泸定水电站大坝复合土工膜施工

摘要：土工膜施工的工艺流程包括场地清理、垫层填筑、土工膜铺设、连接成片、检查验收、垫层覆盖。其铺设连接必须实现规范化，才能实现施工质量与速度的协调统一。

关键词：人工铺设　工艺流程　连接成片　焊接　检查验收

中图分类号：TV6　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)005-032-03

泸定水电站位于四川省甘孜藏族自治州泸定县境内。工程枢纽主要建筑物由粘土心墙堆石坝、泄洪建筑物、引水发电系统等组成。构成坝体的主要填料为粘土心墙料、反滤料、过渡料、堆石料等。复合土工膜铺设位于大坝心墙区内F1反滤料与粘土心墙料交接面处，左岸复合土工膜铺设至桩号0+062.63处；右岸复合土工膜铺设至桩号0+496.75处；上游(河床段和岸坡段铺设相同)复合土工膜铺设至反滤层上游边界；下游复合土工膜铺设至粘土层下游边界；上下游土工膜铺至灌浆廊道处均与灌浆廊道边墙通过锚栓连接；土工膜均铺设于垫层(反滤料F1)上，其面积约为4.6万m2。

1.　土工膜的性能

土工膜是以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。目前，国内外防渗应用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)、EVA(乙烯／醋酸乙烯共聚物)，它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形；而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀。目前广泛应用于水利堤坝、渠道、筑路、机场、房屋、环保等领域，具有良好的密闭防渗性能。

2.　施工工艺流程及操作要点

2.1　工艺原理

人工铺设复合土工膜操作简便灵活、效率较高、施工设备成本较低，所以适用的工程范围较广，因而被泸定水电站大坝施工所采用。其基本工艺原理是人工将定尺寸的复合土工膜摊铺于设计铺设面上，利用粘胶或专用焊接设备，将各幅土工膜连接在一起形成完整的防渗层。

2.2　土工膜的运输及储存

(1)若采用折叠装箱运输土工材料，不得使用带钉子的木箱，以防止运输途中受损，若采用卷材运输，应考虑卷材在装卸过程中造成卷材表层的损害，采购土工复合材料卷材时，应按卷材下料长度留有适当余量。

(2)土工材料以大片或卷材的货包，必须贴有标签，标明该材料的制造名称、制造号(或组装号)、安装号、类型、厚度、尺寸及重量。并应附有专门的装卸和使用说明书。

(3)土工合成材料运输过程中和运抵工地后应妥为保存，避免日晒，防止粘结成块，并应将其储存在不受损坏和方便取用的地方，尽量减少装卸次数。

2.3　土工膜施工的工艺流程

土工膜施工的工艺流程包括场地清理、垫层填筑、土工膜铺设、连接成片、检查验收、垫层覆盖(见图1)。

(1)场地清理。清扫土工膜铺设面要求平整，不能有凹凸不平等，不能有尖锐物，如石块、铁丝、木棒等。土体要坚实，避免不均匀沉陷、裂纹，防渗范围内的草皮、树根要清除，膜接触面铺设粒径小的砂土或粘土作防护层。

(2)垫层填筑。垫层料采用符合设计指标要求的物料，根据碾压参数进行填筑碾压密实，填筑面起伏差不超过10cm，严禁出现凸出及凹陷的部位，排除铺设工作范围内的所有积水。

(3)土工膜铺设。土工膜最好沿一定方向铺设，同时不要拉的太紧，应留有一定的伸缩量以适应基体变形：调整好每个单元土工膜走向，以便于两个单元土工膜之间的焊接：施工时，应避免石块、重物直接砸在土工膜上，最好边施工，边铺设膜、边覆盖保护层：若土工膜被刺穿，则用土工膜施工专用胶KS胶把大于漏洞三倍的土工膜片和漏洞粘接起来。

(4)连接成片。复合土工膜铺设根据填筑进度及垫层料物(反滤料和粘土料)不同，分区分片进行铺设，连接成片。

土工膜现场拼放完成后，先进行底层土工布的人工缝合(或用无纺布缝合机将土工布缝合)，经检查合格后再进行土工膜焊接，膜焊接完成经检查合格后，即可进行表层土工布的缝合。

土工膜焊接前，先进行复合土工膜接头的连接试验，如采用热焊接方式，焊接试验进行焊接设备的比较、焊接温度、焊接速度以及施工工艺等参数。试验完成后，将试验成果报送监理工程师审批，经监理工程师批准后，才能进行施工。

焊接前要调整好接缝处两幅单膜，使之搭接一定的宽度，且平整、无折皱，膜面干净：焊接时，请销售公司派专人负责焊接或技术指导，使用专用焊接机进行焊接。复合土工膜的拼接方式及搭接长度应满足设计图纸的要求。泸定电站大坝土工膜采用热合焊接方式连接，焊接设备为TH-501土工膜焊接机；焊接温度为400℃：接缝采用双面焊接，焊接速度为1m／s；热合焊接搭接长度均为12cm；土工膜的拼接接头应确保具有可靠的防渗效果。土工膜大面积焊接时采用土工膜焊接机焊接，局部修补或焊接机不能进行施焊处，采用土工膜热风焊枪进行焊接，接缝焊接强度不低于母材的80％，土工织物接缝粘接强度不低于母材的70％。

