淺談復(fù)合土工膜施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)

李 紅 良， 曹 小 龍

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

淺談復(fù)合土工膜施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)

李 紅 良， 曹 小 龍

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

采用復(fù)合土工膜作為水庫(kù)的防滲體系施工速度快，可大量節(jié)約工程投資。開(kāi)茂水庫(kù)庫(kù)區(qū)右岸山脊復(fù)合土工膜防滲體系在2015年4月～2016年12月的施工過(guò)程中不斷總結(jié)質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)，從原材料檢測(cè)、施工工藝、復(fù)合土工膜鋪設(shè)及質(zhì)量控制方面，對(duì)復(fù)合土工膜施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

北川；開(kāi)茂水庫(kù)；庫(kù)區(qū)右岸山脊坡面；防滲復(fù)合土工膜；施工工藝；質(zhì)量控制

1 工程概述

開(kāi)茂水庫(kù)庫(kù)區(qū)樞紐工程位于北川新縣城與安昌鎮(zhèn)交界區(qū)，主要以生活、生產(chǎn)供水、灌溉供水為主，屬于中型水利工程。其主壩采用面板堆石壩，正常蓄水位高程608 m，校核水位高程612 m，右岸山脊613 m高程以下坡面、573 m高程以上坡面采用復(fù)合土工膜防滲+573高程以下基巖帷幕灌漿的組合式防滲體系，復(fù)合土工膜防滲面積約8.2萬(wàn)m2。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，右岸山脊坡面開(kāi)挖成1∶2.5的穩(wěn)定坡比，上部填筑60 cm厚砂礫石墊層料，干密度為2 g/cm，在墊層料上部澆筑10 cm厚C10無(wú)砂混凝土作為復(fù)合土工膜鋪設(shè)墊層,復(fù)合土工膜上部澆筑12 cm厚素混凝土板進(jìn)行壓重。

右岸山脊復(fù)合土工膜防滲坡面高度為40 m，最高防滲高程為613 m，最低防滲高程為573 m，斜面平均長(zhǎng)度為110 m，縱向長(zhǎng)度為758 m，劃分為1～12個(gè)斷面。整個(gè)坡面為典型山地地形，1～6斷面坡面594 m高程馬道以下為礫巖、泥巖互層，坡面結(jié)構(gòu)較平整，而7～12斷面坡面為黏土、含礫石黏土覆蓋層，坡面覆蓋層承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

2 復(fù)合土工膜技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50290-2014)、《聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》(SL/T231-98)的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求，PE土工膜各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)符合表1所示要求。

3 施工工藝

復(fù)合土工膜施工工藝流程見(jiàn)圖1。

4 復(fù)合土工膜施工步驟

表1 PE復(fù)合土工膜物理力學(xué)性能指標(biāo)表

圖1 復(fù)合土工膜施工工藝流程圖

右岸坡面復(fù)合土工膜主要施工步驟：坡面開(kāi)挖與整平→坡面墊層料填筑壓實(shí)→無(wú)砂混凝土澆筑→復(fù)合土工膜鋪設(shè)→土工膜焊接→質(zhì)量檢查→蓋板混凝土澆筑。筆者分述如下。

4.1 坡面的開(kāi)挖與整平

巖石開(kāi)挖采用自上而下、分層淺孔松動(dòng)爆破和反挖液壓錘破碎修坡開(kāi)挖，覆蓋層反挖開(kāi)挖后進(jìn)行修坡，所形成的坡比緩于1∶2.5。為保證墊層填筑質(zhì)量和坡面平整度，開(kāi)挖必須保證坡面平順。對(duì)6～10斷面坡面起伏變化較大的部位，通過(guò)反挖修正、削坡成圓弧面，避免出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折；對(duì)坡面出現(xiàn)的孤石、松散土、樹(shù)木、草根進(jìn)行挖除，對(duì)坡比小于1∶2.5的坡面，保證將該坡面開(kāi)挖至未擾動(dòng)原狀土層。

右岸坡面在高程613 m、594 m處分別設(shè)置兩條寬5 m、3 m馬道，分別在馬道邊緣開(kāi)挖兩條錨固溝用于土工膜的錨固。

4.2 坡面墊層料的填筑與壓實(shí)

右岸墊層采用粒徑小于30 cm級(jí)配的砂石料填筑并壓實(shí)成60 cm厚過(guò)渡料，坡面開(kāi)挖完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后，過(guò)渡料采用自卸汽車從上方馬道運(yùn)到工作面上方、卸到坡面上，反挖自上而下在坡面鋪筑過(guò)渡料并分區(qū)進(jìn)行碾壓，鋪層厚度為70 cm，填筑區(qū)鋪料平坦后，采用10 t斜坡振動(dòng)碾碾壓，振動(dòng)碾壓4遍，由試驗(yàn)室人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)挖坑注水試驗(yàn)，檢查過(guò)渡料的干密度，碾壓合格后進(jìn)行下道工序的施工。

