白鶴灘水電站上游圍堰復(fù)合土工膜施工技術(shù)探析

胡昕華，張建清

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

白鶴灘水電站上游圍堰復(fù)合土工膜施工技術(shù)探析

胡昕華，張建清

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

白鶴灘水電站上游圍堰采用復(fù)合土工膜斜墻防滲，土工膜鋪設(shè)面積約25 000 m2，其鋪設(shè)及焊接質(zhì)量直接影響圍堰的防滲效果，對工程影響巨大。通過對復(fù)合土工膜鋪設(shè)、焊接、接縫質(zhì)量檢測、缺陷修補(bǔ)的分析研究，形成了一套完整的斜坡面土工膜施工技術(shù)及工藝，將為類似斜坡面、大面積、高標(biāo)準(zhǔn)條件下的土工膜施工提供借鑒。

圍堰；斜坡面；施工；土工膜

1 概述

1.1 工程概況

白鶴灘水電站上游圍堰為3 級建筑物，按50 a一遇洪水流量28 700 m3/s 設(shè)計(jì)，堰前水位655.58 m，采用復(fù)合土工膜斜墻土石圍堰，堰頂高程658.0 m，最大堰高83.0 m，堰頂寬12.0 m，堰頂軸線長約208 m。圍堰上游面坡比為1：1.5～1：2.3，下游面坡比為1：1.75。

上游圍堰防滲墻施工平臺615.00 m 高程以上采用復(fù)合土工膜斜墻防滲，土工膜斜墻防滲體高度43.0 m，土工膜下部設(shè)置0.5 m 厚的墊層及3.0 m 厚的過渡層；土工膜表面噴20 cm 厚的C25 混凝土保護(hù)層。

斜墻土工膜采用350 g/1.0mmHDPE/350g復(fù)合土工膜，為兩布一膜。大面積土工膜的拼接采用雙縫熱合焊接，邊角處土工膜及缺陷修補(bǔ)采用塑料擠壓焊接。

1.2 土工膜材料要求

上游圍堰采用350g/1.0mmHDPE/350g兩布一膜復(fù)合土工膜。其主要技術(shù)參數(shù)詳見下表1。

表1 復(fù)合土工膜技術(shù)參數(shù)表

2 基礎(chǔ)條件要求

2.1 氣候及現(xiàn)場環(huán)境要求

土工膜鋪設(shè)及焊接在現(xiàn)場環(huán)境溫度5℃以上、風(fēng)力3級以下并無雨、無雪的氣象條件下進(jìn)行，施工環(huán)境最高氣溫以不對施工人員的身體造成傷害為限制溫度(35℃左右)。

施工現(xiàn)場環(huán)境保證土工膜表面的清潔干燥并采取相應(yīng)的防風(fēng)、防塵措施，以防土工膜被陣風(fēng)掀起或沙塵污染。若施工時(shí)現(xiàn)場風(fēng)力大于5級，采取擋風(fēng)措施防止焊接溫度波動，并加強(qiáng)對土工膜的防護(hù)和壓覆。

2.2 下支持層要求

土工膜鋪設(shè)前，應(yīng)首先對土工膜下支持墊層面進(jìn)行檢查，鋪設(shè)面上應(yīng)清除一切樹根、雜草、尖石及鋼釘、鋼筋頭、碎鐵塊等尖銳物體，盡量保證鋪設(shè)砂礫石墊層面平整，并應(yīng)碾壓密實(shí)。排除鋪設(shè)工作范圍內(nèi)的所有積水，焊接時(shí)基底面的表面應(yīng)盡量干燥，含水率宜在15%以下。

2.3 土工膜材料要求及質(zhì)量檢查

土工膜為兩布一膜復(fù)合土工膜，布面與膜粘合緊密，加工成型后分開極為困難，為滿足相鄰膜塊間的焊接要求，避免現(xiàn)場撕膜及裁剪浪費(fèi)，在施工前根據(jù)下支持層情況進(jìn)行嚴(yán)格的下料設(shè)計(jì)(詳見圖1)，并報(bào)送生產(chǎn)廠家，由廠家根據(jù)設(shè)計(jì)要求對每塊土工膜進(jìn)行定型生產(chǎn)，并根據(jù)需要在端頭預(yù)留焊接接頭。

圖1 土工膜下料設(shè)計(jì)圖

土工膜鋪設(shè)前，首先對采購并運(yùn)抵工地的土工膜根據(jù)要求進(jìn)行抽樣檢查，經(jīng)檢驗(yàn)質(zhì)量不合格或不符合設(shè)計(jì)要求的同批次土工膜，不得投入使用。

3 土工膜施工技術(shù)

3.1 土工膜施工流程

復(fù)合土工膜施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測量放樣→鋪膜、裁剪→對正、搭齊→壓膜、定型→擦拭塵土→焊接試驗(yàn)→縫下層布→焊接→檢測→修補(bǔ)→復(fù)檢→縫上層布→驗(yàn)收→下道工序。

