土工膜以塑膠薄膜作為防滲基材，與無紡布複合而成的土工防滲材料，新材料土工膜它的防滲性能主要取決於塑膠薄膜的防滲性能。國內外防滲套用的塑膠薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）、EVA（乙烯/醋酸乙烯共聚物），隧道套用中還有設計使用ECB（乙烯乙酸乙烯改性瀝青共混土工膜）的，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。
基本介紹
- 中文名：土工膜
- 外文名：geomembrane
- 規格：幅寬、厚度規格
- 性能：優良的耐化學腐蝕性能
- 防滲基材：塑膠薄膜
- 學科：水利工程
簡介,機理,年限,複合膜,經編複合,特點,特性,主要功能,工程套用,特徵,範圍,選型,設計,基面設計,複合設計,保護設計,護面設計,要求,工藝流程,基面清理,複合鋪設,保護護面,周邊處理,HDPE,主要套用,施工方法,鋪設,焊接規範,
簡介
土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料。
主要分為： 低密度聚乙烯（LDPE）土工膜、高密度聚乙烯（HDPE）土工膜和EVA土工膜。
土工膜
土工膜1.幅寬、厚度規格齊全。
2.具有優良的耐環境應力開裂性能及優良的耐化學腐蝕性能。
3.優良的耐化學腐蝕性能。
4.具有較大的使用溫度範圍和較長的使用壽命。
5.使用於垃圾填埋場、尾礦儲存場、渠道防滲、堤壩防滲及捷運工程等。
機理
其主要機理是以塑膠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，它與塑膠薄膜結合後，不僅增大了塑膠薄膜的抗拉強度和抗穿刺能力，而且由於無紡布表面粗糙，增大了接觸面的摩擦係數，有利於複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、鹼、鹽類的侵蝕，在避光使用情況下，使用壽命長。
土工膜施工現場
土工膜施工現場年限
鑒於複合土工膜部分現場觀測成果合成材料在工程套用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些檔案中對其使用年限作了較為寬限的規定，如前蘇聯BCH07-74《土石壩套用聚乙烯防滲結構須知》中規定，聚乙烯土工膜可用於使用年限不超過50年的建築物。奧地利林茨公司發表的“聚丙烯複合土工膜土工合成材料的長期性狀”一文中的結論寫道：“對聚丙烯的15年以上的現場套用經驗表明，它們的化學和生物穩定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設以後沒有大變化；……可預期超過100年的穩定性。
複合膜
經編複合
特點
經編複合土工膜不同於一般土工膜。其最大特點是經線與緯線的交叉點不彎曲，各自處於平直狀態。用捆綁線將兩者綑紮牢固，可全面較均勻同步，承受外力，分布應力，且當施加的外力撕裂材料的瞬時，紗線會沿初裂口擁集，增加抗撕裂強度。
經編複合時，即利用經編捆綁線在經，緯紗與土工膜的纖維層間反覆穿行，使三者編結為一體。因而經編複合土工膜既具有高抗拉強度，低延伸率的特點，又兼有土工膜的防水性能。因此經編複合土工膜是一種具在加筋增強、隔離、防護作用的防滲材料。它是當今國際上高水平的套用土工複合材料。
特性
高抗拉強度，低延伸率，縱橫向變形均勻，抗撕裂強度高，耐磨性能優良，隔水性強。
主要功能
1、集防滲與排水作用於一體，同時具備隔離和加筋等功能。
2、複合強度高、剝離強度大、抗穿刺強度高。
3、排水能力強、摩擦係數大、線脹係數小。
4、耐老化性能好、適應環境溫度範圍寬、質量穩定。
工程套用
經編複合增強防水土工布具有優越的隔水性、耐用性、防護性。可廣泛用於鐵路、公路、運動館、堤壩、水工建築、遂洞、沿海灘涂、圍墾、環保等工程。
特徵
複合土工膜以塑膠薄膜作為防滲基材，與無紡布複合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決於塑膠薄膜的防滲性能。國內外防滲套用的塑膠薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，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。
複合土工膜的使用年限問題，主要是由塑膠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。因此複合土工膜的使用年限足以滿足大壩防滲要求的使用年限。
範圍
周頭水庫大壩本為心牆壩，但由於垮壩，造成了心牆上部的脫節，為解決上部防滲問題，原來加做了防滲斜牆。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，在垂直防滲方面採取了基岩帷幕灌漿，接觸面灌漿，沖抓套井回填帷幕及高噴防滲板牆等防滲體形成。上部斜牆部位採用複合土工膜鋪蓋防滲，下與垂直防滲牆相銜接，上至358.0m高程（高於校核洪水位0.97m）。
選型
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。
設計
