仁宗海水庫大壩HDPE 復合土工膜施工技術

褚清帥

(四川二灘建設咨詢有限公司，四川成都 610051)

1 工程概況

仁宗海水庫電站位于四川省甘孜州康定縣和雅安市石棉縣交界處的大渡河支流田灣河上，是田灣河流域梯級開發的引水式龍頭水庫電站，裝機2臺，單機容量120 MW，總裝機容量240 MW，工程以發電為主。水庫大壩為一預制混凝土面板堆石壩，壩頂高程2 934 m，最大壩高56 m，壩頂軸線總長843.87 m，壩頂寬8 m。大壩防滲系統主體由壩體上游側壩基處的懸掛式防滲墻及大壩上游坡面的復合土工膜構成，大壩上游坡面坡比為1∶1.8，復合土工膜下部與混凝土防滲墻相接，上部與防浪墻相接，左右側與兩岸岸坡趾板相接，形成完整的壩體防滲體系。大壩復合土工膜鋪設總面積為8萬m2，其主要性能指標見表1。

2 大壩復合土工膜的施工方法

根據大壩土工膜的結構形式及現場實際情況，土工膜施工主要分為兩部分進行。第一部分:復合土工膜與大壩防滲墻、大壩防浪墻及大壩兩岸趾板的錨固結構施工(以下簡稱復合土工膜錨固施工);第二部分:大壩上游坡面復合土工膜的鋪設施工(以下簡稱復合土工膜鋪設施工)。

大壩復合土工膜鋪設施工在平行于壩軸線方向由大壩中部向兩岸展開進行;垂直壩軸線方向由下至上進行，即先進行大壩防滲墻錨固端錨固施工，預留焊接接頭，接頭以長度1.5 m方式交錯布置，以形成“T”型焊縫接頭，大壩上游坡面土工膜鋪設時，直接與預留接頭焊接。復合土工膜與防滲墻錨固端預留接頭方法如圖1所示。

圖1 復合土工膜防滲墻錨固端預留接頭示意圖

3 復合土工膜錨固施工

3.1 錨栓及膨脹螺栓施工

土工膜端頭主要用鍍鋅膨脹螺栓和鍍鋅錨栓進行錨固，鍍鋅膨脹螺栓型號為M10×100 mm，間距40 cm;鍍鋅錨栓型號為φ20，L=50 cm，深入混凝土40 cm，間距均為40 cm。鍍鋅膨脹螺栓與鍍鋅錨栓交錯布置。

當防滲墻、大壩兩岸趾板土工膜錨固基槽(圖2)開挖到一定長度(大于50 m)、防浪墻底部混凝土土工膜錨固墩澆筑到一定長度(大于50 m且混凝土齡期在14 d以上)后，對土工膜各錨固面的錨固孔進行測量放樣。按設計要求放出膨脹螺栓(或錨栓)孔位，進行鉆孔作業。鉆孔驗收合格后即進行膨脹螺栓(或錨栓)的安裝作業。鍍鋅錨栓采用“先注漿后插桿”的形式進行安裝，并對鍍鋅錨栓安裝完畢區域進行標識，避免人為或大型機械設備對其產生不利影響。鍍鋅錨栓注漿安裝完畢待強14 d后，才能進行下一步的復合土工膜錨固作業。

圖2 土工膜與防滲墻連接縱斷面圖

3.2 土工膜端頭錨固安裝

土工膜端頭錨固包括防滲墻錨固端錨固、大壩兩岸趾板錨固端錨固、防浪墻底部錨固端錨固，上述三個部位的錨固形式基本相同，筆者僅介紹防滲墻錨固端土工膜的錨固(錨固形式見圖2)，施工方法于后。

根據錨固段土工膜預留接頭尺寸，在土工膜堆放場將土工膜接頭按編號預先裁剪完畢后，采用農用車將已裁剪合格的復合土工膜接頭運至錨固安裝部位。

土工膜錨固安裝前，要對錨固面進行清理。對于混凝土錨固面平整度較好的采用角磨機進行打磨平整，凹凸較大的混凝土錨固面則先采用水泥砂漿先行抹平后，再使用角磨機進行打磨，然后擦拭干凈。錨固面處理完畢，在橡膠墊板與錨固面接觸的部位事先涂抹瀝青乳液，將橡膠墊板、端頭土工膜、柔性材料外包土工膜預先打好的孔對準最下面一排鍍鋅膨脹螺栓孔，安裝鍍鋅膨脹螺栓和角鋼，之后安裝第二排槽鋼，填筑柔性填料，最后完成最上排鍍鋅角鋼的安裝。

土工膜錨固完畢并經驗收合格后，錨固槽采用原開挖料進行回填，回填至距防滲墻頂部60 cm(即趾板厚度)，人工夯實。

4 復合土工膜鋪設施工

4.1 無砂混凝土面清理

人工對無砂混凝土表面進行檢查、修補和清理。清除施工中遺留的鐵釘、拉膜鋼筋、鐵絲和廢棄物，打磨凸出的尖角體，使表面平整，無雜物。

4.2 大壩上游坡面復合土工膜鋪設

土工膜裝卸由一臺反鏟配合，采用農用車由壩后堆放場運至大壩頂部，裝卸過程中輕拿輕放，防止對土工膜造成破壞。土工膜運至壩頂后，由反鏟配合將土工膜按編號吊至指定位置，展開一部分后先進行壩頂土工膜端頭錨固，然后自上而下沿壩坡面進行鋪設，鋪設方法見圖3。