4.3 無(wú)砂混凝土澆筑

填筑區(qū)過(guò)渡料施工完成并經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后，對(duì)無(wú)砂混凝土分條帶進(jìn)行澆筑，每條條帶寬6 m，無(wú)砂混凝土采用10 t自卸汽車從拌和站經(jīng)坡面馬道運(yùn)至倉(cāng)面附近，用CAT350長(zhǎng)臂反挖在馬道上向上部坡面鋪筑混凝土入倉(cāng)，人工輔助平倉(cāng)，鋪料厚度為12 cm。在倉(cāng)面頂用小卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引平板振搗器自下而上振搗平整，保證無(wú)砂混凝土表面平整、無(wú)尖角突變，澆筑完成后用塑料薄膜遮蓋，終凝后灑水養(yǎng)護(hù)14 d。

4.4 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)

無(wú)砂混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，右岸坡面復(fù)合土工膜鋪設(shè)以595 m高程馬道為界上下分兩部分進(jìn)行鋪設(shè)，自上而下依次進(jìn)行，采用分兩段鋪設(shè)，在573～576 m高程處與帷幕灌漿趾板混凝土錨固連接。

4.4.1 土工膜的選材

(1) 按設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)要求選用350 g/PE0.8 mm/450 g的復(fù)合土工膜，即上下面土工織物(土工布)的單位面積質(zhì)量分別為350 g/m2、450 g/m2，中間高密度的PE防滲膜厚度為0.8 mm的結(jié)構(gòu)形式。

(2) 考慮到右岸坡面復(fù)雜且不平坦，存在圓弧形和凹凸面且長(zhǎng)度不一，為避免出現(xiàn)太多褶皺和修補(bǔ)工程量，提高土工膜鋪設(shè)質(zhì)量，選用了幅寬為6 m、3 m，長(zhǎng)度為30 m兩種規(guī)格的土工膜。

(3)為保證土工膜焊接質(zhì)量，在復(fù)合土工膜兩側(cè)預(yù)留了20 cm寬膜與土工布不粘合的光面膜。

4.4.2 原材料檢測(cè)

對(duì)于首先進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)合土工膜，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員必須檢查其出廠合格證書(shū)、廠家出具的質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告，同時(shí)采用游標(biāo)卡尺對(duì)土工膜厚度進(jìn)行初步檢測(cè)，檢查復(fù)合土工膜的外觀質(zhì)量，土工膜不允許出現(xiàn)沙眼、疵點(diǎn)；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)設(shè)計(jì)與規(guī)范要求和《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》SL235-2014，對(duì)不同產(chǎn)品型號(hào)、數(shù)量、批次的土工膜各項(xiàng)物理性能進(jìn)行抽樣檢測(cè)，主要包括撕裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力、單位面積重量、厚度、斷裂伸長(zhǎng)度指標(biāo)，待各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求后方可投入使用。

4.4.3 無(wú)砂混凝土表面處理

無(wú)砂混凝土澆筑完成、養(yǎng)護(hù)14 d后，對(duì)無(wú)砂混凝土表面的松散石子、混凝土塊、鐵釘?shù)燃饫怆s物進(jìn)行清掃，以保證土工膜的鋪設(shè)質(zhì)量，防止穿透、刺破土工膜。

4.4.4 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)

(1)繪制土工膜鋪設(shè)示意圖。

在復(fù)合土工膜鋪設(shè)前，為保證土工膜鋪設(shè)平整，盡量減少褶皺、裁剪和材料浪費(fèi)，避免出現(xiàn)十字縫，確保相鄰兩幅土工膜橫向焊縫距離大于1 m，必須根據(jù)坡面地形和面積、結(jié)合土工膜幅寬繪制土工膜鋪設(shè)示意圖后再進(jìn)行施工，包括選擇土工膜鋪設(shè)幅寬、焊縫位置設(shè)計(jì)。

(2)復(fù)合土工膜焊接試驗(yàn)。

該工程復(fù)合土工膜的拼接采用熱熔焊接，焊接設(shè)備采用800型土工膜焊接機(jī)、手扶式熱風(fēng)焊槍。在每次鋪設(shè)焊接前，根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣候條件以及膜的厚度，調(diào)節(jié)焊接設(shè)備溫度狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)做小樣焊接試驗(yàn)，試焊接1 m長(zhǎng)的土工膜樣品。確定焊機(jī)在合適的焊接溫度、焊接機(jī)行走速度等參數(shù)條件下工作，以保證焊接質(zhì)量。

