[科普中国]-复合土工膜

复合土工膜广泛应用于渠道防渗工程。土工合成材料在土木工程，尤其是在防洪抢险工程中的大量应用及其成效，引起了广大工程技术人员的高度重视。对于土工合成材料的应用技术，国家从防渗、反滤、排水、加筋、防护等方面，提出了规范性技术要求，大大加快了新材料的推广应用步伐。该材料在灌区渠道防渗工程中得到广泛应用，结合施工实践，浅谈复合土工膜的应用技术。

简介复合土工膜是用土工织物与土工膜复合而成的不透水材料，它主要用于防渗，复合土工膜分为一布一膜和两布一膜、宽幅4-6m，重量为200-1500g/m2，抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高，能满足水利、市政、建筑、交通、地铁、隧道等土木工程需要。由于其选用高分子材料且生产工艺中添加了防老化剂，故可在非常规温度环境中使用1。

应用技术性能**复合土工膜（复合防渗膜）**分为一布一膜和两布一膜，宽幅4-6m，重量为200—1500g/平方米，抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高，产品具有强度高，延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点。能满足水利、市政、建筑、交通，地铁、隧道、工程建设中的防渗、隔离、补强、防裂加固等土木工程需要。常用于堤坝、排水沟渠的防渗处理，以及废料场的防污处理。

施工复合土工膜是在薄膜的一侧或两侧经过烘箱远红外加热，把土工布和土工膜经导辊压到一起形成复合土工膜。随着生产工艺的提高，还有一种流延法做复合土工膜的工艺。其形式有一布一膜、二布一膜、两膜一布等。

土工布作为土工膜的保护层，使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射，增加抗老化性能，最好采用埋入法铺设。

施工中，首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面，然后再铺设土工膜。土工膜不要绷得太紧，两端埋入土体部分呈波纹状，最后在所铺的土工膜上用细砂或粘土铺一层10cm左右过渡层。砌上20-30cm块石（或砼预制块）作防冲保护层。施工时，应尽力避免石块直接砸在土工膜上，最好是边铺膜边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固，连接部位要涂刷乳化沥青（厚2mm）粘接，以防该处发生渗漏。1

水压测定复合土工膜的耐静水压测定

1.复合土工膜的耐静水压原理在复合土工膜两侧压力水头达到一定值后，复合土工膜就会破裂。逐级增加试样两侧水力压养，并保持一定时间，当渗流量急速增加，表示试样受到破坏，也就获得了试样的耐静水压值。

2.保持复合土工膜的上述压力至少2h，观察渗流管水位变化情况，复合土工膜水位基本稳定（渗流量为0），则以0.1-0.2mpa，为级差逐级增加压力，每级均保持2h，直至出现渗流量快速增加现象，表明试样已出现破裂，此前一级压力即作为耐静水压（mpa)。

3**.复合土工膜如只需判定土工膜**样品是否达到某一规定耐静水压值，则可直接加压到此压力并保持2h，再判定是符合要求。

4.复合土工膜每个样品至少测定3个试样，以最低值作为样品的耐静水压。

经编经编复合土工膜特性 ：高抗拉强度、低延伸率、纵横向变形均匀、抗撕裂强度高、耐磨性能优良、隔水性强。经编复合土工膜。

选择窍门复合土工膜规格的选择与下垫层平整度、材料允许拉应力、材料弹性模量、铺设范围内的最大水头及覆盖层最大粒径等有关，其厚度设计除考虑主要由水压力要求的强度外，还需考虑暴露、埋压、气候、使用寿命等应用条件，并按国家现行有关标准的规定确定设计厚度及实际厚度。

施工事项（1）使用须采用埋入式：覆盖厚度不宜小于30cm。

（2）整修防渗系统应有：垫层、防渗层、过渡层、保护层组成。

（3）土体要坚实，避免不均匀沉陷，裂纹，防渗范围内的草皮、树根要清除。与膜接触面铺设粒径小的沙土或粘土作防护层。

（4）铺设时土工膜不要拉得太紧，两端埋入土体部分成波纹状较好，特别是与刚性材料锚固时，应留有一定的伸缩量。

（5）施工时，应避免石块，重物直接砸在土工膜上、最好边施工、边铺设膜、边覆盖保护层。

特点1.幅宽6米，国内最宽复合膜；

2.抗穿刺强度高，摩擦系数大；

3.耐老化性能好，适应环境温度范围大；

4.优良的抗排水性能；

5.适用于水利、化工、建筑、交通、地铁、隧道、垃圾处理场等工程。

防渗铺盖特征复合土工膜以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。国内外防渗应用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（HDPE,LDPE,LLDPE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小、延伸性较强、适应变形能力高、耐腐蚀、耐低温、抗冻性能好。

