坝堤防渗土工膜

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国内外土工膜所用的原材料主要是聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）两种。工程选料时，主要根据以下几个方面来选定合适的土工膜：

①力学特性，上述两种材料制成的土工膜的拉伸强度相差不大。由于土工膜只用于防渗而不作为加筋材料使用，故其拉伸强度不是选材的重要指标。但从另一方面来说，PVC膜因添加有塑化剂，使得其拉伸率比PE膜的大一些，柔性较好，与砂粒接触时可使砂粒嵌入得更深一些而不破裂，从而增加二者之间的摩擦系数。因此，PVC膜与砂之间的摩擦系数明显大于PE膜与砂之间的摩擦系数，摩擦角平均至少大5o ～6o 。这是一个关键性的指标，会影响到膜与土体接触面以及膜与其上保护层之间的抗滑稳定性。增大PE膜摩擦性能的方法有三种：一是采用复合土工膜，因复合土工膜外层的土工织物与土料的摩擦系数较大，接近于PVC膜与土料的摩擦系数。二是对PE膜采用加糙措施，例如在土工膜的光滑表面上压纹或喷涂加糙材料。三是改变水工建筑物的结构，如调整坝坡，加防滑槽或防滑槛等。另外，当PE膜的厚度从0.12mm增加到0.24mm时，其与粗砂的摩擦系数可以增加30%。

②可连接性。土工膜无论出厂时幅有多宽，在实际使用时仍需将其幅与幅之间连接起来，以成为一个整体的防渗膜体。一般PE膜只能用加热熔合的方式连接，而PVC膜除此之外，还可以采用特殊的粘合剂进行粘接。薄型土工膜由于不能用热焊方法连接而必须用粘接法连接，因此只能选用PVC膜。

③经济性。目前两种材料的价格大体相当，一般均在1万元/T左右，而PE膜的比重小于PVC膜的比重，所以同样厚度的情况下每单位面积的价格PE膜要少一些。另外PVC膜出厂时的幅宽一般为1.5～2.0m，PE膜幅宽可达4～4.5m，相应地PE膜的接缝数量就比PVC膜的要少，因而搭接的用量就少一些，现场接缝的工作量也少一些。

由于土工薄膜在工程中可能遇到以上几个问题，因此，要正确设计，精心施工，保证土工膜良好地工作。同时也可根据不同情况在土工薄膜上面或下面，或者上、下两面加以保护，将土工薄膜与针刺土工织物通过挤压、滚压或喷涂等工艺制成整体结构的复合土工薄膜，其土工织物能起到排水排气以及缓冲受力的作用，并能弥补薄膜自身强度之不足，又能改善接触界面的摩擦特性。它与单一土工薄膜相比具有以下优点：①提高了土工薄膜的抗拉、抗撕裂、抗顶破及抗穿刺等力学强度；②在相同应力作用下，伸长率有所减小，模量增大；③趋于各向同性，能避免在物理条件和温度变化时所产生某个方向上的过量收缩和移动；④易于避免下层土体冻融时土工薄膜的损坏；⑤易于压力均布，避免应力局部集中；⑥易于消散土工薄膜与土体接触面上的孔隙水应力及浮托力；⑦改善土工薄膜的摩擦性能，增加其稳定性。因此，复合土工膜改善了薄膜的工程性能，简化施工程序，保证施工质量。目前工程中大多采用复合土工膜作防渗材料。

土工膜是一种柔性防渗材料，具有可靠的防渗功能。防渗是土工合成材料应用最早的，也是目前最为广泛的功能之一。土工膜可用于水库库盘防渗、土石坝的直立防渗墙或倾斜防渗层、闸坝的上游防渗铺盖、混凝土坝的挡水面防渗层、沥青混凝土面板或混凝土面板堆石坝的防渗层、尾矿坝的初期坝防渗层、渠道防渗、污水防渗和危险性废物堆场的封闭等等。土工膜用于水利防渗工程，具有结构简单，施工方便，防渗效果好，节省工程造价，加快工期等显著优点。只要正确设计，精心施工，就可保证安全可靠地运行，宜于在我国大力推广。

土工薄膜是由高分子聚合物制成的透水性甚小的材料，渗透系数一般为10-11～10-12 cm/s，这样低的透水性是一种颇为理想的防渗材料。其在水利防渗工程中可应用于以下几个方面：（1）堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙。（2）透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙。（3）混凝土坝、圬工坝及碾压混凝土坝的防渗体。（4）渠道的衬砌防渗。（5）涵闸水平铺盖防渗。（6）隧道和堤坝内埋管的防渗。（7）施工围堰的防渗。

土工膜作为一种良好的防渗材料，目前在土石坝中，特别是堤防防渗工程中已被广泛地采用，在混凝土坝或碾压式混凝土坝的修补中，作为防渗护面也逐渐增多，其使用量约为土工织物使用量的11%左右。在我国的土坝建设和堤防加固中，作为垂直防渗墙的墙体材料等，被广泛地使用。土工膜的厚度很薄，容易遭破坏，为了有效保护和提高其在坡面上的稳定性，在土工膜与堤身或堤基接触处应加一定厚度的垫层（过渡层）或反滤层，尤其对于膜与粗粒料直接接触的情况。