複合土工膜防滲體結構由基面、複合土工膜、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：
基面設計
為防止複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台階段，每級高差為0.3m，水平寬根據坡比而定，斜坡設計為1 : 1.0，開挖成形後，將表面的磚、石塊及*根樹等清除乾淨，並用拍板將表面打緊，平整。
複合設計
根據的產品主要特能，結合周頭水庫的具體情況，設計選用WCD-1型二布一膜的複合土工膜。
保護設計
複合土工膜的防滲效果取決於施工中和運行過程中塑膠膜的完好程度，為了防止人畜踐踏，動植物破壞以及減少光熱作用，由於它們是高分子化纖聚合物，故應特別避免陽光的直接照射，所以複合土工膜上應鋪保護層。
保護層的顆粒直徑不能太大，否則會刺破複合土工膜，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——安全係數，本工程取k=5；
[σ]——複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；
——複合土工膜厚度，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不大於6mm，故本工程採用篩制的粉質粘土，其它要求與壩體土料填築要求一樣。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。
護面設計
因為壩坡面是擋水建築物，要承受風浪壓力，所以必須要有護面措施，本工程設計採用乾砌大塊石護面。
護面塊石必須堅硬、密實、能長期耐風化，並有一定有重量個體，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《堤防工程設計規範》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——穩定係數，KD=5.5
t——塊石護面層厚度
n——護面塊石層數n=1
c——係數 c=1.4
m——斜坡坡度
經計算：Q=48kg，t=0.29m，取乾砌塊石護面厚度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。
要求
工藝流程
周頭水庫大壩複合土工膜防滲採取邊挖、邊鋪、邊夯、邊護的區段循環作業。
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乾淨，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。
複合鋪設
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，鋪好以後，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，複合土工膜幅寬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，本工程設計採用膠粘，接縫寬50mm。
若發現土工膜的刺破或撕破之處，一定要用三倍於破損面積的土工膜膠貼上補好。
保護護面
靠土工膜10cm厚的保護層土料一定要過篩，不允許有粒徑大於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，保證乾容重在1.5以上，並隨時取樣檢驗。回填保護層及砌築塊石護面時，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。乾砌塊石採取人工掛線鋪砌，石塊應緊密嵌固，面層塊石個體重量應大於48kg，所有空隙均用小塊石充填。
周邊處理
周邊接界處理的要求是將複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，並將土工膜埋入槽內。
HDPE
HDPE土工膜的性能特點如下：
1、HDPE土工膜是一種柔性防水材料，具有很高的防滲係數（1×10-17cm/s）；
2、HDPE土工膜具有良好的耐熱性和耐寒性，其使用環境溫度為高溫110℃、低溫-70℃；
3、HDPE土工膜具有很好的化學穩定性能，能抗強酸、鹼、油的腐蝕是好的防腐材料；
4、HDPE土工膜具有很高的抗張力強度，使它具有很高的抗拉強度能滿足高標準工程項目需要；
5、HDPE土工膜具有很強的耐候性，有很強的抗老化性能，能長時間裸露使用而保持原來的性能；
6、HDPE土工膜的整體性能，HDPE土工膜有很強的抗拉強度與斷裂伸長率，使HDPE土工膜能夠在各種不同的惡劣地質與氣候條件下使用。適應地質不均勻沉降應變力強；
7、HDPE土工膜採用優質原生塑膠與炭黑粒子不含任何防腐劑，HDPE已被我國用來取代PVC作為食品包裝袋和保鮮膜原料。
主要套用
1、 HDPE 土工膜適用環保、環衛：如垃圾填埋場、污水處理廠、電廠調節池、工業、醫院固體廢棄物等；
2、 LDPE防滲膜適用水利工程：如江河湖泊水庫堤壩的防滲、堵漏,加固、水渠的防滲、垂直心牆、護坡等；
4、 聚乙烯防滲膜適用園林：人工湖、河道、蓄水池、高爾夫球場的水塘底、護坡、綠化草坪防水防潮等；