又有种新型的复合土工膜--经编复合土工膜。经编复合土工膜以合成纤维（或玻璃纤维）为增强材料，通过与复合土工膜复合而成的新型土工材料。经编复合土工膜不同于一般复合土工膜。其最大特点是经线与纬线的交叉点不弯曲，各自处于平直状态。用捆绑线将两者捆扎牢固，可全面较均匀同步，承受外力，分布应力，且当施加的外力撕裂材料的瞬时，纱线会沿初裂口拥集，增加抗撕裂强度。经编复合时，即利用经编捆绑线在经，纬纱与短纤针刺非织防水土工布的纤维层间反复穿行，使三者编结为一体。因而经编复合土工膜既具有高抗拉强度，低延伸率的特点，又兼有复合土工膜的防水性能。因此经编复合土工膜是一种具在加筋增强、隔离、防护作用的防渗材料。它是当今国际上高水平的应用土工复合材料。

使用年限鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力，故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明，它们的化学和生物稳定性高，织物的最大损坏是在施工中，铺设以后没有大变化，可预期超过100年的稳定性。

其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形；而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀，在避光使用情况下，使用寿命长。1

选型国内生产土工膜的厂家比较多，产品规格也五花八门，有一布一膜，一布二膜，二布一膜，二布二膜及多布多膜等。型号有200g/m2~1000g/m2等，亦可由用户根据自己的实际情况提出要求，由厂家根据要求单独生产。

技术要求①工艺流程

复合土工膜防渗采取边挖、边铺、边夯、边护的区段循环作业

②基面清理

基面一定在按设计要求清理好，这是确保防渗效果的关键，特别是对尖石、树根等杂物要彻底清除干净，基面不允许有局部凹凸现象，清理好的基面要用夯锤或夯板夯紧，使之密实平整。

③复合土工膜铺设

铺膜时，一定要由下而上铺设。膜与膜之间及膜与基面之间要压平贴紧，但不宜将膜拉得过紧，一般要略松一点，但不能在膜底留有气泡。因为土工膜比较薄且很轻，铺好以后，在未铺好保护层以前，极易被风吹动，所以一次铺膜面积不宜太大，最好边铺膜边盖保护层土料。

根据厂家提供资料，复合土工膜幅宽1.0~1.9m，本工程选用1.9m幅宽，以减少接头用料。接头有热粘、胶粘、搭接等方法，本工程设计采用胶粘，接缝宽50mm。

若发现土工膜的刺破或撕破之处，一定要用三倍于破损面积的土工膜胶粘贴补好。

④保护层及护面

靠土工膜10cm厚的保护层土料一定要过筛，不允许有粒径大于6mm以上颗粒，否则易刺破土工膜。保护层土料一定要用夯打密实，保证干容重在1.5以上，并随时取样检验。回填保护层及砌筑块石护面时，一定要轻放，以免撞破土工膜。在块石护面下面，应铺填100mm厚的碎石或砾石垫层，以防止因水位变化，风浪等因素的影响而淘刷土料保护层。干砌块石采取人工挂线铺砌，石块应紧密嵌固，面层块石个体重量应大于48kg，所有空隙均用小块石充填。

⑤周边接界处理

周边接界处理的要求是将复合土工膜与周边土体联结紧密，封堵渗流入口，截断侧向的渗漏路径，防止渗水进入土工膜底面，形成水泡，在库水位下降时胀破土工膜。因此周边接界一定要挖截水槽，并将土工膜埋入槽内。具体布置见设计图。

说起复合土工膜必须强调国家的技术标准：GB/T17642-2008 ，国家标准对各种规格复合土工膜有具体的参数要求。按照工艺区别来说复合土工膜主要有热复合法复合土工膜和淋膜法复合土工膜之分。

