土工膜最初应用于小型渠道,后来逐渐推广到其他领域,尤其是1962年加拿大在55m高的Terzaghi黏土斜墙坝面上采用0.76mm厚的PDE膜修补斜墙漏水。而Kuriyama大坝的整个水库则均用土工膜防渗。据不完全统计,至今土工膜已在世界各国250个土石坝防渗体上应用(未计中国)。
在大坝建筑和修补工程方面,西班牙1984年建成的Pola de los Rornos堆石坝,坝高97m,是迄今为止采用土工膜防渗的最高堆石坝。葡萄牙的Paradela坝,高110m,采用土工膜修复混凝土面板堆石坝,该坝因混凝土面板被拉裂挤碎,漏水严重,在运用25年后于1981年用含沥青橡胶全面铺设,效果良好。意大利从1935年至1990年已修复加固各类混凝土坝16座,1993年对174m高的Alpe Gera混凝土坝用土工膜进行了修复。至今,经土工膜修复的最高混凝土坝为188m高的La Miel坝。法国从1968年至1991年已建成了17座28m以下的土工膜防渗堆石坝。前苏联已建成了PE土工膜和聚异丁烯橡胶膜防渗土石坝150多座,其中在1964年建成一座卡拉苏河坝,用PE膜在砂卵石坝上游面防渗。另外,Hypek坝坝高300m,其围堰也是坝体的一部分,高125m,上部50m用土工膜防渗,已正常使用多年。美国最早应用土工合成防渗膜于渠道防渗,以后用于坝体防渗。近几十年,碾压混凝土坝大多采用土工膜和预制混凝土板在上游面防渗。图3.1为其一例。
图3.1 美国—碾压混凝土坝采用复合土工膜防渗
阿尔巴尼亚的Bovilla堆石坝于1996年建成,由意大利协助建设(P G Sembenelli,2007),坝高57m,库容1.4亿m3,坝体填料为砂卵石,上游面用小砾石填平压实,作为复合土工膜的垫层。复合土工膜由厚3mm的PVC与700g/m2的涤纶织物复合而成。织物朝下,膜面朝上,上面再铺800g/m2的PP无纺织物作为混凝土预制护板的垫层。该坝由于各种材料之间摩擦力不足,而存在边坡稳定问题,所以采用双层无纺织物置于膜的两侧以增加接触面强度,同时,护坡表面的混凝土采用现浇的方法以增加护面与垫层的结合力(图3.2)。
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图3.2 阿尔巴尼亚的Bovilla坝
我国最早在小型渠道输水工程中使用了土工膜。以后,1965年就在79m的辽宁省桓仁混凝土坝的防漏修补中,采用了两层各厚1mm的PVC沥青膜黏贴在坝面防渗,外面再浇60cm厚的混凝土保护,效果很好。
1971年西安的石砭水库定向爆破堆石坝,高85m,采用沥青混凝土斜墙防渗。1990年建成后漏水严重,不能正常运用。1998年顾淦臣建议用复合土工膜防渗加固,2001年完工,未见漏水(顾淦臣,2001)。
近年土工膜防渗在一些大的水利工程中得到成功应用,湖北老河口市汉江王甫洲工程采用200g/0.5PE/200g双面复合土工膜,上覆以22cm厚的混凝土板护坡,作为堤坝迎水面的防渗层。另又采用200g/0.5PE单面复合土工膜,上覆填1.0m厚的卵石压重。上述的单、双面复合土工膜共用110万m2,是目前我国应用土工膜最大的工程之一(葛文辉,2000),见图3.3。福建水口水电站上、下游围堰堰高42.6m,用土工膜作心墙防渗体,效果良好。
举世瞩目的三峡工程,在具有挑战性的建筑物二期深水围堰防渗体系中,部分使用了复合土工膜。该围堰总高80多m,从基岩起下部为柔性混凝土墙,最上端15m,采用了双面复合土工膜,成功地挡了长江的1998洪水(包承纲,1999),如图3.4所示。
据不完全统计,自20世纪80年代至20世纪末,我国已有100多项工程采用土工膜防渗,这种应用还在发展。
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