楊俊峰，蘭 肅

(中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司，西安 710065)

0 前 言

烏東德水電站河床圍堰設(shè)計(jì)為3級(jí)擋水建筑物，擋水標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì)。上、下游圍堰采用土石圍堰結(jié)構(gòu)形式，堰體防滲采用“復(fù)合土工膜+塑性混凝土防滲墻+墻下帷幕灌漿”的形式。上游圍堰堰頂高程873.00 m，堰頂寬度10 m，最大堰高67 m；高程832.00～841.00 m段為垂直防滲，高程841.00～873.00 m段為斜面防滲，防滲水頭41 m，防滲級(jí)別二級(jí)；復(fù)合土工膜斜墻最大高度40.0 m；塑性混凝土防滲墻最大深度90.5 m，厚度1.2 m；帷幕底線高程727.00 m，最大孔深130.0 m。下游圍堰堰頂高程847.00 m，堰頂寬度10 m，最大堰高42 m；高程829.00～847.00 m段采用心墻垂直防滲，防滲水頭18 m，防滲級(jí)別3級(jí)；土工膜心墻最大高度17.5 m；塑性混凝土防滲墻最大深度91.0 m，厚度1.2 m；帷幕底線高程728.00 m，最大孔深101.0 m。圍堰復(fù)合土工膜采用“二布一膜”，膜材為高密度聚乙烯土工膜(HDPE)。土工膜防滲體結(jié)構(gòu)由上至下依次為：保護(hù)層鋼筋石籠、噴混凝土，防滲層復(fù)合土工膜，支持層無(wú)砂混凝土。

烏東德水電站圍堰防滲結(jié)構(gòu)中復(fù)合土工膜施工質(zhì)量直接影響圍堰的防滲效果，必須對(duì)土工膜施工工序做好事前、事中、事后3個(gè)階段的質(zhì)量管控。

1 事前質(zhì)量控制

1.1 原材料事前控制

1.1.1 土工膜設(shè)計(jì)性能指標(biāo)

(1) 抗拉強(qiáng)度(經(jīng)、緯向)≥20 kN/m；

(2) 上游圍堰主膜厚度≥1.2 mm，土工布為500 g/m3；

(3) 滲透系數(shù)K=i×10-11～i×10-12cm/s；

(4) 伸長(zhǎng)率ε>30%(設(shè)計(jì)明確為：斷裂伸長(zhǎng)率)；

(5) 耐靜水壓>0.5 MPa。

1.1.2 土工膜進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、抽樣檢測(cè)及外觀檢查

(1) 進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收

土工膜到場(chǎng)后，驗(yàn)收項(xiàng)目包括：發(fā)貨清單、檢測(cè)報(bào)告、合格證等出廠產(chǎn)品相關(guān)質(zhì)量證書(shū)驗(yàn)收。

(2) 進(jìn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)

1) 抽樣檢測(cè)數(shù)量按交貨批號(hào)的同一品種、同一規(guī)格作為檢驗(yàn)批，同一批產(chǎn)品中≤50卷批次最少取樣2卷；>50卷批次最少取樣3卷[1]。

2) 特性檢測(cè)項(xiàng)目為厚度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)力、滲透系數(shù)等，具體檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 復(fù)合土工膜特性檢測(cè)結(jié)果表

(3) 外觀質(zhì)量檢查

土工膜在鋪設(shè)前，每卷土工膜須進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查。外觀質(zhì)量分輕缺陷和重缺陷2種，不允許出現(xiàn)重缺陷，輕缺陷每200 m2應(yīng)不超過(guò)5個(gè)，外觀質(zhì)量不符合要求的土工膜禁止使用。

1.2 施工工藝事前控制

(1) 監(jiān)理單位組織召開(kāi)技術(shù)交底會(huì)，使施工單位充分理解工藝技術(shù)特點(diǎn)。

(2) 施工單位結(jié)合工藝技術(shù)特點(diǎn)，編制專項(xiàng)技術(shù)方案及作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，從組織、制度、措施和經(jīng)濟(jì)等方面形成保證體系。

(3) 施工單位根據(jù)工程結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求，繪制土工膜鋪設(shè)順序和分區(qū)分塊圖，對(duì)土工膜每條焊縫進(jìn)行編號(hào)。

(4) 施工單位應(yīng)對(duì)土工膜施工的焊接、質(zhì)檢、試驗(yàn)檢測(cè)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，考核合格方可上崗，人員更換必須經(jīng)監(jiān)理同意。