功能加强1、复合土工膜与支撑材料接触面应力求平整，以免薄膜被刺破丧失其防渗作用，否则，应设细粒垫层，以保护薄膜不被损伤。

2、通常在拐角及畸形地段，应是接缝长度尽量减短，除特殊要求外，在坡度大于1：6的斜坡上距顶坡或应力集中区域1.5米范围内，尽量不设焊缝。

3、复合土工膜自身的连接，防渗薄膜的连接方式可归纳为三种，即粘结法、焊接法以及硫化法，视防渗薄膜的原材料的不同而选择，所有连接缝的抗渗性能均应进行检查，以防接缝连接不好而渗漏。

4、复合土工膜与周边边界的连接。复合土工膜与周边边界必须严密结合，施工时可在地基和岸坡开挖锚固槽连接，如果地基是浅层砂砾石透水层，则应将砂砾石开挖掉，直至基岩然后浇筑混凝土底座，将土工膜固定在混凝土内，如果地基是不透水粘水层，可开挖深为2m，宽为4m左右的锚固槽，将土工薄膜置于槽内，然后密实回填粘土；如果地基是深厚的砂砾石透水层，可采用土工薄膜铺盖的方式进行防渗，其长度根据计算确定，铺盖部位必须整平，并铺设厚约30cm，最大粒径为20mm的过渡层，同样膜上也要铺设过滤层，随后加设保护层，薄膜周边应与两岸岸坡不透水层严密结合，防渗薄膜与锚固槽的连接视薄膜与混凝土的允许接触渗透坡降确定。聚氯乙烯和丁基橡胶类薄膜可用粘合剂或溶化剂很好的粘着于混凝土面上，故嵌入长度适当可短些，因聚乙烯薄膜不能粘着于混凝土面上，故嵌上混凝土的长度至少为0.8m。

5、复合土工膜铺设完成后，应尽量减少在膜面上行走、搬动工具等，凡能对防渗膜造成危害的物件，均不应放在膜上或携带在膜上行走，以免对膜造成意外损伤。

施工问题1）复合土工膜材料质量检测。

2）堤坡的清理、平整场地，清除一切尖角杂物，欠坡回填夯实、富坡削坡挖平后经监理验收合格，为复合土工膜铺设提供工作面。

3）土工膜场内拼接为了施工方便，保证拼接质量，复合土工膜应尽量采用宽幅，减少现场拼接量，施工前应根据复合土工膜幅宽、现场长度需要，在单位内剪裁，并拼接成合符要求尺寸的块体，卷在钢管上，人工搬运到工作面铺设。

1）复合土工膜的铺设方法：

复合土工膜铺设分渠底铺设、坡面铺设两个部分。铺设方法：沿渠道轴线方向水平滚铺。坡面铺设在坡面验收合格后，从顺坡面轴线方向滚铺，与渠底的复合土工膜连接采用丁字形连接。

2）复合土工膜的铺设技术要求：

铺设应在干燥和暖天气进行，为了便于拼接，防止应力集中，复合土工膜铺设采用波浪形松弛方式，富余度约为1.5%，摊开后及时拉平，拉开，要求复合土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜，施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。

复合土工膜在运输过程中不要拖拉、硬拽，避免尖锐物刺伤。

1、 应从底部向高位延伸，不要拉得太紧，应留有1.50%的余幅，以备局部下沉拉伸。考虑到本工程的实际情况，边坡采取从上到下的铺设顺序；

2、 相邻两幅的纵向接头不应在一条水平线上，应相互错开1m以上；

3、纵向接头应距离坝脚、弯脚处1.50m以上，应设在平面上；

4、先边坡后场底；

5、边坡铺设时，展膜方向应基本平行于最大坡度线。1

焊接规范①搭接：搭接宽度宜大于15cm；

②热焊：宜于稍厚的土工膜基材，焊缝搭接宽度不小于5CM.(不推荐胶接,长时间水浸泡易开胶，防渗效果差。)

