CN112900366A - 一种土工膜连接结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种土工膜连接结构，包括：“Z”形土工膜、与“Z”形土工膜配合的定型钢板组和混凝土连接墙；“Z”形土工膜铺设在定型钢板组靠近水流上游一侧表面，“Z”形土工膜和定型钢板组形成组合结构，混凝土连接墙连接待连接施工结构设施与该组合结构；混凝土连接墙分为竖直部分和具有倾角θ部分，组合结构垂直于竖直部分，并部分埋入混凝土连接墙；还提供其施工方法，包括以下步骤：S1、参数设计；S2、安装固定；S3、浇筑混凝土连接墙。本发明避免了相互施工干扰；本发明还增设混凝土连接墙，将土工膜与待连接施工结构设施有效地连接为一体；本发明还通过设置定型钢板组进行定位与固定，保证了防渗体的整体防渗效果。

Description

一种土工膜连接结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程领域，特别涉及一种土工膜连接结构及其施工方法。

背景技术

土工膜作为一种防渗材料，经常用于水利水电工程中的中低挡水坝工程、堤防工程和施工导流围堰中，经常遇到土工膜与两侧混凝土建筑物、穿堤混凝土建筑物、岸坡等难以紧密连接的问题。

目前，土工膜常规的做法可采用胶水粘结、螺栓锚固连接、预留二期混凝土埋设等方式。传统的做法存在以下问题：

(1)胶水粘结、螺栓锚固连接、预留二期混凝土埋设等接头方式，常存在接缝不紧密、接头不牢固和局部渗漏问题，从而影响整体防渗效果。

(2)由于受待连接混凝土建筑物外轮廓的形状、倾斜角度等限制，采用胶结及螺栓锚固连接方式时，土工膜与混凝土建筑物连接空间定位难度大，并且很难与待连接建筑物外轮廓紧密贴合，造成渗漏；采用预留二期混凝土定位时，增加施工工序及施工复杂程度，并且易出现接头部位褶皱，造成渗漏，同时容易造成土工膜的损伤，影响防渗体的整体密闭性。

(3)现有土工膜结构多为单层土工膜或多层土工膜层叠，其强度较低，防水效果不佳。

因此，鉴于目前土工膜作为防渗体的重要性，需要研究其结构及与侧向待连接混凝土建筑物、岸坡等的连接方法，使其保证建筑物防渗体的整体防渗效果，并满足现场施工准确定位、易于施工、可实施性强等特点。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种土工膜连接结构及其施工方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种土工膜连接结构，包括：“Z”形土工膜、与“Z”形土工膜配合的定型钢板组和混凝土连接墙；“Z”形土工膜铺设在定型钢板组靠近水流上游一侧表面，“Z”形土工膜和定型钢板组形成组合结构，混凝土连接墙连接待连接施工结构设施与该组合结构；混凝土连接墙分为竖直部分和具有倾角θ部分，组合结构垂直于竖直部分，并部分埋入混凝土连接墙。

优选地，还包括压板组；压板组抵接“Z”形土工膜，并与定型钢板组连接固定，固定“Z”形土工膜在定型钢板组表面。

优选地，还包括用于固定定型钢板组的锚杆组；锚杆组包含多个与定型钢板组配合的锚杆，锚杆一端固定在待连接施工结构设施中，另一端与定型钢板组包含的钢板固定连接，并埋入混凝土连接墙中。

优选地，“Z”形土工膜与待连接施工结构设施外壁的距离不小于30cm，“Z”形土工膜埋入混凝土连接墙的深度不小于50cm。

优选地，混凝土连接墙的厚度不小于80cm。

一种土工膜连接结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、参数设计；根据设计图纸与施工要求，确定混凝土连接墙参数和“Z”形土工膜参数，并确定定型钢板组包含钢板数量、钢板参数、压板组包含压板数量、压板参数、锚杆组包含锚杆数量；

