CN104389298A - 适用于土工膜防渗的膜后排水装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于土工膜防渗的膜后排水装置，包括设置于坝体上的第一土工膜，所述第一土工膜上设有开孔，在所述开孔下方设有反滤土工布，所述反滤土工布的尺寸大于所述开孔，所述开孔上方覆盖有第二土工膜，所述第二土工膜的尺寸大于所述开孔，且顶端与所述第一土工膜连接，所述第二土工膜上放置有盖板。本发明的膜后排水装置防渗效果良好，且结构简单、造价低廉，具有广泛的应用前景。

Description

适用于土工膜防渗的膜后排水装置及方法
技术领域
本发明属于水利工程领域，具体涉及一种适用于土工膜防渗的膜后排水装置，以及适用于土工膜防渗的膜后排水方法。
背景技术
一般来说，已建水库的渗漏处理原则是“上堵下排”。“上堵”措施可分为三大类：水平防渗、迎水坡斜坡防渗和坝身垂直防渗。水平防渗包括粘土水平铺盖和水下抛土等；迎水坡斜坡防渗包括粘土贴坡、坡面钢筋网混凝土防渗等；垂直防渗包括坝体灌浆、混凝土防渗墙、高压定向喷射板墙、粘土截水墙、坝顶开槽并铺设土工膜直立防渗等。这些防渗方案的工程投资较大，相比而言，土工膜防渗技术具有造价低、施工工艺简单、设备少、施工速度快、防渗性能好且能适应坝体变形、耐腐蚀、不怕鼠、白蚁破坏等优点，因此，近60年来，土工膜已在渠道防渗、病险水库防渗加固、库盘防渗、施工围堰、堤围等数万座不同类型的水利工程及抗洪抢险中获得广泛应用。
土工膜是具有高阻水防渗功能(渗透系数k≤1×10-10cm/s)的土工合成材料，采用坝坡铺设土工膜防渗投资较少，防渗效果良好，但在渗透系数k≤1×10-4cm/s的均质土坝或曾进行过灌浆加固的土坝中，采用坝坡铺设土工膜防渗方案时，常常会出现土工膜膜下或膜后渗透水排水困难的问题，当库水位下降时会引起膜鼓胀甚至胀破由此引起护坡失稳和防渗失效的危险。正因如此，严重制约了土工膜在土坝防渗中的应用。
根据土工膜防渗工程技术的相关规范，一般采用两种方法解决，第一种是采用膜上加盖重的方法，这种方法简便易行，但一方面增加了护坡投资，另一方面掩盖了土工膜胀破的隐患；另一种是设置排水管道或采用一种类似“逆止阀”结构的装置。排水管道效果较好，但布置上工程投资较大。而实践证明逆止阀造价高，长期效果也欠佳。
因此，迫切需要寻求一种简单、稳妥又经济可行的膜后排水方法。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、防渗排水效果好的膜后排水装置，该膜后排水装置适用于土工膜防渗。
本发明的另一个目的在于提供一种适用于土工膜防渗的膜后排水方法。
本发明的技术方案如下：
一种适用于土工膜防渗的膜后排水装置，包括设置于坝体上的第一土工膜，所述第一土工膜上设有开孔，在所述开孔下方设有反滤土工布，所述反滤土工布的尺寸大于所述开孔，所述开孔上方覆盖有第二土工膜，所述第二土工膜的尺寸大于所述开孔，且顶端与所述第一土工膜连接，所述第二土工膜上放置有盖板。
根据本发明的膜后排水装置，优选地，所述第二土工膜为复合土工膜，更优选地，所述复合土工膜为两布一膜。
根据本发明的膜后排水装置，优选地，所述第二土工膜的顶端通过焊接与所述第一土工膜连接。
根据本发明的膜后排水装置，优选地，所述第二土工膜的底端和两侧边不与所述第一土工膜连接。
根据本发明的膜后排水装置，优选地，所述盖板为混凝土预制块盖板。
根据本发明的膜后排水装置，优选地，所述膜后排水装置设置于坝前坡。
根据本发明的膜后排水装置，优选地，所述膜后排水装置设置于坝前坡的中下部位置。
根据本发明的膜后排水装置，优选地，所述开孔为圆孔。
我们在长期的实践应用中发现：
(1)土工膜连接以及土工膜和周边接触边界的处理是土工膜防渗技术的关键工序，但一般难以完全天衣无缝，不可避免会存在瑕疵，由此，会带来一定量的膜后渗水；
(2)坝顶及两侧也有部分渗水沿土坝坝体渗漏至膜下；
(3)当水库水位骤降时，坝体中部分水量将流向上游，会沿土工膜顺流至坝坡中下游位置，当坝体疏松或布设有水平排水时，这些渗水可以排除至坝后，但当坝体渗透系数k≤1×10-4cm/s或曾进行过灌浆加固的土坝，此时，这些渗水就在坝前坡中下部位置的膜下积聚，并出现土工膜鼓胀的问题。如果此时含有少量气体时，鼓胀的影响会更大。
(4)土工膜鼓胀后会撑裂护坡混凝土，土工膜胀破后如不及时修复，土工膜整体防渗效果就受到严重的影响。
经综合分析，本发明采用了膜后排水的方法，正常情况下盖板(优选混凝土预制块盖板)压住第二土工膜覆盖住开孔，和防渗第一土工膜紧贴，使外面的水难以进入坝体；当膜下水压力高于膜上外水压力时，第二土工膜在水压作用下，以缝隙方式打开，膜下渗水及气体排出。
本发明的膜后排水装置尤其适用于解决渗透系数k≤1×10-4cm/s的均质土坝或曾进行过灌浆加固的土坝中，采用坝坡铺设土工膜防渗方案的膜后排水问题。
与现有技术相比，本发明的膜后排水装置结构简单，防渗排水效果好，使用安全方便，成本低廉。
附图说明
图1是本发明的膜后排水装置安装在大坝上的位置示意图。
图2是本发明的膜后排水装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的详述，但本发明并不限于以下实施例。
如图1和图2所示，本发明将结合实际应用情况进行说明，本发明的适用于土工膜防渗的膜后排水装置10通常设置于坝体上，特别是设置于坝前坡的中下部位置(渗水往往在坝前坡中下部位置的膜下积聚，如图1所示)。根据实际需要，本发明的膜后排水装置10可以采用多个联用，提高防渗效果。
本发明的膜后排水装置10包括第一土工膜2，第一土工膜2设置于坝体3上，该第一土工膜2可以是适用于土工防渗领域的任何土工膜。第一土工膜2上设有开孔4，在开孔4的下方设有反滤土工布5，反滤土工布5的尺寸大于开孔4，开孔4的上方覆盖有第二土工膜6，该第二土工膜6的尺寸大于开孔4，且第二土工膜6的顶端(即水平位置较高的一端)与第一土工膜2相连接，从而形成可开启的门状结构。当膜下水压力高于膜上外水压力时，第二土工膜在水压作用下，以缝隙方式打开，膜下渗水及气体排出。
优选地，第二土工膜的底端和两侧边不与所述第一土工膜连接，第二土工膜6的顶端通过焊接与第一土工膜2连接。优选地，所述第二土工膜为复合土工膜，更优选地，所述复合土工膜为两布一膜(一种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，结构为外层为土工布，中间为防渗膜)。
第二土工膜6上还放置有盖板7，在正常情况下盖板7由于自身重量，压住第二土工膜6，使其覆盖住开孔4，和铺设在坝体上防渗的第一土工膜2紧贴，使外面的水难以进入坝体。盖板7可优选为混凝土预制块盖板。
通常情况下，坝体3上铺设有土工膜，土工膜上再铺设护坡体1，当应用本发明的膜后排水装置10时，由于第一土工膜2有开孔4以及盖板，则护坡体1上优选相应留出比盖板7稍大的孔位，使护坡体1与盖板7保留有适当空隙，利于水分或气体排出。
作为一种优选的实施方式，开孔4为圆孔，直径为10cm，第二土工膜6的大小为30cm×30cm，盖板的大小为40cm×40cm，护坡体1上的孔位大小为45cm×45cm。
本发明的膜后排水装置尤其适用于解决渗透系数k≤1×10-4cm/s的均质土坝或曾进行过灌浆加固的土坝中，采用坝坡铺设土工膜防渗方案的膜后排水问题。
实际应用效果表明，本发明的膜后排水装置防渗效果良好，且结构简单、造价低廉，具有广泛的应用前景。

