能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構及施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構及施工方法，主要適用于水電水利工程中采用復合土工膜防滲的高土石圍堰、土石壩等類似工程。
【背景技術】
[0002]隨著我國西部大開發戰略的實施，土石圍堰高度及規模逐年加大，由于施工便利性及經濟性，不少圍堰采用斜墻式復合土工膜防滲的型式。高土石圍堰技術難度也隨圍堰規模增加而提升，在復合土工膜與岸邊趾板連接處或與防滲墻的接頭處，由于水壓力及自重作用，使得堰體整體變形并與剛性連接處產生相對位移，而這些相對位移僅由連接處周圍極小范圍內復合土工膜承擔，若該處伸縮節設置不當，復合土工膜將產生明顯的應變集中并發生拉伸或剪切破壞，其破壞現象已在多個土石圍堰運行或拆除時發現，復合土工膜與岸邊趾板連接處或與防滲墻頂部混凝土蓋帽搭接處均有不同程度的損壞。破壞機理也已經為離心模型試驗及數值計算所證實。
[0003]在復合土工膜與岸邊趾板及防滲墻的連接部位，由于復合土工膜鋪設在模量較小的顆粒填料上，與剛性連接處存在較大的相對變位，以往工程多在該處設置水平疊層型式的伸縮節，但該類型伸縮節容易被上覆填料及水荷載所壓緊難以展開而失去應有作用。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是:針對上述存在的問題，提供一種能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構及施工方法，旨在減小復合土工膜與混凝土趾板連接處或與混凝土防滲墻頂部混凝土蓋帽搭接處的損壞程度。
[0005]本發明所采用的技術方案是:一種能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構，該防滲結構包括混凝土構筑物和與之連接的墊料層，所述混凝土構筑物與墊料層之間設置具有防滲功能的復合土工膜，其特征在于:所述復合土工膜包括上保護層PE膜、下保護層PE膜、U型伸縮節和輔助性水平伸縮節，其中:U型伸縮節豎直設置，U型開口端朝上，U型伸縮節的一端固定于混凝土構筑物內，另一端水平向延伸并與輔助性水平伸縮節的一端相接，輔助性水平伸縮節的另一端與堰體的其它防滲土工膜相接;所述上保護層PE膜和下保護層PE膜一端與混凝土構筑物粘接，另一端順應U型伸縮節和輔助性水平伸縮節的形狀覆蓋同步向外延伸;所述輔助性水平伸縮節為雙向三層式水平折疊。
[0006]所述U型伸縮節的U型槽內填充泡沫板。
[0007]所述輔助性水平伸縮節的折疊接觸面之間襯有光面PE膜，輔助性水平伸縮節的末端留出用于拼接的引出接頭。
[0008]所述混凝土構筑物為混凝土趾板，趾板一側為岸邊基巖，另一側與墊料層連接，混凝土趾板底板與岸邊基巖之間由錨筋和固結灌漿連接并沿混凝土趾板的軸線設置灌漿帷幕;所述U型伸縮節的里端預埋于混凝土趾板內，上保護層PE膜和下保護層PE膜的里端通過瀝青與混凝土趾板表面粘接，上保護層PE膜和下保護層PE膜的后續部分覆蓋于U型伸縮節和輔助性水平伸縮節的表面。
[0009]所述混凝土構筑物為防滲墻，防滲墻上端為混凝土蓋帽和導向墻;所述U型伸縮節的里端預埋于混凝土蓋帽內，上保護層PE膜和下保護層PE膜的里端通過瀝青與混凝土蓋帽表面粘接，上保護層PE膜和下保護層PE膜的后續部分覆蓋于U型伸縮節和輔助性水平伸縮節的表面。
[0010]一種能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構的施工方法，其特征在于步驟如下:
[0011]a、混凝土趾板及防滲系統設置:混凝土趾板一側為岸邊基巖，另一側與墊料層連接，混凝土趾板底板與岸邊基巖之間由錨筋和固結灌漿連接并沿混凝土趾板的軸線設置灌漿帷幕;混凝土趾板厚度為1.5m，并在混凝土趾板沿軸線方向每隔9?12m設置一道沉降縫；灌楽帷幕的深度范圍為5Lu?1Lu;
[0012]b、墊料層設置:墊料層顆粒采用級配良好的天然砂礫料或天然砂礫料摻人工砂填筑壓實，墊料層厚度為60cm，最大顆粒直徑小于4cm ；
[0013]c、下保護層PE膜的黏貼與鋪設:在趾板混凝土側壁上按照后續U型伸縮節一翼的深度涂刷厚0.2mm的瀝青，將下保護層PE膜的一端粘接于該瀝青面上，另一端順應U型伸縮節和輔助性水平伸縮節的下表面形狀覆蓋向外延伸；下保護層PE膜6采用光面HDPE材料，膜厚度為0.2mm;
