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摘要：本文论述了土工膜的发展历史及应用现状，以王快水库坝前短铺盖防渗处理中复合土工膜的应用为例，阐述了土工膜防渗性能的显著性，并对其应用前景进行展望。
关键词：土工膜；防渗；水利工程
中图分类号：TV文献标识码： A
一、土工膜的产生及应用情况
土工膜是一种新型的工程材料，具有质轻、强度高、伸长率大、防渗性能好、适应变形能力强、施工简便、易于保证质量、造价低廉等优点，因而广泛地应用于水利工程上。寻求提高利用有限的水利资源，减少输水、蓄水工程的渗漏损失，采用土工膜解决防渗问题不失为一良策。在水利工程建设中防渗的传统做法是利用塑料沥青处理渗漏，进入九十年代，随着土工合成材料技术的发展，土工膜逐渐得以研究开发和广泛地应用于各种防渗工程。目前我省已在渠道、水库、河道、拦蓄、防洪渡汛等工程上，普遍应用土工膜防渗，并收到了良好的经济效益及技术效果。
二、材料性能
土工膜视其种类不同性能差异较大。
（1）物理性能指标
①单位面积质量， 指1m2土工膜的质量， 单位为g/m2。它是土工膜的一个重要指标。土工膜的单价与单位面积质量大致成正比，其力学强度随质量增大而提高。
②厚度，指土工膜在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离，单位为mm。
（2）力学性能指标，针对土工膜在设计和施工中所受荷载性质不同，其力学强度指标分为下列几种：抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。在上述众多力学指标中，最基本的是抗拉强度。
（3）水力性能指标，主要为渗透系数或抗渗强度，是土工膜很重要的水力特性指标，反映土工膜的抗渗透能力。其渗透系数或抗渗强度通过抗渗强度试验确定。
（4）土工膜与介质面相互作用性能指标，即土或混凝土面―土工膜界面的摩擦系数，土工膜埋在土中，通过土―土工膜界面摩擦力传递土中应力，形成连续稳定的应力场。需通过试验方法确定土工膜与界面间的摩擦系数。
（5）土工膜的耐久性指标，影响聚合物土工膜耐久性的因素包括：热、光、氧、臭氧、湿气、大气中的二氧化氮和二氧化硫、溶剂、低温、酶和细菌、应力和应变等。土工膜的破坏可能由于：反聚合作用和分子断裂使聚合物分解，从而使聚合物物理性能衰化和发生软化；失去增塑剂和辅助成分，导致聚合物硬化变脆。
三、土工膜的主要施工工艺
（1）清基处理。土工膜铺设前首先进行清基处理，若遇植物根系、腐殖土及其它杂物必须挖掉，要求对河槽底部进行人工平整基础，用振动碾碾压，经试验合格后，进行土工膜铺设。
（2）裁剪铺设。土工膜裁剪时，为了施工时膜与膜的拼接，每边预留10cm宽拼缝带。铺设前应检查复合土工膜外观质量，土工膜不允许有沙眼、疵点杂质，记录并修补出现的机械损伤等缺陷，严重的予以更换。土工膜用胶轮车或人力运输到铺设地段，沿河槽顺流方向缓慢滚放铺设。铺开后，人工从四边拉平找正。铺设要求复合土工膜与基础吻合平整，松紧适度。为了避免应力集中和方便拼接，土工膜搭接和缝接符合规范要求。在施工时禁止施工人员穿硬底鞋或带钉鞋，以免产生应力集中和人为造成土工膜损伤。 （3）复合土工膜的拼接。土工膜的连接采用自动爬行热焊机进行膜焊布缝的方式。焊接时必须清除膜面的脏物，保证膜面干净。膜与膜接合平整并搭接约5cm后方可焊接。焊接前，在拼缝部位的底下垫一块木板，保证焊机在平整的基面上行走，焊接过程中应注意观察焊缝质量，并根据气温、风向、风力随时调整焊接温度及行走速度。双线焊缝质量要做到透明、无气泡、无漏焊、熔点或焊缝错过等现象，拼接缝质量采用双焊线加压法检测。土工膜焊接检验合格后，即进行面层土工布的缝接。布与布的缝接采用手提式封包机，缝合方式為肘接，缝合针距约6 mm，缝线采用三股双丝涤纶绞线。缝合面要求松紧适度，缝接平顺，无褶皱。复合土工膜的锚固。