(5) 施工單位應(yīng)將選用的焊接及檢測(cè)設(shè)備的性能、技術(shù)參數(shù)及數(shù)量報(bào)監(jiān)理備案，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后監(jiān)理根據(jù)設(shè)備清單進(jìn)行核對(duì)，設(shè)備更換必須報(bào)監(jiān)理同意。

(6) 土工膜作業(yè)范圍周邊應(yīng)做好安全防護(hù)圍擋，實(shí)行封閉式管理。

2 事中質(zhì)量控制

2.1 土工膜存儲(chǔ)與運(yùn)輸

(1) 施工單位應(yīng)設(shè)立符合要求的土工膜堆放倉(cāng)庫(kù)，并安排專人管理，同時(shí)做好土工膜的出入庫(kù)管理工作。領(lǐng)用和退庫(kù)需填寫(xiě)申請(qǐng)表，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理確認(rèn)后方可進(jìn)行。

(2) 土工膜運(yùn)輸裝卸過(guò)程如采用人工配合汽車吊裝卸，吊繩宜用尼龍編織帶等柔性繩帶，不得使用鋼絲繩等繩索直接吊卸，禁止野蠻吊卸。

2.2 土工膜焊接工藝試驗(yàn)

(1) 施工現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝試驗(yàn)包括：熱熔焊接和擠壓焊接，工藝試驗(yàn)不代替試焊。

(2) 通過(guò)焊接工藝試驗(yàn)確定土工膜焊接施工的焊接溫度、預(yù)熱溫度、焊接速度等工藝參數(shù)。

(3) 完成工藝試驗(yàn)后，及時(shí)組織參建四方進(jìn)行工藝試驗(yàn)評(píng)審，固化確認(rèn)試驗(yàn)成果。

2.3 土工膜施工

2.3.1 現(xiàn)場(chǎng)施工要求

(1) 在土工膜鋪設(shè)開(kāi)始后，嚴(yán)禁在可能危害土工膜安全的范圍內(nèi)進(jìn)行開(kāi)挖、放炮、鑿洞、電焊、燃燒、排水、運(yùn)輸?shù)冉徊孀鳂I(yè)，土工膜施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙或使用各種火源[2]。

(2) 所有進(jìn)入土工膜施工現(xiàn)場(chǎng)的人員必須穿軟底鞋或棉襪，不得穿釘鞋、高跟鞋及硬底鞋等。

(3) 已完成焊接鋪設(shè)的范圍禁止所有車輛、施工機(jī)械入內(nèi)，除檢測(cè)人員外，其他閑雜人員一律不許入內(nèi)。

(4) 土工膜施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行三級(jí)檢查制度，每道工序經(jīng)施工單位三檢自查合格、監(jiān)理單位復(fù)檢合格后，方可進(jìn)行下一道工序施工。

2.3.2 土工膜施工程序及注意事項(xiàng)

土工膜施工程序：支持層清錐清尖→放樣→鋪設(shè)土工膜→土工膜裁剪→試焊土工膜→焊件檢驗(yàn)→焊接土工膜→取樣檢驗(yàn)→臨時(shí)壓固→檢查驗(yàn)收。

(1) 清除土工膜鋪設(shè)范圍內(nèi)支持層上各種錐形、尖棱雜物。

(2) 土工膜鋪設(shè)前，施工單位應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣、標(biāo)線，精確定位各膜塊位置。

(3) 每天展開(kāi)的土工膜卷不得超過(guò)當(dāng)天的焊接范圍；并且在惡劣天氣來(lái)臨時(shí)，適當(dāng)減少展開(kāi)土工膜的卷數(shù)。

(4) 土工膜的裁剪須在平坦寬闊且不能有損壞膜的堅(jiān)硬塊石場(chǎng)地進(jìn)行，裁剪前先測(cè)量相關(guān)鋪設(shè)尺寸，然后按實(shí)際尺寸裁剪，并逐片編號(hào)作記錄，編號(hào)應(yīng)唯一、不重復(fù)。土工膜裁剪必須使用專用勾刀。

(5) 在邊坡鋪設(shè)大塊或整卷土工膜時(shí)，不能采用靠重力自由滑落的方式，土工膜卷在打開(kāi)時(shí)應(yīng)得到控制，例如拉動(dòng)、抬起或者卷起。鋪設(shè)方式必須保證土工膜和其他任何下層的土工材料不受到損害。

