殊结构的土坝坝体的防渗结构设计、稳定分析、复合土工膜的选择、铺设及接缝施工方法。
关键词：复合土工膜；土坝防渗；应用
1基本情况
马尾湖水库位于甘肃省河西走廊中部的高台县罗城乡境内，距高台县城30km，工程区海拔1 300～1 320m，设计总库容为724.62万m3，属于四等小（1）型工程。水库南面与沙漠相接，北靠高罗公路，是罗城灌区一个以灌溉为主兼顾养殖的凹地水库。
水库始建于1947年，于1948年建成并投入运行，经1975年加高培厚坝体，形成现在的规模。水库总占地面积8 457亩，由上、下两库组成，其中上库235万m3，下库489.62万m3，总库容724.62万m3。水库的蓄水主要通过临河渠从黑河引水，由罗城水管所负责管理，有效灌溉面积为2.35万亩。水库主要由引水枢纽、引水渠、水库大坝、腰坝进水闸、输水闸等建筑物组成。
马尾湖水库多年平均引蓄黑河水量900万m3左右，作为罗城灌区的补充水源，为解决2.35万亩耕地的5～6月份“卡脖子旱”发挥了巨大的效益。同时水库发展渔业养殖，其综合效益显著。马尾湖水库对高台县的发展做出了重要贡献。由于受客观条件限制，马尾湖水库建筑材料和施工质量较差，维修管理跟不上，致使工程老化速度加快，损坏日趋严重，已成为病险库。存在的主要问题是：
1.1坝顶超高不满足设计运行要求，存在严重的风浪过顶危害。
1.2上库北坝的上下游坝坡、下库北坝的上下游坝坡、下库西坝的下游坝坡及腰坝的上游坝坡的稳定安全系数均达不到规范要求。
1.3除上库南坝及腰坝外，其它坝段的坝基（主要是粉细砂层）渗流安全不满足要求。
1.4进水闸、腰坝输水闸、下库输水闸、上坝公路桥等建筑物结构破损。
1.5闸门及启闭设备老化，水库管理设施落后等。
由于存在上述问题，马尾湖水库不能安全运行，急需除险加固。
2病害情况及成因分析
2.1病害情况
2.1.1坝前多处出现塌陷。
2.1.2坝顶出现多处塌陷，造成坝面平整度差。
2.1.3在下游坝面浸润线出露高程低，坝面出现多处浸水，导致蠕动而形成凹槽，深达0.10～0.50m，且局部隆起，高度达0.20～0.50m。
2.1.4大坝外坡基本形成沼泽地。经现场测定，坝体最高天然含水量68.40%，最大饱和度大于100%。
2.1.5在坝脚处有集中渗漏点达4处，总渗漏量30L/s，并可见轻微管涌现象。已产生渗漏破坏。
2.2成因分析
经过现场的实地勘察和对所收集到的资料的综合分析，主要由下列成因：
2.2.1由于当地无优质粘土作为坝体填筑材料，只有就地取材，利用亚粘土，砂粘土、亚砂土作为坝体填筑材料，这些土质透水性强，质量差。不符合规范中的坝体对土质的要求。
2.2.2由于受当时客观条件的制约，施工过程中的作业面之间衔接不好，土料铺填掺合不均，碾压不密实，致使坝体的孔隙率较大，碾压质量达不到规范要求。
2.2.3多年以来，由于投入工程运行期检修、整治的费用不足，致使工程年久失修，加上管理方面比较欠缺，导致现在不利的状况。
3对策和措施--防渗处理
3.1防渗方案的选择和设计
通过以上的病害调查和成因分析，结合本工程的建筑材料与施工条件等实际情况和类似工程的处理经验，经过多方案的技术、经济比较，选定采用复合土工膜处理土坝渗漏的整治方案。
马尾湖水库上游坝坡防渗体结构由复合土工膜、保护层及护坡组成，为确保反滤、排水系统始终保持正常工作，对表面防护和复合土工膜的固定采取如下措施。为防复合土工膜被旧坝体无法清除的红柳根刺破，将旧坝体开挖超挖10cm，在复合土工膜下面先铺垫10cm厚的沙壤土，平整后再铺复合土工膜，在复合土工膜上再铺10cm厚的粗砂，20cm厚的碎石，再用30cm厚的干砌块石护坡。在坡顶将复合土工膜埋入坝顶防滑槽内。
3.1.1复合土工膜的基本特征。复合土工膜是一种新颖的工程材料，它是由土工织物、土工膜、土工织物三层组成，积聚了土工织物和土工膜的优点，具有质轻、防渗性能有较好的延展性，适应变形、施工简单，造价低等特点，是一种理想的防渗材料。 根据整治原则，首先将坝坡整形，然后按拟定的防渗结构铺设复合土工膜。选定的复合土工膜为两布一膜，膜厚0.3０mm。
3.1.2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公式：
FS＝tgδ/tgα
式中：FS--安全系数；
δ--上垫层土料与土工膜之间的摩擦角；
α--土工膜铺设坡角。
根据上垫层土料，查资料得tgδ＝0.50。坝体上游坡坡比为1∶3，即tgα＝1/3。 所以，Fs＝1.50＞1.25
通过计算得复合土工膜防渗系统是稳定的，满足要求。
3.2复合土工膜的施工要求
3.2.1复合土工膜的铺设。在土坝上游坝面铺设复合土工膜有两种方式，一种是顺坝轴线方向铺设（顺铺）；另一种是垂直坝轴线方向铺设（横铺），本工程采用的是横铺法。
3.2.2复合土工膜的焊接。为了加快焊接施工进度和提高焊接质量，采用先在平地上拼接焊好后再运到坝面上铺设、焊接，每条焊缝正式施焊前，先用长100cm，宽20cm的复合土工膜料进行试焊，目测缝合格后方可正式施焊，并把目测合格的试焊样品进行拉伸强度检测。本工程采用热熔焊法，搭接缝采用专用焊缝机焊接合格，焊缝搭接宽约10cm。
3.2.3复合土工膜施工要点。①复合土工膜铺设应力求平顺，松紧适度，不得绷拉过紧；复合土工膜应与土面密贴，不留空隙；②相邻复合土工膜块拼接可用搭接或缝接。本工程采用搭接。平地搭接宽度可取30cm；③坡面铺设采用自下而上进行，坡顶、坡脚应以锚固沟或其它可靠方法固定，防止其滑动；④回填时，不得破坏复合土工膜，不得使用重型机械或振动压实。
4结论
本设计已在工程的施工中得到实施，其施工方案和相关的技术要求在施工中均得到了充分的体现，效果良好。