S2、安装固定；按照设计参数固定锚杆组；在锚杆组远离待连接施工结构设施一端安装固定定型钢板组；按照设计参数截取土工膜，贴附在定型钢板组的表面，形成“Z”形土工膜；安装固定压板组，将“Z”形土工膜固定在定型钢板组靠近水流上游一侧表面；

S3、浇筑混凝土连接墙；对待连接施工结构设施表面进行预处理，架设混凝土连接墙的模板，进行混凝土连接墙的浇筑，“Z”形土工膜和定型钢板组形成组合结构，混凝土连接墙分为竖直部分和具有倾角θ部分，组合结构垂直于竖直部分，并部分埋入混凝土连接墙。

优选地，“Z”形土工膜参数包括“Z”形土工膜埋入混凝土连接墙的深度、“Z”形土工膜与待连接施工结构设施的距离；混凝土连接墙参数包括混凝土连接墙厚度、混凝土连接墙外侧面相对于竖直面的倾角θ；混凝土连接墙厚度为“Z”形土工膜埋入混凝土连接墙的深度和“Z”形土工膜与待连接施工结构设施间距离之和，混凝土连接墙外侧面相对于竖直面的倾角θ根据待连接施工结构设施的外轮廓确定。

优选地，“Z”形土工膜参数还包括折叠宽度b和折叠角度α；在混凝土连接墙具有倾角θ部分的外壁所在平面，以“Z”形土工膜的中心线为Y′轴，垂直于Y′轴，且经过“Z”形土工膜底端的直线为X轴，建立第一直角坐标系，在混凝土连接墙竖直部分的外壁所在平面，以“Z”形土工膜的中心线为Y轴，建立与第一直角坐标系具有同一X轴的第二直角坐标系，“Z”形土工膜参数还包括折叠次数、折叠位置坐标，计算公式如式(1)-(5)：

其中，H₁为混凝土连接墙具有倾角θ部分的高度，H₂为混凝土连接墙竖直部分的高度，k为折叠次数，k₁为“Z”形土工膜在混凝土连接墙具有倾角θ部分的折叠次数，y′_i为第i次折叠的折叠位置的Y′轴坐标，y_i为第i次折叠的折叠位置的Y轴坐标，x_i为第i次折叠的折叠位置的X轴坐标。

优选地，钢板数量与折叠次数相同，钢板参数包括钢板长度和钢板宽度，分别对应“Z”形土工膜每段的长度和宽度；压板数量根据钢板数量确定，每个钢板连接固定至少两个压板，压板参数包括压板长度，等于钢板长度；锚杆数量根据钢板数量确定，每个钢板与至少两个锚杆连接固定。

本发明能够取得以下技术效果：

(1)待连接施工结构设施自身的施工过程不受埋设土工膜的影响，避免了相互施工干扰，可以大大缩短待连接施工结构设施自身的施工进度，混凝土质量也易于得到保证。

(2)增设混凝土连接墙，通过连接墙的过渡作用，将土工膜与待连接施工结构设施有效地连接为一体，不仅能提高防渗体的整体密闭性，避免了因土工膜接头部位固定不牢或预留二期混凝土施工带来的渗漏风险，还具有较高的可实施性，可以简化施工程序，有利于保证施工质量。

(3)通过设置定型钢板组进行定位与固定，解决了土工膜这种柔性材料在不贴附在设施表面时难以定位或进行特定形状成形的问题，并且可以保证土工膜平展，避免了土工膜打卷、褶皱等变形。同时有利于对土工膜的施工中保护，避免其损伤，保证了防渗体的整体防渗效果。

附图说明

图1是本发明实施例的土工膜连接结构的正视图；

图2是本发明实施例的土工膜连接结构的左视图；

图3是本发明实施例的施工方法示意图的正视图；

图4是本发明实施例的施工方法示意图的右视图。

其中的附图标记包括：“Z”形土工膜1、混凝土连接墙2、定型钢板组3、压板组4、锚杆组5、待连接施工结构设施6、折叠位置7、混凝土连接墙具有倾角θ部分21、混凝土连接墙竖直部分22。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