(6) 每塊已安裝的土工膜塊，必須使用不易磨去的墨水清晰注明：鋪設(shè)順序號(hào)碼、所在卷號(hào)碼、鋪設(shè)日期。

(7) 土工膜鋪設(shè)時(shí)應(yīng)考慮材料熱脹冷縮導(dǎo)致的尺寸變化，預(yù)留出伸縮量，且應(yīng)避開(kāi)夏季中午高溫時(shí)段。

(8) 施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)準(zhǔn)備足夠的臨時(shí)壓載物，所有外露的土工膜邊緣須用砂袋或舊輪胎等壓載物壓覆，以避免土工膜被風(fēng)吹起和被拉出周邊的錨固溝。

2.3.3 焊接及取樣檢測(cè)要求

(1) 土工膜焊接包括熱熔焊接和擠壓焊接2種，熱熔焊接為施工中的主要焊接方式，擠壓焊接方法主要用于修復(fù)和熱熔焊機(jī)達(dá)不到的地方焊接。鋪設(shè)展開(kāi)完成后，要及時(shí)焊接，其搭接長(zhǎng)度按照熱熔焊接(100±25) mm、擠壓焊接(75±20) mm控制。

(2) 每個(gè)焊接試驗(yàn)截取3個(gè)樣品，焊縫兩端各取1個(gè)、中間取1個(gè)。樣品寬25.4 mm、長(zhǎng)度應(yīng)滿足拉力機(jī)的檢測(cè)要求。其中端部2個(gè)樣品進(jìn)行剝離檢測(cè)，中間樣品進(jìn)行粘接縫焊接力(剪切力)測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合要求。

2.4 修補(bǔ)要求

(1) 在施工過(guò)程中出現(xiàn)的所有缺陷，施工單位必須清晰地在土工膜上標(biāo)明，并進(jìn)行缺陷信息記錄。

(2) 修補(bǔ)合格后，施工單位應(yīng)在土工膜表面記錄：修補(bǔ)日期和時(shí)間、技術(shù)人員簽名。并進(jìn)行土工膜修補(bǔ)信息記錄。

(3) 土工膜缺陷修補(bǔ)的主要形式

1) 補(bǔ)片修補(bǔ)

補(bǔ)片適用于修補(bǔ)所有的撕、破洞和穿過(guò)整個(gè)土工膜的針孔破洞(真空檢測(cè)的針孔除外)，還可用于覆蓋不均勻的樹(shù)脂和外來(lái)物質(zhì)(如汽油、油等)污染的部位，或其它表面缺陷。補(bǔ)片一般為圓形，大小必須超出缺陷范圍200 mm，并且保證補(bǔ)片平整完好、無(wú)卷縮。

補(bǔ)片和缺陷的地方必須沒(méi)有污物、水分、雜質(zhì)和標(biāo)志。修補(bǔ)焊接前，須用熱風(fēng)焊槍將補(bǔ)片臨時(shí)粘接在土工膜表面；補(bǔ)片周邊須用角磨機(jī)打磨出粗糙的表面，并在接縫的地方產(chǎn)生一個(gè)斜邊。打磨必須在永久焊接前1 h內(nèi)完成。熱風(fēng)焊槍和打磨均不得引起土工膜過(guò)度熔解、磨損或穿洞。

盡量減少補(bǔ)片的數(shù)量。相鄰缺陷必須用1塊大補(bǔ)片去修補(bǔ)，補(bǔ)片過(guò)多的地方還應(yīng)采用整塊補(bǔ)片或土工膜修補(bǔ)。

2) 擠壓接縫帽(蓋帽)

擠壓接縫帽適合修補(bǔ)不合格的搭接焊縫，修補(bǔ)前必須用角磨機(jī)將接縫表面磨毛，接縫周邊也要進(jìn)行磨毛，從而在擠壓焊接的地方產(chǎn)生一個(gè)粗糙的表面和在接縫的地方產(chǎn)生一個(gè)斜邊。打磨必須在修補(bǔ)焊接前1 h內(nèi)完成。打磨不能引起膜的過(guò)度磨損或穿洞，同時(shí)不能明顯超出擠壓焊接的范圍。

3) 打磨焊接

打磨擠壓焊接適用于修補(bǔ)長(zhǎng)度小于300 mm的小型擠壓接縫缺陷，以及小的表面損傷和沒(méi)有穿透整個(gè)土工膜厚度的局部缺陷。

焊接前須在修補(bǔ)的地方打磨產(chǎn)生一個(gè)粗糙的表面，打磨必須在永久焊接前1 h內(nèi)完成。

2.5 土工膜施工干擾問(wèn)題

(1) 土工膜施工期間，將會(huì)與圍堰填筑、保護(hù)層噴混凝土及石籠吊裝、周邊帷幕灌漿存在交叉作業(yè)。一般遵循“上層施工、下層停工”的原則，盡可能避免出現(xiàn)上下交叉作業(yè)的現(xiàn)象。