5、 高密度聚乙烯土工膜適用石化：化工廠、煉油廠、儲油罐防滲、化學反應池、沉澱池的內襯、二次襯層等；
6、 聚乙烯土工膜適用礦業：洗選池、堆浸池、堆灰場、溶解池、沉澱池、堆場、尾礦的底襯防滲等；
7、低密度聚乙烯膜適用交通設施：公路的基礎加固、涵洞的防滲；
8、 LDPE防滲膜適用農業：水庫、飲用水池、蓄水塘、灌溉系統的防滲；
9、 HDPE膜適用水產養殖業：集約化,工廠化養殖池、魚塘,蝦池的內襯、海參圈護坡等；
10、高密度聚乙烯防滲膜適用鹽業：鹽場結晶池、鹵池苫蓋、鹽膜、鹽池塑苫膜。
施工方法
土工膜在運輸過程中不要拖拉、硬拽，避免尖銳物刺傷。
1、 應從底部向高位延伸，不要拉得太緊，應留有1.50%的余幅，以備局部下沉拉伸。考慮到本工程的實際情況，邊坡採取從上到下的鋪設順序；
2、 相鄰兩幅的縱向接頭不應在一條水平線上，應相互錯開1m以上；
3、縱向接頭應距離壩腳、彎腳處1.50m以上，應設在平面上；
4、先邊坡後場底；
5、邊坡鋪設時，展膜方向應基本平行於最大坡度線。
鋪設
1. 鋪設土工膜前應由土建工程相應的合格驗收證明檔案。
2. 土工膜裁切之前，應該準確丈量其相關尺寸，然後按實際裁切，一般不宜按圖示尺寸裁切，應逐片編號，詳細記錄在專用表格上。
3. 鋪設土工膜時應力求焊縫最少，在保證質量的前提下，儘量節約原材料。同時也容易保證質量。
4. 膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小於10cm，通常就使焊縫排列方向平行於最大坡度，即沿坡度方向排列。
5. 通常在拐角及畸形地段，應是接縫長度儘量減短。除特殊要求外，在坡度大於1：6的斜坡上距頂坡或應力集中區域1.5米範圍內，儘量不設焊縫。
6. 土工膜在鋪設中，應避免產生人為褶皺，溫度較低時，應儘量拉緊，鋪平。
7. 土工膜鋪設完成後，應儘量減少在膜面上行走、搬動工具等，凡能對防滲膜造成危害的物件，均不應放在膜上或攜帶在膜上行走，以免對膜造成意外損傷。
焊接規範
土工膜焊接規範
土工膜施工作用及實用效果
土工膜施工作用及實用效果一、工序流程●基礎開挖●做湖底砂漿保護層（H20-30mm）
●削坡、密實與平整
●複合土工膜與垂直擋水牆貼上
●基面平整、清除、工序交接
●水下水管口的密封止水
●複合土工膜鋪設與焊接
●工序交接
●焊接與修補質量驗收
●竣工驗收
二、工程概況
1、最高設計水位：0.6m左右。
2、防水施工總面積約800㎡。
3、陶粒磚砌築擋水牆。
4、水下設有崩坑。
三、主要防水材料
1、複合土工膜卷材，規格為：50*4m；150g/㎡/0.5mm/150g/㎡。
2、GB橡膠止水條。
四、基礎條件
1、基礎造形和開挖後，須進行削坡，平整碾壓或夯實處理。擾動土質的置換與回填，應分層灑水碾壓或夯實，每層厚度≯400mm。
2、清除基礎表面裸露的具有刺破隱患的物質，如磚、石、瓦塊；玻璃和金屬碎屑；樹枝、植物根莖等。 清理場內有障礙物，提供必須的鋪設施工條件。
3、周邊擋水牆、泵坑、橋樑基礎，以及水下管口的安裝和預留等工作，必須在複合土工膜施工前結束。 五、焊接與鋪設技術
1、焊接技術①焊道搭接寬度：80~100mm；平面和垂直面的自然褶皺分別為：5%~8%；預留伸縮量：3%~5%；邊角料剩餘量：2%~5%。
土工膜施工現場
土工膜施工現場②熱熔焊接工作溫度280~300℃；行進速度2~3m/min；焊接形式為雙焊道。 ③破損部位修複方法，裁剪規格相同的材料，熱熔粘補，聚乙烯膠密封。
④焊道處無仿布的連線，採用機械縫合。
⑤水下管口的密封止水，採用GB橡膠止水條密封，金屬包紮並防腐處理。
2、鋪設技術
①複合土工膜鋪設和展開方向，由E向W或由W向E進行，每幅鋪設長度中，包括兩側擋水牆高度一次完成。 ②鋪設順序，自渠道軸線向S、N兩側推進。
③施工工序，先做湖底複合土工膜的砂漿保護層（20-30mm），再做與垂直擋水牆的貼上。
④複合土工膜與擋水牆的貼上工藝。將粘接劑塗刷在複合土工膜與擋牆的貼上面上，乾燥靜置時間約5分鐘，然後進行貼上、擠壓、佛平。粘接劑由瀝青乳膠塗料、水泥、水拌合而成。貼上完畢，在水位線以上釺釘錨固，並做防水、防腐處理。
六、質量驗收
1、複合土工膜的材質與施工執行國家質量技術監督局發布的聚乙烯土工膜，複合土工膜國家標準。
2、施工質量驗收，分為施工單位自檢，承包單位抽檢等內容。
3、焊接質量檢驗，採用“充氣壓力法”，破損修復用“目測法”，充氣壓力檢測指標為0.06Mpa。
4、質量驗收過程包括，工序交接程式，竣工驗收等內容。
5、人工湖正常滲漏量：≤15mm/24h（含季節蒸發損失量）。
七、施工進度
1、日功效，一台機組每日按施工面積為2000~2500㎡。
2、計畫工期為3日。
八、建議
1、加強複合土工膜成品的防護和管理，提高相關施工人員的防水意識，對於保證工程質量，按期投入正常運行。具有十分重要的意義。
2、建議由承包方通知並派專人監管，與防水材料相關的施工人員，發現複合土工膜破損，要及時通報防水施工人員修補。
3、複合土工膜須防止粘上油污，否則會降低粘接強度。貯存和保護《見土工膜施工方法簡介》。
4、建議本工程注意如下環節：
①複合土工膜焊接為成品後，必須先做湖底砂漿保護層。
②橋樑基礎防水，採用鋼筋穿膜焊接法，用砂漿保護層防止電焊時所造成的質量隱患。
③複合土工膜與牆面的貼上，須防止大面積空鼓的出現。