3.2 土工膜鋪設(shè)

(1)土工膜鋪設(shè)前，對鋪設(shè)區(qū)域進(jìn)行復(fù)檢，然后按《土工膜下料設(shè)計(jì)圖》要求對每塊土工膜位置進(jìn)行嚴(yán)格放樣，再將編號區(qū)域?qū)?yīng)的土工膜搬運(yùn)到工作面。

(2)土工膜一般采用人工裝卸，卷幅較長的土工膜可采用機(jī)械輔助吊裝(吊繩宜采用尼龍編織帶一類柔性繩帶，嚴(yán)禁采用鋼絲繩等一類繩索直接吊卸)，鋪設(shè)時(shí)人工從坡面自上而下翻滾鋪設(shè)，也可采用自行設(shè)計(jì)土工膜轉(zhuǎn)軸支架輔助展開，拖拉平順，松緊適度，并注意預(yù)留接頭和伸縮節(jié)，保證土工膜整體受力性能。

(3)鋪設(shè)土工膜時(shí)應(yīng)對正、搭齊，同時(shí)做到壓膜、定型，鋪設(shè)到位后用沙袋或軟性重物壓住土工膜，防止被風(fēng)吹起扭卷，直至保護(hù)層施工完畢為止。

(4)鋪設(shè)過程中，不準(zhǔn)采用帶尖頭的鋼筋作撬動工具，嚴(yán)禁在復(fù)合土工膜上敲打石料和一切可能引起材料破損的施工作業(yè)。

(5)復(fù)合土工膜與基礎(chǔ)墊層之間應(yīng)壓平貼緊，避免架空，清除氣泡，以保證安全。

(6)攤鋪時(shí)應(yīng)檢查土工膜的外觀質(zhì)量，用醒目的記號筆標(biāo)記已發(fā)現(xiàn)的機(jī)械損傷和生產(chǎn)性創(chuàng)傷、孔洞和折損等缺陷的位置，并做好記錄。

3.3 土工膜焊接

土工膜焊接采用LST900自動爬行式焊接機(jī)進(jìn)行施工，每次正式焊接前均應(yīng)進(jìn)行試焊以確定適合當(dāng)時(shí)環(huán)境條件的焊接工藝，試焊長度不小于1.0 m。試焊完成后對目測及檢漏合格的焊縫進(jìn)行現(xiàn)場撕拉測試，母材先于焊縫撕裂方可認(rèn)為合格。

正式施焊前，需首先將焊縫表面采用干紗布擦干擦凈，做到無水、無塵、無垢，焊接過程及施工間歇期均需對焊縫作經(jīng)常性的防護(hù)。

焊接操作按3人一組分組進(jìn)行，焊接時(shí)3人沿焊縫成一條直線：第一個(gè)人負(fù)責(zé)擦膜、調(diào)整寬度和清除障礙；第二個(gè)人控制焊接，根據(jù)外側(cè)焊縫距膜邊距離隨時(shí)調(diào)整焊機(jī)走向；第三個(gè)人牽引電纜線，并對焊縫質(zhì)量進(jìn)行目測檢查，對懷疑有缺陷的部位用顏色鮮明的記號筆作出標(biāo)記，以便后續(xù)檢查，但在焊接后2 h內(nèi)不得進(jìn)行撕拉檢測。

焊接過程中應(yīng)隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場的氣溫、風(fēng)速等施工條件調(diào)整焊接參數(shù)。已焊接完成尚未進(jìn)行覆蓋處理的土工膜范圍四周應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志，嚴(yán)禁設(shè)備和施工人員入內(nèi)。

3.4 土工膜接縫質(zhì)量檢測

復(fù)合土工膜接縫質(zhì)量檢查項(xiàng)目有：目測、檢漏(包括充氣法和真空法)、抽樣做抗拉試驗(yàn)。所有檢測內(nèi)容均應(yīng)在接縫完全冷卻后方可進(jìn)行。檢測過程及結(jié)果應(yīng)詳細(xì)記錄并標(biāo)識在施工圖上，且在土工膜檢測部位醒目標(biāo)識。

4 缺陷的確認(rèn)及修補(bǔ)工藝

對焊接檢驗(yàn)切除樣件部位、鋪焊后發(fā)現(xiàn)的材料破損與缺陷、焊接缺陷以及檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的不合格部位等，均應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。施工過程中注意對隨時(shí)發(fā)現(xiàn)的缺陷部位用顏色鮮明的記號筆標(biāo)記，并加編號記入施工記錄，以免修補(bǔ)時(shí)漏掉。