Claims (9)

1.一种适用于土工膜防渗的膜后排水装置，包括设置于坝体上的第一土工膜，其特征在于：所述第一土工膜上设有开孔，在所述开孔下方设有反滤土工布，所述反滤土工布的尺寸大于所述开孔，所述开孔上方覆盖有第二土工膜，所述第二土工膜的尺寸大于所述开孔，且顶端与所述第一土工膜连接，所述第二土工膜上放置有盖板。
2.根据权利要求1的膜后排水装置，其特征在于：所述第二土工膜为复合土工膜。
3.根据权利要求2的膜后排水装置，其特征在于：所述复合土工膜为两布一膜。
4.根据权利要求1的膜后排水装置，其特征在于：所述第二土工膜的顶端通过焊接与所述第一土工膜连接。
5.根据权利要求1的膜后排水装置，其特征在于：所述第二土工膜的底端和两侧边不与所述第一土工膜连接。
6.根据权利要求1的膜后排水装置，其特征在于：所述盖板为混凝土预制块盖板。
7.根据权利要求1的膜后排水装置，其特征在于：所述膜后排水装置设置于坝前坡。
8.根据权利要求1的膜后排水装置，其特征在于：所述膜后排水装置设置于坝前坡的中下部位置。
9.根据权利要求1的膜后排水装置，其特征在于：所述开孔为圆孔。
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