如图1-4所示，一种土工膜连接结构，包括：“Z”形土工膜1、与土工膜配合的定型钢板组3和混凝土连接墙2；“Z”形土工膜1铺设在定型钢板组3靠近水流上游一侧表面，“Z”形土工膜1和定型钢板组3形成组合结构，混凝土连接墙2连接待连接施工结构设施6与该组合结构；混凝土连接墙2分为混凝土连接墙竖直部分22和混凝土连接墙具有倾角θ部分21，混凝土连接墙具有倾角θ部分21位于底端，该部分外壁为上窄下宽的斜面结构，组合结构垂直于混凝土连接墙竖直部分22，并部分埋入混凝土连接墙2；通过混凝土连接墙2固定“Z”形土工膜1和定型钢板组3，并连接它们与待连接施工结构设施6，构成一体结构。

在本发明的一个实施例中，还包括压板组4；压板组4抵接“Z”形土工膜1，并与定型钢板组3连接固定，固定“Z”形土工膜1在定型钢板组3表面，使“Z”形土工膜1贴合在定型钢板组3表面，防止“Z”形土工膜1发生移动或形态变化，进而提高防渗效果。

在本发明的一个实施例中，还包括用于固定定型钢板组3的锚杆组5；锚杆组5包含多个与定型钢板组3配合的锚杆，锚杆一端固定在待连接施工结构设施6中，另一端与定型钢板组3包含的钢板固定连接；通过锚杆组5对定型钢板组3进行预定位，定位定型钢板组3的安装位置，并对定型钢板组3进行支撑。

在本发明的一个实施例中，“Z”形土工膜1与待连接施工结构设施6的外壁的距离不小于30cm，“Z”形土工膜1埋入混凝土连接墙2的深度不小于50cm，“Z”形土工膜1与待连接施工结构设施6的外壁的距离应满足混凝土连接墙2的浇筑下料需求及振捣要求，“Z”形土工膜1埋入混凝土连接墙2的深度根据加固防渗需求进行确定，当低于该数值时，加固防渗效果不佳。

在本发明的一个实施例中，混凝土连接墙的厚度不小于80cm，该数值根据“Z”形土工膜1与待连接施工结构设施6的外壁的最小距离和“Z”形土工膜1埋入混凝土连接墙2的最小深度确定。

下面结合图1-4对本发明的方法部分进行详细说明：

一种土工膜连接结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、参数设计；根据设计图纸与施工要求，确定混凝土连接墙2的参数和“Z”形土工膜1的参数，并确定定型钢板组3包含钢板数量、钢板参数、压板组4包含压板数量、压板参数、锚杆组5包含锚杆数量；根据实际施工情况确认混凝土连接墙2和“Z”形土工膜1的参数，使其满足防渗漏要求，并根据它们的参数进一步确认定型钢板组3、压板组4和锚杆组5的参数。

S2、安装固定；按照设计参数固定锚杆组5，通过锚杆组5对定型钢板组3进行预定位，并在未进行混凝土连接墙2的浇筑前起到固定定型钢板组3的作用；在锚杆组5远离待连接施工结构设施6一端安装固定定型钢板组3，定型钢板组3的安装形状与“Z”形土工膜1的形状相同，对“Z”形土工膜1进行定位，加固“Z”形土工膜1，并有利于后续进行“Z”形土工膜1的安装；按照设计参数截取土工膜，贴附在定型钢板组3的表面，形成“Z”形土工膜1；安装固定压板组4，将“Z”形土工膜1固定在定型钢板组3靠近水流上游一侧表面，通过压板组4进一步加固“Z”土工膜1，防止其产生位移或变形，从定型钢板组3上脱落；

