[发明专利]适用于土工膜防渗的膜后排水装置及方法

说明书

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。