涡北大堤土工膜形式的选择和施工

摘要: 本文论述了土工膜在涡北大堤中的应用,采用土工膜进行防渗处理,施工方便、防渗效果好、造价低,具有较高的应用和推广价值。

关键词: 涡北大堤加固;土工膜应用

1. 概述

现阶段我国的许多城市,受技术水平,施工条件及经济水平限制,防洪大堤在施工中坝体填筑不密实,没有基进行防渗处理及坝后也未做排水体,且坝后有许多建筑物无法拆除,防渗效果较差,坝后在汛期常出现渗流现象,高水位时经常出现管涌等险情。为了减少征地、拆迁及节约投资,在防洪大堤加固处理中,使坝坡渗透坡降小于允许渗透坡降,需对坝体进行防渗处理。现阶段广泛采用土工膜作为铺盖防渗,

2.涡北大堤土工膜铺设范围的选定

在理解设计意图后,施工单位结合工程实际情况和类似工程经验,通过多种方案的经济、技术和施工难度的比较,涡北大堤中采用土工膜处理土坝渗漏的方案是经济合理的。施工时按要求对大坝堤顶至堤脚进行土工膜防渗处理,坝前20m范围内铺设土工膜(复合土工膜,下同)铺盖。铺盖前端开挖3×2m(宽×深)齿槽,将土工膜嵌入齿槽,坝顶开槽后将土工膜嵌入原坝体中,坝体与穿堤建筑物连接处将土工膜与建筑物连接,形成封闭的防渗不透水结构。加固后堤顶高程为27m,堤顶宽9m,迎、被水坡坡比均为1:3。

3.土工膜结构施工

3.1土工膜规格的选择

土工膜规格的选择与下垫层平整度、材料允许拉应力、材料弹性模量、铺设范围内的最大水头及覆盖层最大粒径等有关,土工膜的厚度选择除应考虑主要由水压力要求的强度外,尚应考虑暴露、埋压、气候、使用寿命等应用条件,并按国家现行有关标准的规定确定设计厚度及实际厚度。本工程通过现场试验,坝底、坝坡防渗层均采用规格为200g/0.5mm/200g的针刺短线涤纶两布一膜(PE膜),幅宽为6m。主要技术指标见下表。

3.2.土工膜防渗体结构层选定方案

通过现场联合实验并经设计部门同意后土工膜防渗结构自上而下依次为防护层、上垫层、防渗层、下垫层、支持层,由于坝体和坝底土层为砂性土体,整平夯实后可直接铺设土工膜,不设下垫层。上垫层和防护层由于坝体土质均匀,前后坡度一致,上垫层采用厚度10cm厚的砂砾石,满足防滤要求,防护层采用12cm厚的现浇砼护面。堤脚铺盖在土工膜上直接覆盖60～80cm沙壤土并压实作为保护层。坝前20范围内铺设针刺短线涤纶两布一膜(PE膜)铺盖,在距坝脚20m的护堤地,开挖一防渗齿槽,槽深1.5m,开挖边坡1:1,口宽3m,将土工膜嵌入槽内,并用砂壤土夯填。

4.土工膜施工

4.1.土工膜与穿堤建筑物的连接处的施工措施

土工膜防渗斜墙与穿堤建筑物的连接,要求连接严密、牢靠,留有伸缩余量,防止因建筑物不均匀沉陷而使土工膜发生拉裂破坏。穿堤建筑物浇筑为竖直墙,土工膜与混凝土连接时,首先在砼面上间隔0.2m打孔,安装经过防腐处理过的膨胀螺栓,沿连接长度通长安装一条5×200mm(厚×宽)橡皮,膜折叠4层打眼穿入螺栓,然后再用橡皮和热镀锌钢板压条通过膨胀螺栓将土工膜固定。

4.2.土工膜的采购、检测及运输

(1)外购土工膜必须有厂家提供的合格证书,性能及特性指标。土工膜进场后,随机抽取 (约2万平方米随机抽检一组试样),对其性能指标委托有检验资质的检测单位进行复测,复测结果全部合格方能使用。本工程所用土工膜使用前必须委托检验中心对产品的各项技术指标进行检测,各项指标必须符合国家标准规定和设计要求。(2)根据铺设基面丈量的记录,裁剪大捆的土工膜,编号记录,按号码运载至铺设现场。注意,土工膜在运输过程中不要拖拉、应拽,避免尖锐物刺伤。(3)在坝体施工时,开挖清除原坝表层杂物,按设计对坝坡回填穷实,人工开挖防滑槽,剔除其表面的杂物等坚硬尖状物,并喷洒除草剂和防虫剂等药水,坡面整理应平整、密实、光滑,以防土工膜被刺破。