工序流程1.基础开挖

2.做湖底砂浆保护层（H20-30mm）

3.削坡、密实与平整

4.复合土工膜与垂直挡水墙粘贴

5.基面平整、清除、工序交接

6.水下水管口的密封止水

7.复合土工膜铺设与焊接

8.工序交接

9.焊接与修补质量验收

10.竣工验收

工程概况1.最高设计水位：0.6m左右。

2.防水施工总面积约800㎡。

3.陶粒砖砌筑挡水墙。

4.水下设有崩坑。

主要防水材料1.复合土工膜卷材，规格为：50*4m；150g/㎡/0.5mm/150g/㎡。

2.GB橡胶止水条。

基础条件1.基础造形和开挖后，须进行削坡，平整碾压或夯实处理。扰动土质的置换与回填，应分层洒水碾压或夯实，每层厚度≯400mm。

2.清除基础表面裸露的具有刺破隐患的物质，如砖、石、瓦块、玻璃和金属碎屑；树枝、植物根茎等。 清理场内有障碍物，提供必须的铺设施工条件。

3.周边挡水墙、泵坑、桥梁基础，以及水下管口的安装和预留等工作，必须在复合土工膜施工前结束。

焊接与铺设技术1.焊接技术

①焊道搭接宽度：80~100mm；平面和垂直面的自然褶皱分别为：5%~8%；预留伸缩量：3%~5%；边角料剩余量：2%~5%。

②热熔焊接工作温度280~300℃；行进速度2~3m/min；焊接形式为双焊道。

③破损部位修复方法，裁剪规格相同的材料，热熔粘补，聚乙烯胶密封。

④焊道处无仿布的连接，采用机械缝合。

⑤水下管口的密封止水，采用GB橡胶止水条密封，金属包扎并防腐处理。

2.铺设技术

①复合土工膜铺设和展开方向，由E向W或由W向E进行，每幅铺设长度中，包括两侧挡水墙高度一次完成。

②铺设顺序，自渠道轴线向S、N两侧推进。

③施工工序，先做湖底复合土工膜的砂浆保护层（20-30mm），再做与垂直挡水墙的粘贴。

④复合土工膜与挡水墙的粘贴工艺。将粘接剂涂刷在复合土工膜与挡墙的粘贴面上，干燥静置时间约5分钟，然后进行粘贴、挤压、佛平。粘接剂由沥青乳胶涂料、水泥、水拌合而成。粘贴完毕，在水位线以上钎钉锚固，并做防水、防腐处理。1

质量验收1.复合土工膜的材质与施工执行国家质量技术监督局发布的聚乙烯土工膜，复合土工膜国家标准。

2.施工质量验收，分为施工单位自检，承包单位抽检等内容。

3.焊接质量检验，采用“充气压力法”，破损修复用“目测法”，充气压力检测指标为0.06Mpa。

4.质量验收过程包括，工序交接程序，竣工验收等内容。

5.人工湖正常渗漏量：≤15mm/24h（含季节蒸发损失量）。

施工进度1.日功效，一台机组每日按施工面积为2000~2500㎡。

2.计划工期为3日。

建议1.加强复合土工膜成品的防护和管理，提高相关施工人员的防水意识，对于保证工程质量，按期投入正常运行。具有十分重要的意义。

2.建议由承包方通知并派专人监管，与防水材料相关的施工人员，发现复合土工膜破损，要及时通报防水施工人员修补。

3.复合土工膜须防止粘上油污，否则会降低粘接强度。贮存和保护《见土工膜施工方法简介》。

4.建议本工程注意如下环节：

①复合土工膜焊接为成品后，必须先做湖底砂浆保护层。

②桥梁基础防水，采用钢筋穿膜焊接法，用砂浆保护层防止电焊时所造成的质量隐患。

③复合土工膜与墙面的粘贴，须防止大面积空鼓的出现。

规格1.一布一膜（布：100-1000g/m2膜厚：0.1-1.5mm）
2.两布一膜（布：80-600g/m2膜厚：0.2-1.5mm）

3.一布两膜（布：100-1000g/m2膜厚：0.1-0.8mm）

4.多布多膜（布：100-1000g/m2膜厚：0.1-0.8mm）

设计材料1.根据工程性质、类别、应用部位，使用条件、设计要求等来选择适宜的种类及规格。

2.根据工程设计的水压力要求强度，以及暴露、埋压、气候、使用寿命等应用条件，来确定土工膜的厚度。

3.根据工程实际尺寸、面积、施工条件、施工能力，以施工时接缝最少为原则，来确定土工膜的宽度与长度。

4.当基层为混凝土结构时，宜选择可直接在水泥基层上直接粘接的长丝无纺布复合土膜。

5.公路中应用于防渗处理，中央分隔带下部防渗时一般采用一布一膜200-300g/m。1

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学