复合土工膜铺设与土石填筑相互穿插作业，施工中应严格按照施工程序进行，注意两者的相互配合，尽量减少或避免干扰，做到有条不紊。膜体附近填筑施工中严格控制填料的粒径组成，不得含有尖角碎石或块石，以防刺破主膜；膜体附近填筑碾压均采用蛙式打夯机或夯板，保证靠近膜体处填筑密实并且不至于破坏膜体。

复合土工膜与灌浆廊道两侧墙体连接，通过膨胀螺栓与灌浆廊道两侧墙体紧密连接，其锚固长度应符合施工图纸的要求。施工步骤为先按设计孔距在角钢上打孔，同时根据设计图纸在廊道上测量放出水平位置线且将廊道砼表面处理平整，不得有尖锐物体。再根据角钢上的孔位在水平线上标出孔位点后。即可在廊道砼上打孔和埋膨胀螺栓，按设计要求在砼和土工膜间铺橡胶垫层，橡胶垫层铺设应对好膨胀螺栓位置穿孔，铺设完成后须整体平顺，最后将土工膜光面贴在橡胶垫层上，装上角钢利用膨胀螺栓将土工膜紧贴在廊道上。土工膜与廊道接触，一面去掉土工布为光面膜，且在中间设有橡胶垫片，膜与廊道表面采用锚栓连接。

复合土工膜的周边接界处理的要求是将复合土工膜与周边土体联结紧密，封堵渗流入口，截断侧向的渗漏路径，防止渗水进入土工膜底面，形成水泡，在库水位下降时胀破土工膜。因此周边接界一定要挖截水槽，并将土工膜埋入槽内。

机械车辆跨越复合土工膜时设置跨越踏板(钢制)，以防机械车辆碾压破坏膜体。对施工过程中遭受损坏的土工

膜材料，应及时按监理工程师的指示进行修理。对受损的土工合成材料应另铺一层合格的土工膜在破损部位之上，其各边长度应至少大于破损部位的1m以上，并将两者进行焊接处理。

(5)检查验收。土工膜铺设完成一个区域即进行检查验收。要求铺设压平贴紧，焊接处质量满足要求，土工膜来出现破损或已按要求修补。采用充气法逐段进行焊缝检测。充气设备包括气针、压力表(显示5Mpa以内)、充气筒、热焊枪。双缝充气长度为30m-60m，双焊缝间充气压力达到0.15MPa-0.2MPa，静观5min，压力无明显下降即为合格。检测完毕后立即对检测时所做的充气针孔全部用挤压焊接法补堵，采用缝包机将表层的土工布缝合。

(6)垫层覆盖。检查合格后，及时进行填筑覆盖。铺料时采用进占法，3m3装载机辅助人工平料，当土工膜上层铺填厚度大于30cm时，采用18t自行式平碾静碾压实，当填筑厚度大于1.2m之后可采取(恢复正常碾压)振动碾振动压实。

3.　材料与设备

3.1　复合土工膜材料

根据《土工合成材料应用技术规范》(GB50290-98)的规定和《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》(SL／T231-98)要求，PE土工膜物理力学性能指标应符合下列要求：

(1)密度(p)不应低于900kg／m3。

(2)破坏拉应力(σ)不应低于12MPa。

(3)断裂伸长率(ε)不应低于300％。

(4)弹性模量(E)在5℃不应低于70MPa。

(5)抗冻性(脆性温度)不应低于-60℃。

(6)联接强度应大于母材强度。

(7)撕裂强度应大于或等于40KN／m2。

(8)抗渗强度应在1.05MPa水压力48h不渗水。

(9)渗透系数应小于10-11cm／s。

(10)符合《食品包装用聚乙烯成型品卫生标准》(GB9687-88)，土工膜无毒性，对水质无污染。

(11)土工膜不允许有砂眼、疵点、杂质；土工织物不允许厚薄不均。

3.2　设备

4.　质量控制要点

(1)建立健全质量检验制度。应有专职人员对原材料、材料试验、接缝质量、铺设面的平整度、周边连接等作经常性的检查和控制。如发现异常现象应及时报告，并作认真记录。

(2)作好施工记录，应作好质量检查资料、各种原材料试验报告及质量事故报告等各项工作。

(3)施工期间应对土工膜接缝、铺设施工、周边连接等进行逐一检查验收。

(4)土工膜焊缝质量检查：

正式焊接前进行试焊，并对试焊样品进行抗拉试验，试验合格后方能正式施焊；对焊接好后的接头进行目测、充气或充颜色水检漏。土工膜接缝质量要求：焊接、粘接：土工膜接缝的抗拉强度(指主膜)不得低于母材(指主膜)抗拉强度的80％。

(5)土工膜两侧不允许有带棱角的石碴，各种料物在施工中都必须保证土工膜不受损伤。

5.　结论

土工膜通常在水利工程的重要部位作为防渗材料，其铺设连接必须实现规范化，施工组织要严密，施工操作要精细，质量检查验收要严格，才能保证水利工程建设既满足质量要求又达到高效的施工速度，实现质量与速度的协调统一。

参考文献：

[1]SL/T231-98聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范[S].

[2]GBT17642-2008土工合成材料非织造布复合土工膜[S].