上保护层起到保护土工膜不受阳光的暴晒、防止水位骤降对土工膜的顶托及辅助土工膜抗滑稳定的作用。在已建的土工膜堆石坝中，绝大部分土工膜上部均设置有保护层，常见形式有
①粉土层或粉砂层;
②浆砌石或堆石;
③现浇混凝土护面(Ospedal坝、Bovllia坝);
④预制混凝土板(钟吕坝、栖霞院大坝等);
⑤喷混凝土(捷克，1985，坝高20m，特纳维卡坝);
⑥挂网喷混凝土(西班牙，PozadeLosＲamos砌石坝)。
国内常采用预制混凝土板对土工膜进行保护。预制混凝土板利于排水及土工膜的检修，但铺设过程中容易损坏土工膜，现场施工控制难度大。现浇混凝土一般采用素混凝土，分段浇筑并留缝，缝间采用沥青木板或无纺布充填，缺点是不能进行土工膜的检修，施工过程须严格控制避免损坏土工膜。
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