4.3.土工膜的拼接

1)土工膜的连接分两个程序进行:即下、上层无纺织布的缝接,中层PE膜的连接。无纺织布的缝接用手提缝纫机、尼龙线进行双道缝接,搭接宽度15cm;PE膜采用焊接工艺连接,焊接工具采用自动调温电热模式双道塑料热合机。为了确保质量,焊接均在生产厂家进行。2)需在现场焊接时,要求天气晴好,风力3级以下,严禁在雨天、高温和严寒天气下施工,焊接基底表面应干燥,焊接前用电吹风吹去膜面上的杂物,再用毛巾擦净,保证膜面干净,在焊接部分的底下垫一条长木板,以便焊机在平整的基面上行走,保证焊接质量,正式焊接前,应先根据施工气温、PE膜厚度,利用相同材质的PE膜进行试焊,施焊温度为250～300℃,掌握好的焊接机温度及行走速度,确定好施工工艺参数,再进行正式施工。拼接焊缝有两条,每条宽10mm,第一幅土工膜铺好后,将需焊接的边翻叠(约50cm),第二幅反向铺在第一幅膜上,调整两幅膜焊接边缘走向,使之搭接10cm,两条焊缝间留有10mm的空腔,用此空腔检查其焊缝质量,要保证每条焊缝检验合格。

4.4.土工膜的铺设

为了保证土工膜的施工质量,铺设时气温选在 5―40℃,考虑到土工膜的热胀冷缩性,根据经验,气温低于5℃土工膜铺设紧一些;气温在30―40℃时铺设的松弛一些;气温高于40℃时铺设停止。土工膜铺设分堤脚、坡面铺设两个部分。铺设时要在平地先将拼接焊成宽幅的土工膜在坡面自上而下从堤顶向堤脚沿垂直于堤轴线方向缓慢展铺到坡脚齿槽外与堤脚土工膜丁字形相接。堤脚铺设从齿槽处堤脚沿垂直于堤脚轴线方向缓慢展铺到库内20m处。铺设时应选在干燥天气进行,为了便于拼接,防止应力集中,土工膜铺设采用波浪形松驰方式,富余度约为1.5～3%,摊开后及时拉平、拉开并用砂袋及时将对正、搭齐的土工膜压住,要求土工膜与坡面吻合平整,无突起褶皱,施工人员应穿平底软布鞋,以免踩坏土工膜,施工时如发现土工膜损坏,应及时修补。

4.5土工膜的锚固。土工膜的锚固分上部与坝顶、堤脚与防渗铺盖的锚固,土工膜上部锚固采用在坝顶路缘石基础底部嵌固足够长度土工膜,其结构形式为口宽0.5×深0.6的齿槽,在槽内夯填土。

4.6覆盖保护层。土工膜焊接完成并经验收合格后,及时在上面均匀铺设10cm砂砾石垫层,找平拍实后浇筑砼15cm,以防止其在阳光照射下老化和其它因素引起的破坏。

5.土工膜施工质量控制

土工膜铺设前做好了充分的准备工作,明确铺设技术措施,施工人员均穿平底布鞋进行铺设,做到随铺随压与保护层铺设同时进行。施工中要控制土工膜焊缝质量,尤其要加强接缝检测。土工膜焊接好后,观察有无漏接,接缝是否烫损,有无褶皱,是否拼接均匀等。同时也要进行现场检漏抽检:①充气法:在两条焊缝之间留有约10mm的空腔,将待测段两端封死,插入气针,充气至0.05MPa～0.20MPa,静观0.5min,观察真空表,如气压无下降,表明不漏,焊缝合格,否则要查找原因及时修补。②充水法:在两条焊缝之间留有约10mm的空腔,将待测段一端封死,另一端插入水针,充水至0.05MPa～0.20MPa,如无水从孔腔漏出,表明焊缝合格,否则要查找原因及时修补。这两种方法直观性好,设备简便,操作方便,便于及时发现问题。

6.施工防渗效果评价

该段大堤在施工过程中严格按土工膜施工技术要求,现场控制焊接的质量,且经过试验结果表明,土工膜施工后各项性能指标均能满足设计要求,质量得到保证。该工程于2007年5月底完工,经过2007至2009三个汛期的运行,外河侧预制块护面平整,没有出现护面下滑。坝后无水溢出,防渗效果很好,复合土工膜对于防洪大堤加固,具有较大的经济效益和很好的推广应用价值。