(2) 無(wú)法避免土工膜與其他部位作業(yè)施工交叉，或者已施工完畢的土工膜上部進(jìn)行其他作業(yè)時(shí)，施工單位應(yīng)采取土工膜表面堆放沙袋(范圍不少于10 m)等方式做好防護(hù)措施，其他作業(yè)施工單位也必須制定全面有效的防護(hù)措施，并經(jīng)監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行。

2.6 雨季施工措施

(1) 為有效控制防滲膜焊接質(zhì)量，雨季施工時(shí)必須用干凈紗布擦凈、擦干待焊接的兩幅防滲膜接縫，必需時(shí)可用熱風(fēng)器稍稍進(jìn)行烘干，以確保焊縫焊接質(zhì)量。

(2) 雨季施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)焊機(jī)的維護(hù)工作。每天焊接施工結(jié)束后，須用干凈棉布把焊機(jī)擦拭干凈；因下雨無(wú)法施工時(shí)，應(yīng)用防水塑料布把焊機(jī)包好，放于干燥處，以減少天氣潮濕對(duì)焊機(jī)電路板和傳感器等造成的損害。

(3) 雨后施工時(shí)，必須對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，試焊檢測(cè)合格后方可施工。

(4) 及時(shí)掌握未來(lái)3～5 d的天氣預(yù)報(bào)，并根據(jù)天氣變化合理安排施工進(jìn)度。

(5) 已鋪好的膜必須及時(shí)焊接，以避免因雨水下漏造成場(chǎng)底濕滑泥濘無(wú)法施工。

3 事后質(zhì)量控制

3.1 土工膜焊接質(zhì)量檢測(cè)

(1) 非破壞性檢測(cè)

施工單位須對(duì)每條焊縫進(jìn)行非破壞性檢測(cè)，檢測(cè)在焊接完成4 h后進(jìn)行。熱熔焊接應(yīng)進(jìn)行氣壓檢測(cè)，合格率為100%；擠壓焊接應(yīng)根據(jù)焊縫條件選擇進(jìn)行真空檢測(cè)或電火花測(cè)試方法，合格率為100%。

(2) 破壞性檢測(cè)試樣數(shù)量

施工單位應(yīng)在已鋪設(shè)焊接的土工膜上取樣進(jìn)行焊縫破壞性檢測(cè)，施工初期按約1 000 m2抽取1個(gè)1 000 mm×350 mm樣品，隨著焊工水平的提高和焊接面積的增加逐漸遞減到每5 000 m2～10 000 m2抽取1個(gè)樣品，強(qiáng)度測(cè)試要求合格率為100%[3]。

(3) 焊縫強(qiáng)度破壞性檢測(cè)要求及成果

每個(gè)試樣裁取10個(gè)25.4 mm寬的標(biāo)準(zhǔn)試件，分別做5個(gè)剪切實(shí)驗(yàn)和5個(gè)剝離實(shí)驗(yàn)。每種實(shí)驗(yàn)5個(gè)試樣的測(cè)試結(jié)果中應(yīng)至少有4個(gè)符合要求，且平均值應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值要求、最低值不得低于標(biāo)準(zhǔn)值的80%判定通過(guò)強(qiáng)度測(cè)試[4]。

如不能通過(guò)強(qiáng)度測(cè)試，須在測(cè)試失敗的位置沿焊縫兩端各6 m范圍內(nèi)重新取樣測(cè)試，重復(fù)以上過(guò)程直至合格為止。對(duì)排查出有懷疑的部位用擠壓焊接的方式加以補(bǔ)強(qiáng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)加強(qiáng)對(duì)土工膜施工工序的質(zhì)量管控，烏東德水電站圍堰工程在施工中，有效地保障了圍堰防滲效果。圍堰工程完工后經(jīng)過(guò)了1個(gè)汛期的檢驗(yàn)，運(yùn)行良好。土工膜施工雖然簡(jiǎn)單，但工藝要求高，尤其是熱焊接工藝不易掌握，檢測(cè)方法不易把握，需要培訓(xùn)熟練的施焊操作人員，有針對(duì)性地解決現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各類焊接質(zhì)量問(wèn)題。

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