對于土工膜焊縫或土工膜未焊區(qū)域存在的缺陷，要求采用LST600塑料擠出式焊槍進(jìn)行缺陷修補(bǔ)，針對不同類型的缺陷，分別采用對應(yīng)修補(bǔ)工藝。

4.1 孔洞修補(bǔ)

(1)對破損部位的土工膜適度打毛，打磨范圍稍大于用于修補(bǔ)的HDPE膜，并把表面清理干凈、保持干燥。

(2)將直徑為150 mm的HDPE土工膜粘結(jié)面打毛并清理干凈。

(3)用手持?jǐn)D出式塑料焊槍沿粘結(jié)面周邊用焊料擠出粘結(jié)固定，焊料要均勻連續(xù)，焊縫寬度不小于20 mm。

4.2 虛焊漏焊修補(bǔ)

當(dāng)虛焊漏焊長度不大于50 mm時(shí)，采取以下措施：(1)將虛焊漏焊部位前后100 mm長范圍的上層雙焊縫搭接邊裁剪至焊縫粘結(jié)處；(2)將焊料粘結(jié)范圍打毛并清理干凈，用手持塑料擠出式焊槍進(jìn)行修補(bǔ)；(3)焊縫寬度不小于20 mm。

當(dāng)虛焊漏焊長度超過50 mm時(shí)，將漏焊部位前后120 mm長范圍的上層雙焊縫搭接邊裁剪至焊縫粘結(jié)處，然后采用孔洞修補(bǔ)工藝進(jìn)行外貼HDPE膜修補(bǔ)。外貼圓形HDPE膜片的直徑為大于虛焊漏焊部位前后各100 mm。

4.3 表面缺陷修補(bǔ)

若土工膜表面的凹坑深度小于土工膜設(shè)計(jì)厚度的1/3，將凹坑部位打毛后用擠出式塑料焊槍擠出焊料進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)直徑30～50 mm。

若土工膜表面的凹坑深度大于或等于土工膜設(shè)計(jì)厚度的1/3，按孔洞修補(bǔ)工藝執(zhí)行。

4.4 T型接頭修補(bǔ)

(1)將T型接頭部位適度打毛，打磨范圍稍大于用于修補(bǔ)的HDPE土工膜，并把表面清理干凈、保持干燥。

(2)將直徑為250 mm的HDPE膜粘結(jié)面打毛并清理干凈。

(3)用手持塑料擠出式焊槍沿粘結(jié)面周邊用焊料擠出粘結(jié)固定，焊料要均勻連續(xù)，焊縫寬度不小于20 mm。

4.5 修補(bǔ)后的檢查

缺陷修補(bǔ)后應(yīng)采用真空法對修補(bǔ)部位進(jìn)行檢測，檢測不合格的部位應(yīng)重新修補(bǔ)并重新檢測，直至合格為止。

5 土工膜施工難點(diǎn)

(1)土工膜施工應(yīng)在干燥、暖和天氣進(jìn)行，降雨時(shí)應(yīng)停止施工，雨停止之后重新施工時(shí)應(yīng)將接縫位置的雨水擦拭干凈，并經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后，方可進(jìn)行后續(xù)鋪設(shè)和拼接施工。

(2)現(xiàn)場應(yīng)密切注意防火，不得將火種帶入施工現(xiàn)場。

(3)為了便于拼接，防止應(yīng)力集中，土工膜鋪設(shè)采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時(shí)拉平、拉開，要求土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺。

(4)鋪設(shè)時(shí)氣溫5℃～35℃為宜，考慮到土工膜的熱脹冷縮性，氣溫較低時(shí)土工膜的鋪設(shè)應(yīng)緊一些，氣溫較高時(shí)應(yīng)松弛。

(5)應(yīng)對焊接機(jī)定時(shí)保養(yǎng)，要經(jīng)常清理焊接機(jī)設(shè)備中殘留物。

6 結(jié)語

由于白鶴灘水電站上游圍堰土工膜斜墻在施工前進(jìn)行了詳細(xì)的鋪設(shè)分區(qū)規(guī)劃和下料設(shè)計(jì)，膜塊定型生產(chǎn)加工，現(xiàn)場鋪設(shè)、焊接及修補(bǔ)施工方法科學(xué)合理，大大縮短了土工膜施工工期，使圍堰在加高填筑啟動時(shí)間延遲3個(gè)月的情況下順利在2016年汛前完成了防滲體系建設(shè)，為白鶴灘水電站縮短直線工期做出了重要的貢獻(xiàn)。

[1]金沙江白鶴灘水電站大壩上、下游圍堰施工技術(shù)要求.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司.2014.

[2]張富家.大渡河瀘定水電站上游圍堰土工膜斜墻施工.云南水力發(fā)電.2013(2)，72-74.

2016-10-08

胡昕華(1971-)，女，湖南沅江人，經(jīng)濟(jì)師，主要從事水利水電施工方面工作。

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1004-1184(2017)01-0107-02