上保護層起到保護土工膜不受陽光的暴曬、防止水位驟降對土工膜的頂托及輔助土工膜抗滑穩定的作用。在已建的土工膜堆石壩中，絕大部分土工膜上部均設置有保護層，常見形式有
①粉土層或粉砂層;
②漿砌石或堆石;
③現澆混凝土護面(Ospedal壩、Bovllia壩);
④預制混凝土板(鐘呂壩、棲霞院大壩等);
⑤噴混凝土(捷克，1985，壩高20m，特納維卡壩);
⑥掛網噴混凝土(西班牙，PozadeLosＲamos砌石壩)。
國內常采用預制混凝土板對土工膜進行保護。預制混凝土板利于排水及土工膜的檢修，但鋪設過程中容易損壞土工膜，現場施工控制難度大。現澆混凝土一般采用素混凝土，分段澆筑并留縫，縫間采用瀝青木板或無紡布充填，缺點是不能進行土工膜的檢修，施工過程須嚴格控制避免損壞土工膜。
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