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。以王快水库坝前短铺盖防渗处理为例，王快水库拦河坝为粘土斜墙坝，坝顶高程215.0m（大沽高程），最大坝高62米，坝顶长1281米，坝顶宽5米，上游设浆砌石防浪墙顶高程216.7米，大坝上下游均为干砌石护坡，除险加固前，坝基渗漏严重。坝前短铺盖防渗处理中土工膜铺设左起桩号0+344.5，终止桩号1+194.496，上游和两端锚固在原连锁井或其上二期混凝土上，下游锚固在粘土斜墙上。幅间焊接，土工膜幅宽6m，采用TH-1热合焊机焊成双道焊缝，两幅拼接处留边 10cm，搭接宽度10cm。对焊缝质量的检验，对两条焊缝之间留有约10mm 的空腔插入气针，充气至 0.15~0.20MPa，静观 1min，观察真空表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应及时修补。土工膜铺设完成后及时进行土层覆盖。运行期间，土工膜防渗性能显著。土工膜用于土木防渗工程，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。
四、土工膜的缺点及施工中注意的问题
土工膜与混凝土、粘土、钢板衬砌等几种防水材料相比，有以下几个弱点：
（1）容易破裂，土工膜是一种高分子化合物的柔性材料，强度低，厚度也比较薄，因此容易破裂。当土工膜铺设于边坡和渠底时，上面应覆盖土厚 25~30cm，当土工膜铺设于混凝土或沥青混凝土面板上时，上面应设置 10~20cm 厚的防护层。施工过程中并注意保护。
（2）容易脆裂，土工膜在低温环境下，性能恶化，容易脆裂。这方面可通过选择耐低温的品种或增加保护层厚度解决，一般也不成问题。
（3）老化问题，土工膜在接触阳光、冷热气候、臭氧的条件下，将较快老化而失去性能。不过埋在水中或处于水下，不接触这些因素，其老化还是相当慢的。目前对土工膜的使用寿命，还没有一个确切的规定，试验研究和实测资料都表明，在正常的保护条件下，其寿命可达50~100年。
（4）化学腐蚀，土工膜遇上某些化学物质，如酸性、碱性液体，或矿物油，可能会被腐蚀破坏。不过在一般的工程应用中，不接触这些物质因而不必担心。但在用于封闭废弃的固体或液体时，则应考虑这方面的问题。鉴于上述土工膜存在的普遍问题，要正确设计，精心施工，保证土工膜良好地工作。应从功能和经济的角度出发，选择适合工程需要的土工膜。一是选何种原材料的土工膜；二是选何种形式的土工膜，是单膜或是复合土工膜。结合具体工程，看土工膜在此工程中易受哪些侵害，选用适当的土工膜尽量避害趋利，最大限度发挥的作用。
五、土工膜的前景
在我国1986年以前普通防渗土工膜累计用量100万平方米左右，到1990年以后，复合土工膜的出现，土工工程开始广泛地应用。据不完全统计，复合防渗土工膜从 1991年的1.28亿平方米到 2006 年的大于6亿平方米，目前我国土工膜生产厂家有160多家，生产线186条，土工膜平均产量为726 万平方米/年，复合土工膜在土木水利工程中的使用量年产值 900~1,500亿元。由于土工膜经济耐用，施工方便，在防渗工程中应用极为广泛，可见土工膜的前景广阔。
参考文献
[1]刘思鸣.复合土工膜施工要点与质量控制[J].内江科技，2009，10.
[2] 秦丽莎.土工膜使用技术探讨[J].水利科技与经济，2009，2.