S3、浇筑混凝土连接墙2；对待连接施工结构设施6表面进行预处理，架设混凝土连接墙2的模板，进行混凝土连接墙2的浇筑，“Z”形土工膜1和定型钢板组3形成组合结构，混凝土连接墙2分为混凝土连接墙竖直部分22和混凝土连接墙具有倾角θ部分21，混凝土连接墙具有倾角θ部分21位于底端，该部分外壁为上窄下宽的斜面结构，组合结构垂直于混凝土连接墙竖直部分22，并部分埋入混凝土连接墙2，通过混凝土连接墙2对“Z”形土工膜1进行强化加固，提高其使用寿命。

在本发明的一个实施例中，“Z”形土工膜1的参数包括“Z”形土工膜1埋入混凝土连接墙2的深度、“Z”形土工膜1与待连接施工结构设施6的距离，它们根据实际施工现场进行设计，该设计满足防渗加固的要求；混凝土连接墙2的参数包括混凝土连接墙2的厚度、混凝土连接墙2的外侧面相对于竖直面的倾角θ；混凝土连接墙2的厚度为“Z”形土工膜1埋入混凝土连接墙2的深度和“Z”形土工膜1与待连接施工结构设施6间距离之和，在满足施工要求的前提下减少混凝土连接墙2的厚度，降低施工成本；混凝土连接墙2的外侧面相对于竖直面的倾角θ根据待连接施工结构设施6的外轮廓确定。

在本发明的一个实施例中，“Z”形土工膜1的参数还包括折叠宽度b和折叠角度α；在混凝土连接墙具有倾角θ部分21的外壁所在平面，以“Z”形土工膜1的中心线为Y′轴，垂直于Y′轴，且经过“Z”形土工膜1的底端的直线为X轴，建立第一直角坐标系，在混凝土连接墙竖直部分22的外壁所在平面，以“Z”形土工膜1的中心线为Y轴，建立与第一直角坐标系具有同一X轴的第二直角坐标系，“Z”形土工膜1的参数还包括折叠次数、折叠位置7的坐标，计算公式如式(1)-(5)：

其中，H₁为混凝土连接墙具有倾角θ部分21的高度，H₂为混凝土连接墙竖直部分22的高度，k为折叠次数，k₁为“Z”形土工膜1在混凝土连接墙具有倾角θ部分21的折叠次数，y′_i为第i次折叠的折叠位置7的Y′轴坐标，y_i为第i次折叠的折叠位置7的Y轴坐标，x_i为第i次折叠的折叠位置7的X轴坐标，通过实际施工情况对“Z”形土工膜1的形状进行设计，并根据该形状和混凝土连接墙2的形状进行折叠参数的设计，根据计算出的精准折叠参数进行后续施工，保证“Z”形土工膜1的形状符合设计。

在本发明的一个实施例中，钢板数量与折叠次数相同，钢板参数包括钢板长度和钢板宽度，分别对应“Z”形土工膜1每段的长度和宽度，对“Z”形土工膜1起到可靠的支撑与固定作用；压板数量根据钢板数量确定，每个钢板连接固定至少两个压板，压板参数包括压板长度，等于钢板长度，通过压板固定“Z”形土工膜1与定型钢板组3，防止两者产生相对运动；锚杆数量根据钢板数量确定，每个钢板与至少两个锚杆连接固定，通过锚杆对钢板进行固定，防止其产生位置变化，保证定型钢板组3的整体形状。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种土工膜连接结构，其特征在于，包括：“Z”形土工膜、与所述“Z”形土工膜配合的定型钢板组和混凝土连接墙；所述“Z”形土工膜铺设在所述定型钢板组靠近水流上游一侧表面，所述“Z”形土工膜和所述定型钢板组形成组合结构，所述混凝土连接墙连接待连接施工结构设施与该组合结构；所述混凝土连接墙分为竖直部分和具有倾角θ部分，所述组合结构垂直于所述竖直部分，并部分埋入所述混凝土连接墙。

2.如权利要求1所述的土工膜连接结构，其特征在于，还包括压板组；所述压板组抵接所述“Z”形土工膜，并与所述定型钢板组连接固定，固定所述“Z”形土工膜在所述定型钢板组表面。