土工膜下放鋪設前，在壩坡與壩頂相接部位設置一定滑輪架，防止卷揚機鋼鉸線對土工膜造成破壞。下放鋪設時土工膜應自然松弛地與無砂混凝土面貼實，不宜折褶、懸空，并隨時檢查外觀有無破損、麻點、孔眼等缺陷，發現缺陷或損傷及時用新鮮母材進行修補，補疤每邊超過破損部位邊緣線10～20 cm。鋪設完畢，人工進行對正、搭齊，并用土石編制袋對土工膜兩邊進行壓邊處理，土石編制袋采用粒徑小于20 mm的土石裝填，擺放距離為3 m。

4.3 復合土工膜接縫施工

圖3 大壩上游坡面土工膜鋪設示意圖

4.3.1 土工布縫合連接

土工布(包括上層土工布和下層土工布)的縫合連接，采用手提式縫合機尼龍線(直徑≥1 mm)縫合法縫合，在搭接長度范圍內兩邊各縫合一道。

4.3.2 土工膜焊接

復合土工膜對正、搭齊后，先進行壩坡面土工膜下端頭與防滲墻錨固端預留接頭橫向接縫的焊接，因該橫向接縫兩邊土工膜并未留邊，須人工進行接頭處理，在將復合土工膜上、下層土工布與土工膜剝離、土工膜表面雜質清理干凈后，采用焊機(或焊槍)進行接頭的焊接，之后再進行坡面土工膜塊間縱向接縫的焊接。復合土工膜橫向、縱向接縫的焊接主要采用自動調溫(調速)熱熔擠壓焊接機雙焊縫搭接焊工藝，焊縫雙縫寬度為2×10 mm;節點焊接主要采用塑料熱風焊槍。

土工膜的具體焊接方法:下層土工布縫合完畢，清除土工膜表面的污垢、砂土、積水等雜質。根據當時當地的氣候條件，調節熱熔擠壓焊接機至最佳工作狀態，做小樣焊接試驗，試焊接1 m長的HDPE土工膜樣品，焊接完成后現場撕拉檢驗試樣，焊縫不被撕拉破壞、母材被撕拉破壞為合格。現場撕拉試驗合格后正式進行土工膜的焊接，橫向焊縫間錯位尺寸應大于500 mm。焊接時根據氣溫和材料性能隨時調整控制焊機的工作溫度和速度，將焊機工作溫度控制在180℃ ～200℃，焊縫處HDPE土工膜應熔結為一整體，不得出現虛焊、漏焊、超量焊等情況。

4.3.3 土工膜焊縫檢測

土工膜焊接完畢，要及時對焊接質量進行檢測，檢測部位為:全部焊縫;焊縫結點;破損修補部位;漏焊和虛焊的補焊部位;前次檢驗未合格再次補焊部位。焊接質量檢測前，要整體檢查土工膜有無漏焊、接縫是否燙損、有無褶皺、是否拼裝均勻等檢查合格后方可進行焊縫檢測。現場主要采用氣壓式檢測儀及真空檢測儀充氣法(即雙焊縫加壓檢測法及真空罐法)進行檢測。

土工膜焊接質量檢測采用以下標準:(1)雙焊縫。雙縫間充氣長度為30～60 m。當雙縫間充氣壓力達到0.15 ～0.2 MPa，保持1 ～5 min，壓力無明顯下降時，焊縫檢測為合格。(2)單焊縫、T形結點及補疤點采取50 cm×50 cm方格進行真空檢測，當真空壓力大于或等于0.005 MPa，保持30 s，肥皂液或洗滌靈不起泡時，焊縫檢測為合格。

焊縫檢測完畢，應立即對檢測時所做的充氣穿孔進行擠壓焊接補堵，將檢測過程和結果詳細記錄并標示于施工圖上，檢測不合格處及時標記并修補，再次檢測合格后方可銷號并記錄在案，質量檢驗隨施工進展進行，驗收合格后方可進行下道工序施工。

4.3.4 土工膜修補

土工膜必須用母材進行修補，修補主要包括:土工膜破損部位修補;虛焊、漏焊修補;T字形接頭補疤等。當出現虛焊、漏焊時，必須切開焊縫，使用熱熔擠壓機對切開的損傷部位用大于破損直徑一倍以上的母材進行修補。T字形接頭的地方補疤尺寸為300 mm×300 mm。

5 復合土工膜施工中應注意的問題

(1)復合土工膜施工宜在氣溫5℃以上、風力4級以下且為無露、無雨、無霜、無雪的天氣進行。

(2)嚴禁在大壩周圍2 km范圍內進行露天爆破作業;嚴禁在可能危害復合土工膜安全的范圍內進行開挖、鑿洞、電焊、燃燒、排水等交叉作業。

(3)鋪設復合土工膜的施工人員應穿平底鞋或膠底鞋。進入施工現場的人員不得穿帶釘鞋、高跟鞋及硬底鞋在復合土工膜上踩踏。車輛等機械不得碾壓復合土工膜面及支持層。嚴禁在大壩施工區內吸煙、攜帶火種等。

(4)對施工中的各道工序應嚴格檢查驗收，上道工序未驗收合格，不得進行下道工序。進行下道工序或相鄰項目施工時，應對已完成的復合土工膜進行妥善保護。

(5)某一區域的復合土工膜施工完成并驗收合格后應及時用遮光布覆蓋，并及時鋪設復合土工膜上層的預制混凝土面板，以免被陽光照射而老化，或被風吹動而撕裂。

(6)復合土工膜應隨取隨用。對于當天施工中剩余的復合土工膜應及時送回倉庫保管或現場妥善保管。

6 結語

仁宗海水庫大壩是全國首例堆石壩壩體以復合土工膜為主體進行防滲的工程，如此大規模的復合土工膜鋪設施工，承包商施工經驗較少，施工工藝較為陌生，相對施工難度較大。文中難免有不足之處，望讀者指出。