[3] 杜晓宁.浅谈复合土工膜防渗技术[J].科技信息，2009，9.
[4] GB50290-98，土工合成材料应用技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1998.
关键词：土工膜；防渗；水利工程
中图分类号：TV文献标识码： A
一、土工膜的产生及应用情况
土工膜是一种新型的工程材料，具有质轻、强度高、伸长率大、防渗性能好、适应变形能力强、施工简便、易于保证质量、造价低廉等优点，因而广泛地应用于水利工程上。寻求提高利用有限的水利资源，减少输水、蓄水工程的渗漏损失，采用土工膜解决防渗问题不失为一良策。在水利工程建设中防渗的传统做法是利用塑料沥青处理渗漏，进入九十年代，随着土工合成材料技术的发展，土工膜逐渐得以研究开发和广泛地应用于各种防渗工程。目前我省已在渠道、水库、河道、拦蓄、防洪渡汛等工程上，普遍应用土工膜防渗，并收到了良好的经济效益及技术效果。
二、材料性能
土工膜视其种类不同性能差异较大。
（1）物理性能指标
①单位面积质量， 指1m2土工膜的质量， 单位为g/m2。它是土工膜的一个重要指标。土工膜的单价与单位面积质量大致成正比，其力学强度随质量增大而提高。
②厚度，指土工膜在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离，单位为mm。
（2）力学性能指标，针对土工膜在设计和施工中所受荷载性质不同，其力学强度指标分为下列几种：抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。在上述众多力学指标中，最基本的是抗拉强度。
（3）水力性能指标，主要为渗透系数或抗渗强度，是土工膜很重要的水力特性指标，反映土工膜的抗渗透能力。其渗透系数或抗渗强度通过抗渗强度试验确定。
（4）土工膜与介质面相互作用性能指标，即土或混凝土面―土工膜界面的摩擦系数，土工膜埋在土中，通过土―土工膜界面摩擦力传递土中应力，形成连续稳定的应力场。需通过试验方法确定土工膜与界面间的摩擦系数。
（5）土工膜的耐久性指标，影响聚合物土工膜耐久性的因素包括：热、光、氧、臭氧、湿气、大气中的二氧化氮和二氧化硫、溶剂、低温、酶和细菌、应力和应变等。土工膜的破坏可能由于：反聚合作用和分子断裂使聚合物分解，从而使聚合物物理性能衰化和发生软化；失去增塑剂和辅助成分，导致聚合物硬化变脆。
三、土工膜的主要施工工艺
（1）清基处理。土工膜铺设前首先进行清基处理，若遇植物根系、腐殖土及其它杂物必须挖掉，要求对河槽底部进行人工平整基础，用振动碾碾压，经试验合格后，进行土工膜铺设。
（2）裁剪铺设。土工膜裁剪时，为了施工时膜与膜的拼接，每边预留10cm宽拼缝带。铺设前应检查复合土工膜外观质量，土工膜不允许有沙眼、疵点杂质，记录并修补出现的机械损伤等缺陷，严重的予以更换。土工膜用胶轮车或人力运输到铺设地段，沿河槽顺流方向缓慢滚放铺设。铺开后，人工从四边拉平找正。铺设要求复合土工膜与基础吻合平整，松紧适度。为了避免应力集中和方便拼接，土工膜搭接和缝接符合规范要求。在施工时禁止施工人员穿硬底鞋或带钉鞋，以免产生应力集中和人为造成土工膜损伤。 （3）复合土工膜的拼接。土工膜的连接采用自动爬行热焊机进行膜焊布缝的方式。焊接时必须清除膜面的脏物，保证膜面干净。膜与膜接合平整并搭接约5cm后方可焊接。焊接前，在拼缝部位的底下垫一块木板，保证焊机在平整的基面上行走，焊接过程中应注意观察焊缝质量，并根据气温、风向、风力随时调整焊接温度及行走速度。双线焊缝质量要做到透明、无气泡、无漏焊、熔点或焊缝错过等现象，拼接缝质量采用双焊线加压法检测。土工膜焊接检验合格后，即进行面层土工布的缝接。布与布的缝接采用手提式封包机，缝合方式為肘接，缝合针距约6 mm，缝线采用三股双丝涤纶绞线。缝合面要求松紧适度，缝接平顺，无褶皱。复合土工膜的锚固。