[0014]d、U型伸縮節的鋪設:U型伸縮節豎直設置，U型開口端朝上，U型伸縮節的一端預埋于混凝土祉板內，預埋長度大于150cm，另一端向外水平延伸，U型伸縮節單向高度為25cm，U型伸縮節內部填充厚2cm的泡沫板；
[0015]e、輔助性水平伸縮節的鋪設:在U型伸縮節頂面位置、距離U型伸縮節10?20cm處設置與U型伸縮節的一端相接的輔助性水平伸縮節，輔助性水平伸縮節的另一端與堰體的其它防滲土工膜相接;水平伸縮節采用雙向三層式水平折疊，中心處兩側寬度各為25cm，折疊接觸面之間以0.2mm厚的光面PE膜隔開；
[0016]f、上保護層PE膜的黏貼與鋪設:在趾板混凝土的側壁上涂刷厚0.2mm的瀝青，將上保護層PE膜的一端粘接于該瀝青面上，另一端順應U型伸縮節和輔助性水平伸縮節的上表面形狀覆蓋向外延伸，超出輔助性水平伸縮節的長度大于1cm;
[0017]g、引出接頭預留:在輔助性水平伸縮節的末端留出用于拼接的引出接頭并剝掉端頭50cm的土工布露出主膜，引出接頭與圍堰上游面大面積復合土工膜進行焊接;最后在上保護層PE膜上方噴混凝土保護層。
[0018]本發明另一種能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構的施工方法，其特征在于步驟如下:
[0019]a、混凝土防滲墻及防滲系統設置:混凝土防滲墻上端為混凝土蓋帽和導向墻，混凝土蓋帽兩邊連接墊料層；
[0020]b、墊料層設置:墊料層顆粒采用級配良好的天然砂礫料或天然砂礫料摻人工砂填筑壓實，墊料層厚度為60cm，最大顆粒直徑小于4cm ；
[0021]c、下保護層PE膜的黏貼與鋪設:在混凝土蓋帽側壁上按照后續U型伸縮節一翼的深度涂刷厚0.2mm的瀝青，將下保護層PE膜的一端粘接于該瀝青面上，另一端順應U型伸縮節和輔助性水平伸縮節的下表面形狀覆蓋向外延伸；下保護層PE膜采用光面HDPE材料，膜厚度為0.2mm;
[0022]d、U型伸縮節的鋪設:U型伸縮節豎直設置，U型開口端朝上，U型伸縮節的一端預埋于混凝土蓋帽內，預埋長度大于150cm，另一端向外水平延伸，U型伸縮節單向高度為25cm，U型伸縮節內部填充厚2cm的泡沫板；
[0023]e、輔助性水平伸縮節的鋪設:在U型伸縮節頂面位置、距離U型伸縮節10?20cm處設置與U型伸縮節的一端相接的輔助性水平伸縮節，輔助性水平伸縮節的另一端與堰體的其它防滲土工膜相接;水平伸縮節采用雙向三層式水平折疊，中心處兩側寬度各為25cm，折疊接觸面之間以0.2mm厚的光面PE膜隔開；
[0024]f、上保護層PE膜的黏貼與鋪設:在混凝土蓋帽的側壁上涂刷厚0.2mm的瀝青，將上保護層PE膜的一端粘接于該瀝青面上，另一端順應U型伸縮節和輔助性水平伸縮節的上表面形狀覆蓋向外延伸，超出輔助性水平伸縮節的長度大于1cm;
[0025]g、引出接頭預留:在輔助性水平伸縮節的末端留出用于拼接的引出接頭并剝掉端頭50cm的土工布露出主膜，引出接頭與圍堰上游面大面積復合土工膜進行焊接;最后在上保護層PE膜上方填筑壓實顆粒保護層。
[0026]本發明的有益效果是:本發明為一種能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構及施工方法，用于斜墻式復合土工膜高土石圍堰岸坡的混凝土趾板、河床部位的防滲墻連接處復合土工膜應變集中的控制，改善了復合土工膜與混凝土趾板連接處或與混凝土防滲墻的接頭處，由于水壓力及自重作用，使得堰體整體變形并與剛性連接處產生的相對位移；減小了復合土工膜產生明顯的應變集中以及拉伸或剪切破壞，即減小了復合土工膜與混凝土趾板連接處或與混凝土防滲墻頂部混凝土蓋帽搭接處存在的損壞程度。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的實施例一的剖面布置圖。
[0028]圖2是本發明中A部放大圖。
[0029]圖3是本發明的實施例二的剖面布置圖。
【具體實施方式】
[0030]本發明為一種能自動適應堰體變形的復合土工膜防滲結構及施工方法，主要適用于水電水利工程中采用復合土工膜防滲的高土石圍堰、土石壩等類似工程。
[0031]所述防滲結構包括混凝土構筑物(混凝土趾板或混凝土防滲墻)和與之連接的墊料層5，設置在混凝土構筑物與墊料層之間具有防滲功能的復合土工膜;該復合土工膜防滲結構適用于高土石圍堰岸坡時，混凝土構筑物為混凝土趾板I;該復合土