復(fù)合工膜有許多優(yōu)點(diǎn),以織造型土工織物復(fù)合,可以對(duì)土工膜加筋,保護(hù)膜不受運(yùn)輸或施工期間的外力損壞;以非織造型織物復(fù)合,不僅對(duì)膜提供加筋和保護(hù),還可起到排水排氣的作用,同時(shí)提高膜面的摩擦系數(shù),在水利工程和交通隧洞工程中有廣泛的應(yīng)用。
土工膜被廣泛應(yīng)用于水利和巖土工程的各個(gè)領(lǐng)域。不同的工程對(duì)材料有不同的功能要求,并以此選擇不同類型和不同種類的土工膜。土工膜的一般性能包括物理、力學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)和耐久性能等。在工程應(yīng)用中更重視其防水(滲透性及透氣性)、抗變形的能力及耐久性。大量工程實(shí)踐表明,土工膜有很好的不透水性;有很好的彈性和適應(yīng)變形的能力,能承受不同的施工條件和工作應(yīng)力;有良好的耐老化能力,處于水下、土中的土工膜的耐久性尤為突出??傊?,可以認(rèn)為土工膜具有十分突出的防滲和防水性能。
物理性能指標(biāo):①單位面積質(zhì)量,系1m2土工膜的質(zhì)量,稱為土工膜的基本質(zhì)量,單位為g/m2 。它是土工膜的一個(gè)重要指標(biāo)。土工膜的單價(jià)與單位面積質(zhì)量大致成正比,其力學(xué)強(qiáng)度隨質(zhì)量增大而提高。因此,在選擇產(chǎn)品時(shí)單位面積質(zhì)量是必須考慮的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。②厚度,指土工膜在2kPa法向壓力下,其頂面與底面之間的距離,單位為mm。土工膜厚度隨所作用的法向壓力而變,規(guī)定2kPa壓力表示土工膜在自然狀態(tài)無壓條件下的厚度。
土工膜是柔性材料,必須鋪設(shè)在可靠的支持層上,它可以讓土工膜受力均勻。對(duì)于堤壩,支持層可采用級(jí)配良好的壓實(shí)土層,粒徑應(yīng)根據(jù)膜厚來選擇,對(duì)于0.2mm厚的土工膜,支持層的最大粒徑應(yīng)不大于6mm,不均勻系數(shù)應(yīng)不小于20。對(duì)于堆石壩,支持層可采用混凝土或?yàn)r青混凝土面板斜墻。如果是碾壓式土石壩,由于其壩面平整,又有較大密實(shí)度,可不設(shè)支持層。對(duì)于已建堤壩的防滲加固工程,一般采用垂直鋪塑技術(shù)建造垂直防滲墻。垂直防滲墻是在堤壩地基內(nèi)造孔或開槽,填入透水性極低的材料形成的連續(xù)墻。我國(guó)現(xiàn)在用鋪塑技術(shù)已完成多處垂直防滲墻工程。
修建防滲墻的土工合成材料多采用土工膜、復(fù)合土工膜。采用插入土工膜,則膜厚度應(yīng)不小于0.5mm。在目前技術(shù)條件下,插入深度可以達(dá)到約15m,要求地基土中大于5cm的粗顆粒不多于10%,最大顆粒粒徑不大于15cm,否則將超出開槽寬度。對(duì)于新建堤壩,采用中央復(fù)合土工膜作垂直防滲墻時(shí),其要求與土工膜斜墻防滲相同。但墊層和過渡層在填筑壓實(shí)時(shí),應(yīng)注意不使土工膜損傷。施工時(shí)要求堤壩填筑與土工膜心墻同時(shí)上升,而且土工膜應(yīng)做鋸齒形鋪設(shè),以適應(yīng)堤身的沉陷。
土工膜與混凝土、粘土、鋼板襯砌等幾種防水材料相比,有以下幾個(gè)弱點(diǎn):
(1)容易破裂,土工膜是一種高分子化合物的柔性材料,強(qiáng)度低,厚度也比較薄,因此容易破裂。造成破裂的原因有:①在施工過程中受損破裂;②被土石料中的石塊等尖硬物刺破或頂破;③由于設(shè)計(jì)選擇不當(dāng)或沒有局部約束被過大的水壓力擊穿;④鋪設(shè)在支承土與混凝土面板之間的土工薄膜由于溫度脹縮、重力、土體位移、浪擊和水位變化的因素,可能引起界面滑動(dòng),土工薄膜將承受過度伸長(zhǎng)、撕裂或擦傷;⑤斜面上用土和混凝土板保護(hù)土工薄膜的情況,當(dāng)水位驟降,土中孔隙水應(yīng)力與庫水位失去平衡,土體失穩(wěn)而滑動(dòng)。⑥建筑物過大的變形或不均勻沉降而導(dǎo)致破裂;⑦由于保護(hù)層薄或埋深淺,特別是用于渠道防滲時(shí),被人畜或植物根系弄破。這些問題很容易發(fā)生,但又是可以避免的。
(2)容易脆裂,土工膜在低溫環(huán)境下,性能惡化,容易脆裂。這方面可通過選擇耐低溫的品種或增加保護(hù)層厚度解決,一般也不成問題。
(3)老化問題,土工膜在接觸陽光、冷熱氣候、臭氧的條件下,將較快老化而失去性能。不過埋在水中或處于水下,不接觸這些因素,其老化還是相當(dāng)慢的。目前對(duì)土工膜的使用壽命,還沒有一個(gè)確切的規(guī)定,試驗(yàn)研究和實(shí)測(cè)資料都表明,在正常的保護(hù)條件下,其壽命可達(dá)50~100年。
(4)化學(xué)腐蝕,土工膜遇上某些化學(xué)物質(zhì),如酸性、堿性液體,或礦物油,可能會(huì)被腐蝕破壞。不過在一般的工程應(yīng)用中,不接觸這些物質(zhì)因而不必?fù)?dān)心。但在用于封閉廢棄的固體或液體時(shí),則應(yīng)考慮這方面的問題。