3.如权利要求1所述的土工膜连接结构，其特征在于，还包括用于固定所述定型钢板组的锚杆组；所述锚杆组包含多个与所述定型钢板组配合的锚杆，所述锚杆一端固定在所述待连接施工结构设施中，另一端与所述定型钢板组包含的钢板固定连接，并埋入所述混凝土连接墙中。

4.如权利要求1所述的土工膜连接结构，其特征在于，所述“Z”形土工膜与所述待连接施工结构设施外壁的距离不小于30cm，所述“Z”形土工膜埋入所述混凝土连接墙的深度不小于50cm。

5.如权利要求1所述的土工膜连接结构，其特征在于，所述混凝土连接墙的厚度不小于80cm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的土工膜连接结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、参数设计；根据设计图纸与施工要求，确定混凝土连接墙参数和“Z”形土工膜参数，并确定定型钢板组包含钢板数量、钢板参数、压板组包含压板数量、压板参数、锚杆组包含锚杆数量；

S2、安装固定；按照设计参数固定所述锚杆组；在所述锚杆组远离待连接施工结构设施一端安装固定所述定型钢板组；按照所述设计参数截取土工膜，贴附在所述定型钢板组的表面，形成所述“Z”形土工膜；安装固定所述压板组，将所述“Z”形土工膜固定在所述定型钢板组靠近水流上流一侧表面；

S3、浇筑混凝土连接墙；对待连接施工结构设施表面进行预处理，架设所述混凝土连接墙的模板，进行所述混凝土连接墙的浇筑，所述“Z”形土工膜和所述定型钢板组形成组合结构，所述混凝土连接墙分为竖直部分和具有倾角θ部分，所述组合结构垂直于所述竖直部分，并部分埋入所述混凝土连接墙。

7.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述“Z”形土工膜参数包括所述“Z”形土工膜埋入所述混凝土连接墙的深度、所述“Z”形土工膜与所述待连接施工结构设施的距离；所述混凝土连接墙参数包括混凝土连接墙厚度、所述混凝土连接墙外侧面相对于竖直面的倾角θ；所述混凝土连接墙厚度为所述“Z”形土工膜埋入所述混凝土连接墙的深度和所述“Z”形土工膜与所述待连接施工结构设施间距离之和，所述混凝土连接墙外侧面相对于竖直面的倾角θ根据所述待连接施工结构设施的外轮廓确定。

8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述“Z”形土工膜参数还包括折叠宽度b和折叠角度α；在所述混凝土连接墙具有倾角θ部分的外壁所在平面，所述“Z”形土工膜的中心线为Y′轴，垂直于所述Y′轴，且经过所述“Z”形土工膜底端的直线为X轴，建立第一直角坐标系，在所述混凝土连接墙竖直部分的外壁所在平面，所述“Z”形土工膜的中心线为Y轴，建立与所述第一直角坐标系具有同一X轴的第二直角坐标系，所述“Z”形土工膜参数还包括折叠次数、折叠位置坐标，计算公式如式(1)-(5)：

其中，H₁为所述混凝土连接墙具有倾角θ部分的高度，H₂为所述混凝土连接墙竖直部分的高度，k为折叠次数，k₁为所述“Z”形土工膜在所述混凝土连接墙具有倾角θ部分的折叠次数，y′_i为第i次折叠的折叠位置的Y′轴坐标，y_i为第i次折叠的折叠位置的Y轴坐标，x_i为第i次折叠的折叠位置的X轴坐标。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述钢板数量与所述折叠次数相同，所述钢板参数包括钢板长度和钢板宽度，分别对应所述“Z”形土工膜每段的长度和宽度；所述压板数量根据所述钢板数量确定，每个钢板连接固定至少两个所述压板，所述压板参数包括压板长度，等于所述钢板长度；所述锚杆数量根据所述钢板数量确定，每个钢板与至少两个所述锚杆连接固定。

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