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复合土工膜防渗体结构由基面、复合土工膜、保护层、块石（或砼）护坡共四层组成，现将各层设计分述如下：
基面设计
为防止复合土工膜上铺填土层顺其表面滑动，增加保护层（包括护面）的稳定性，将上游铺膜坝壳表面开挖成台阶段，每级高差为0.3m，水平宽根据坡比而定，斜坡设计为1 : 1.0，开挖成形后，将表面的砖、石块及*根树等干净，并用拍板将表面打紧，平整。
复合设计
根据的产品主要特能，结合周头水库的具体情况，设计选用WCD-1型二布一膜的复合土工膜。
保护设计
复合土工膜的防渗效果取决于施工中和运行过程中塑料膜的完好程度，为了防止人畜踩踏，动植物破坏以及减少光热作用，由于它们是高分子化纤聚合物，故应避免阳光的直接照射，所以复合土工膜上应铺保护层。
保护层的颗粒直径不能太大，否则会刺破复合土工膜，一般对保护层的颗粒直径大小要按下式进行近似估算。

为了起见，要求实际土料颗粒直径d不大于6mm，故本工程采用筛制的粉质粘土，其它要求与坝体土料填筑要求一样。保护层取200mm，下面100mm用筛制土，上面100mm用非筛制土。对非筛制土，应挑出较大石块等其它杂物 。

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力，故有些 的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明，它们的化学和生物稳定性高；织物的 损坏是在施工中；铺设以后没有大变化；……可预期超过100年的稳定性。