土工膜應用于各類工程的防滲結構中,設計和施工的關鍵技術問題可歸納為三個方面:第一就是土工膜的選材;其次是防滲層結構設計,包括防滲結構形式的合理選擇、空間展布與錨固方式等,并進行土工膜的滲漏量驗算和穩定性驗算;最后是土工膜的施工與檢測問題,尤其是接縫的連接質量。
6.3.1土工膜的選擇
作為液體或氣體的防擴散屏障,在土工膜選擇時,首先考慮滲透性能及相關質量是否滿足要求,其次是土工膜應具備良好的力學性能,如抗拉強度、抗刺破強度、抗穿透能力等,以抵御運輸、儲存、施工與使用過程中面臨的各種損傷。除這些因素以外,在土工膜選擇時還需要考慮其對接觸液體的耐久性(耐腐蝕性)以及土工膜的厚度。
1.土工膜的種類
土工膜都是由熱塑聚合物材料制成的薄片材。根據聚合物的類型不同,劃分為HDPE土工膜、PVC土工膜和LLDPE土工膜等;同時,又根據土工膜的生產工藝和結構特征不同,土工膜又可分為光面土工膜、加筋土工膜和復合土工膜。
(1)光面土工膜光面土工膜是采用吹塑法、擠塑法或輥軋法制成,其相應土工膜厚度范圍依次為0.2~0.5mm、0.25~4.0mm和0.25~2.0mm.常用的土工膜的厚度一般不超過1.0mm,相當單薄,故容易在搬動、運輸、施工或長期工作中受到不明原因或不同程度的損傷。
(2)加筋土工膜防滲土工膜有時會承受較大的水壓力,如被擊穿將失去防滲作用。為了提高土工膜的抗拉、抗頂破、抗撕裂強度,可在聚合物內部加筋。加筋材料有錦綸絲布、錦綸帆布、丙綸針刺無紡土工織物等。根據特定工程的具體要求,加筋土工膜可以是一層加筋,也可以是二層或三層加筋,構成一布二膠、二布三膠和三布四膠的加筋土工膜。加筋后的土工膜厚度較大,其力學特性得到明顯改善。例如,經加筋的厚3mm的錦綸帆布氯丁橡膠的拉斷強度可達99~120kN/m,頂破、撕裂強度也大大提高。
(3)復合土工膜復合土工膜是由聚合物膜與土工織物加熱壓合而成,或者用膠粘劑將土工膜與土工織物粘合而成,其中土工織物可以起到保護土工膜的作用,防止被接觸的碎石刺破,以及運輸和鋪設時的損壞。復合土工膜可以根據工程需要采用一膜一布結構,也可以是二膜一布結構。當無紡土工織物與土工膜復合時,除增大土工膜強度和保護土工膜外,土工織物還可以起到排水作用,以排除膜后的滲透水以及孔隙水和氣,防止土工膜被水和氣抬起而失穩。復合土工膜增加了土工織物一側膜面的摩擦系數,有利于土工膜與接觸土體之間的穩定性。鑒于其諸多優點,在環境條件存在不利影響因素時,常首選復合土工膜。與加筋土工膜類似,增加了土工織物的復合土工膜的力學特性得到明顯改善。