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。以王快水库坝前短铺盖防渗处理为例，王快水库拦河坝为粘土斜墙坝，坝顶高程215.0m（大沽高程），最大坝高62米，坝顶长1281米，坝顶宽5米，上游设浆砌石防浪墙顶高程216.7米，大坝上下游均为干砌石护坡，除险加固前，坝基渗漏严重。坝前短铺盖防渗处理中土工膜铺设左起桩号0+344.5，终止桩号1+194.496，上游和两端锚固在原连锁井或其上二期混凝土上，下游锚固在粘土斜墙上。幅间焊接，土工膜幅宽6m，采用TH-1热合焊机焊成双道焊缝，两幅拼接处留边 10cm，搭接宽度10cm。对焊缝质量的检验，对两条焊缝之间留有约10mm 的空腔插入气针，充气至 0.15~0.20MPa，静观 1min，观察真空表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应及时修补。土工膜铺设完成后及时进行土层覆盖。运行期间，土工膜防渗性能显著。土工膜用于土木防渗工程，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。
四、土工膜的缺点及施工中注意的问题
土工膜与混凝土、粘土、钢板衬砌等几种防水材料相比，有以下几个弱点：
（1）容易破裂，土工膜是一种高分子化合物的柔性材料，强度低，厚度也比较薄，因此容易破裂。当土工膜铺设于边坡和渠底时，上面应覆盖土厚 25~30cm，当土工膜铺设于混凝土或沥青混凝土面板上时，上面应设置 10~20cm 厚的防护层。施工过程中并注意保护。
（2）容易脆裂，土工膜在低温环境下，性能恶化，容易脆裂。这方面可通过选择耐低温的品种或增加保护层厚度解决，一般也不成问题。
（3）老化问题，土工膜在接触阳光、冷热气候、臭氧的条件下，将较快老化而失去性能。不过埋在水中或处于水下，不接触这些因素，其老化还是相当慢的。目前对土工膜的使用寿命，还没有一个确切的规定，试验研究和实测资料都表明，在正常的保护条件下，其寿命可达50~100年。
（4）化学腐蚀，土工膜遇上某些化学物质，如酸性、碱性液体，或矿物油，可能会被腐蚀破坏。不过在一般的工程应用中，不接触这些物质因而不必担心。但在用于封闭废弃的固体或液体时，则应考虑这方面的问题。鉴于上述土工膜存在的普遍问题，要正确设计，精心施工，保证土工膜良好地工作。应从功能和经济的角度出发，选择适合工程需要的土工膜。一是选何种原材料的土工膜；二是选何种形式的土工膜，是单膜或是复合土工膜。结合具体工程，看土工膜在此工程中易受哪些侵害，选用适当的土工膜尽量避害趋利，最大限度发挥的作用。
五、土工膜的前景
在我国1986年以前普通防渗土工膜累计用量100万平方米左右，到1990年以后，复合土工膜的出现，土工工程开始广泛地应用。据不完全统计，复合防渗土工膜从 1991年的1.28亿平方米到 2006 年的大于6亿平方米，目前我国土工膜生产厂家有160多家，生产线186条，土工膜平均产量为726 万平方米/年，复合土工膜在土木水利工程中的使用量年产值 900~1,500亿元。由于土工膜经济耐用，施工方便，在防渗工程中应用极为广泛，可见土工膜的前景广阔。
参考文献
[1]刘思鸣.复合土工膜施工要点与质量控制[J].内江科技，2009，10.
[2] 秦丽莎.土工膜使用技术探讨[J].水利科技与经济，2009，2.
[3] 杜晓宁.浅谈复合土工膜防渗技术[J].科技信息，2009，9.
[4] GB50290-98，土工合成材料应用技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1998.