(3)復(fù)合土工膜的鋪設(shè)方法。

右岸坡面土工膜分595 m高程以上及以下兩部分分別鋪設(shè)。首先進(jìn)行上部鋪設(shè)，鋪設(shè)之前，對(duì)錨固溝進(jìn)行處理，清除溝底松散的亂石與雜物并修理平整。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將土工膜上端埋入錨固溝的長(zhǎng)度達(dá)1.2 m，要求其緊貼錨固溝內(nèi)側(cè)并留有富裕，鋪設(shè)完成、焊接結(jié)束后，采用黏土回填至設(shè)計(jì)高程，利用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)。

坡面復(fù)合土工膜鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)保證在無(wú)雨天氣施工，按流水作業(yè)的順序分區(qū)分塊進(jìn)行，采用人工鋪設(shè)，一次鋪設(shè)長(zhǎng)度為30 m。沿坡面從上向下滾鋪鋪設(shè)，鋪設(shè)應(yīng)自然松弛，不應(yīng)拉得太緊，應(yīng)留有富裕度以適應(yīng)變形的要求。為保證防水層整體質(zhì)量，避免形成十字縫，鋪設(shè)過(guò)程中，作業(yè)人員應(yīng)穿平底布鞋或軟膠鞋；施工時(shí)，若發(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

(4)復(fù)合土工膜的焊接。

復(fù)合土工膜攤鋪完成后，由人工進(jìn)行調(diào)整，以確保其能滿足焊接搭接寬度，人工用手提電動(dòng)縫包機(jī)對(duì)底層土工布進(jìn)行縫合，復(fù)合土工膜接縫的焊接采用800型土工膜焊接機(jī)進(jìn)行熱熔焊接。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用雙焊縫，寬度為10 mm。T型接頭采用母材補(bǔ)焊，補(bǔ)焊尺寸為300 mm×300 mm。焊縫焊接前，對(duì)焊接搭接寬度進(jìn)行了檢查，對(duì)搭接太寬的部分進(jìn)行了修剪并保證搭接符合要求、整齊，以提高焊接質(zhì)量。雙縫焊接必須嚴(yán)格按照焊縫試驗(yàn)確定的參數(shù)調(diào)整焊機(jī)進(jìn)行焊接，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工氣溫確定行走速度和溫度。焊接完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行面層土工布的縫合，面層土工布縫合同樣采用手提式縫紉機(jī)縫合，用尼綸線縫合兩道，焊接情況見(jiàn)圖2、3。

圖2 土工膜焊接示意圖

焊縫處的PE土工膜應(yīng)熔結(jié)為一個(gè)整體，不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超量焊；出現(xiàn)虛焊、漏焊時(shí)，必須切開(kāi)焊縫，使用熱熔擠壓機(jī)對(duì)切開(kāi)的損傷部位用大于破損部位直徑一倍以上的母材補(bǔ)焊。如遇到焊接過(guò)程中出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，應(yīng)立即切斷電源，重新進(jìn)行焊接，防止增大土工膜的燙傷面積。

圖3 土工膜雙焊縫焊接示意圖

4.5 土工膜鋪設(shè)質(zhì)量及焊縫質(zhì)量檢測(cè)

復(fù)合土工膜的拼接質(zhì)量是關(guān)系到防滲的主要問(wèn)題，復(fù)合土工膜鋪設(shè)完成后必須全面檢查土工膜的焊接、補(bǔ)焊、接頭以及整個(gè)鋪設(shè)面，確保焊接質(zhì)量合格，土工膜無(wú)孔洞、破洞、焊縫焊接合格；對(duì)焊接質(zhì)量不合格、破損的地方及時(shí)通過(guò)焊風(fēng)槍修補(bǔ)。該工程采用的檢測(cè)方法主要有目測(cè)法和現(xiàn)場(chǎng)檢漏法。目測(cè)法的用途主要是觀察焊縫有無(wú)漏接、燙傷、針眼、孔洞，拼接是否均勻等?，F(xiàn)場(chǎng)檢漏法的用途是對(duì)焊縫進(jìn)行雙縫充氣檢測(cè)。焊縫檢測(cè)設(shè)備(儀器)包括活塞壓氣筒、壓力表、電熱焊風(fēng)槍，充氣長(zhǎng)度為30 m,將焊縫兩端封死，在兩條焊縫之間的空腔部位插入氣針，充氣至0.15～0.2 MPa，保持1～5 min，壓力無(wú)明顯下降即為合格；若氣壓下降，則對(duì)焊縫進(jìn)行逐處檢查，找出焊接不牢的部位及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)單縫、T型接點(diǎn)及補(bǔ)焊采用真空檢測(cè)，真空罩為直徑40 cm的透明塑料罩，在接點(diǎn)、焊縫表面涂肥皂液，將真空罩罩在檢測(cè)處，四周用橡皮泥密封，抽真空度為0.005 MPa，保持30 s，壓力無(wú)明顯下降即為合格(圖4)。

