土工膜在堤坝中铺设的范围可以从堤基开始,直到堤顶。堤坝临水面若设置铺盖,则铺盖长度应按渗流量计算确定,大于或等于5倍水头。土工膜的铺设部位对新建的堤坝,可铺设在堤坝的中间(即心墙)或临水面(即斜墙)两种形式,其各有特点。
复合土工材料是一种柔性防渗材料,它与砾质粘土做组合防渗体时,由于其具有较高的抗拉强度,抑制了土体的应变,从而使土体各部位的应力有所调整。另一方面,复合土工材料的防透系数相当小,可作用水头,使坝体内的自由水面降低甚多,渗流量减小,有利于下游坝坡的稳定。
土工膜的选择涉及两个问题,一是选择何种材料的土工膜,二是选用何种形式的土工膜(单膜或复合土工膜)。国内外土工膜所用的原材料主要是PE和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:工程中一般用柔性好,摩擦性系数大的土工膜。② 可连接性:工程中首先选用即能热熔连接又能用粘合剂粘接的土工膜。③ 经济性:一般先用同样厚度的情况下每单位面积的价格要少的、幅宽较大、连接少的膜。
复合土工膜与斜墙间的排水:
土工膜并非jue对不透水,再则,土工膜由于施工缺陷而产生渗漏,叫缺陷渗漏。施工缺陷包括:(1)土工膜接缝局部焊接不严;(2)施工时搬动损坏;(3)施工机械及工具刺伤;(4)地基不均匀沉陷撕裂土工膜;(5)水压力将土工膜击穿。精心施工可减小前三项渗漏量。
渗入复合土工膜的水滞留在混凝土保护层或沥青混凝土斜墙与复合土工膜之间,当库水位快速下降时,如果复合土工膜下面排水不畅,复合土工膜背后的水位将高出库水位,水压力可能会将土工膜顶起或顶破,影响复合土工膜的稳定,故膜后须排水。水平排水管按高程均布,并带有一定纵坡,其纵比降为1/200,最后汇入向下的干管。干管末端设集水井,集水井封闭,井中安装潜水泵,并采用自动控制,当井中有水时,通过架设的管道抽排至库中。一般排水管管材为φ110聚氯乙烯塑料管,干管为φ160聚氯乙烯塑料管,塑料管轻,易固定。水平支管为花管,φ10排水孔,孔间距5cm,梅花形布置。
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。造成破裂的原因有:①在施工过程中受损破裂;②被土石料中的石块等尖硬物刺破或顶破;③由于设计选择不当或没有局部约束被过大的水压力击穿;④铺设在支承土与混凝土面板之间的土工薄膜由于温度胀缩、重力、土体位移、浪击和水位变化的因素,可能引起界面滑动,土工薄膜将承受过度伸长、撕裂或擦伤;⑤斜面上用土和混凝土板保护土工薄膜的情况,当水位骤降,土中孔隙水应力与库水位失去平衡,土体失稳而滑动。⑥建筑物过大的变形或不均匀沉降而导致破裂;⑦由于保护层薄或埋深浅,特别是用于渠道防渗时,被人畜或植物根系弄破。这些问题很容易发生,但又是可以避免的。
(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。