焊縫處PE土工膜應(yīng)熔結(jié)為一個(gè)整體，不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超量焊；出現(xiàn)虛焊、漏焊時(shí)，必須切開(kāi)焊縫，使用熱熔擠壓機(jī)對(duì)切開(kāi)損傷部位用大于破損直徑一倍以上的母材實(shí)施補(bǔ)焊。

4.6 復(fù)合土工膜質(zhì)量控制措施

(1)無(wú)砂混凝土表面的處理。

該工程施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于無(wú)砂混凝土骨料缺少粒徑5 mm以下的砂,采用二級(jí)配且粗骨料為人工骨料有棱角的碎石，澆筑完成后局部表面無(wú)法避免會(huì)出現(xiàn)不平整、骨料突出、尖銳的部位。為防止尖銳骨料頂破土工膜，采用將人工骨料換成天然骨料的措施。同時(shí)，對(duì)已澆筑的部分，考慮無(wú)砂混凝土的滲透性，采用撒粗砂將局部表面小坑進(jìn)行填補(bǔ)、修整的措施進(jìn)行處理。

圖4 土工膜質(zhì)量檢測(cè)照片

(2)復(fù)合土工膜的膜面處理。

現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，采用電吹風(fēng)吹去膜面的泥土等雜物，同時(shí)用干凈的紗擦拭焊縫搭接處，做到無(wú)水、無(wú)塵、無(wú)垢，土工膜應(yīng)平行對(duì)正，適量搭接。

(3)無(wú)光面土工膜焊縫的特殊處理。

鑒于右岸坡面地形凹凸不平、長(zhǎng)度不一，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)法避免將土工膜裁剪、進(jìn)行拼湊鋪設(shè)的區(qū)域，由于裁剪后的土工膜不再具有光面膜，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)無(wú)法保證土工布的焊接質(zhì)量，為此，采用磨光機(jī)或人工將焊縫兩側(cè)土工膜焊接面的土工膜

清除干凈后再進(jìn)行焊接的方式。

(4)保護(hù)措施。

鋪設(shè)過(guò)程中，作業(yè)人員不準(zhǔn)直接在復(fù)合土工膜上卸放易造成土工膜損壞的器具，不準(zhǔn)在土工膜上進(jìn)行易損壞土工膜的操作。施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)將復(fù)合土工膜下墊層中的松散骨料清理干凈，防止施工人員在復(fù)合土工膜上踩踏、刺破土工膜而影響防滲效果。

土工膜的原材料是高分子聚合物，該物質(zhì)為鏈節(jié)結(jié)構(gòu)，耐紫外線差、對(duì)氧化(老化)十分敏感，容易發(fā)生降解反應(yīng)和交換反應(yīng)，尤其是在暴曬的情況下容易引起其組成、結(jié)構(gòu)的變化而逐漸失去原有的優(yōu)良性能。該工程對(duì)不能及時(shí)用混凝土板覆蓋的復(fù)合土工膜在其鋪設(shè)驗(yàn)收合格后，在土工膜表面噴一層2 mm厚的水泥漿，防止土工膜損壞、暴曬降低其耐久度，并及時(shí)進(jìn)行土工膜上部蓋重面板的澆筑。

5 結(jié) 語(yǔ)

在主壩右岸山脊坡面復(fù)合土工膜施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照上述方法進(jìn)行了施工和質(zhì)量控制，對(duì)每個(gè)單元的工程質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)定，其全部符合設(shè)計(jì)要求，工程質(zhì)量得到了保證，確保了右岸坡面的防滲質(zhì)量。

[1] 土工合成材料測(cè)試規(guī)程，SL/T 235——1999[S].

[2] 聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范，SL/T231-98[S].

[3] 水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，SL T225-98[S].

TV7;TV52;TV523;TV44

B

1001-2184(2017)06-0089-04

2017-06-10

李紅良(1976-)，男，陜西商洛人，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

曹小龍(1991-)，男，甘肅渭源人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

李燕輝)