龍背灣水電站上游圍堰土工膜斜墻施工技術與質量控制

摘要：復合土工膜斜墻土石圍堰以其施工速度快等優點，在圍堰上游迎水坡面防滲中有著廣泛的應用，本文以湖北龍背灣水電站上游圍堰土工膜施工為實例，重點介紹了其土工膜斜墻的主要施工方法及施工質量控制要點，為類似工程施工積累了一定經驗。

關鍵詞：上游圍堰；土工膜斜墻；施工技

一、工程概況

龍背灣水電站工程位于湖北省十堰市竹山縣堵河支流官渡河中下游。工程以發電為主，兼顧航運、旅游開發等綜合效益。工程規模屬大（2）型，校核洪水標準為5000年一遇，設計洪水標準為500年一遇。水庫正常蓄水位520.0m，水庫最大庫容8.3億m3，電站總裝機2×90MW。

上游圍堰位于壩軸線上游約660m處，為全年土石不過水圍堰，擋水標準采用全年20年一遇洪水標準，設計洪峰流量3652m3/s。堰頂高程EL445.50m，最大堰高55.50m，堰頂寬度10m，堰長239.6m，圍堰上游邊坡1：2.5，下游邊坡1：2.0，填筑方量137.59萬m3，圍堰正常蓄水約8000萬m3。

圍堰防滲采取塑性混凝土防滲墻上接復合土工膜斜墻的防滲型式，394.0m高程以下采用防滲墻防滲，394.0m高程以上采用土工膜斜墻防滲，復合土工膜鋪設范圍面積約2.9萬m2。土工膜采用500g/1.0mm PE/500g的針刺短纖滌綸兩布一膜復合土工膜。復合土工膜下設有50cm厚，D≤10cm的礫石支撐層和20cm厚、D≤1cm的砂卵石墊層。土工膜的上部鋪設20cm厚，D≤4cm的砂卵石保護層。土工膜與防滲墻帽梁、兩岸趾板的連接采用φ20mm預埋螺栓及蓋帽砼錨固。上游護坡為C20二級配素混凝土現澆板護坡。

二、施工規劃

（一）總體規劃。由于圍堰填筑及土工膜斜墻施工的工程量均較大，且施工工序多，工期緊，為了確保度汛目標，堰體采用了一次性填筑到頂，分兩段鋪設土工膜斜墻的方法進行施工。即圍堰填筑至EL421后，開始EL421以下土工膜斜墻的施工，同時。在EL421上游面預留一個15m寬的平臺，下游堰體繼續向上填筑。當填筑至堰頂時，開始EL421平臺補填。在完成EL421以下土工膜保護層覆蓋后開始EL421以上的土工膜鋪設施工。

（二）土工膜鋪設規劃 。土工膜施工前首先進行土工膜鋪設規劃，即繪制土工膜拼接圖。繪制土工膜拼接圖的目的主要有四個：一是直觀計算土工膜材料需求量，通過優化邊角的下料和拼接方案，提高土工膜利用率，減少浪費，二是指導和控制現場復合土工膜的搭接尺寸，三是方便多個區域同時進行土工膜鋪設時的測量定線，四是可以對每塊土工膜進行編號，方便施工過程中相互間的溝通及描述。

首先，根據圍堰上游迎水面兩岸趾板輪廓線控制點坐標在AutoCAD中繪制出復合土工膜鋪設范圍展開圖，然后在土工膜鋪設范圍展開圖中繪制土工膜拼接圖，繪制土工膜拼接圖時要充分考慮土工膜的幅寬、幅長、焊接搭接寬度、相鄰兩塊土工膜的錯縫、伸縮槽伸縮量及設計要求的鋪設松弛余量等因素，同時還要考慮兩岸三角區域的土工膜鋪設優化，最終定出土工膜鋪設的起始基線。

由于每卷土工膜的長度是相同的，為避免土工膜拼接時出現“十”字縫，本工程采用的方法是將最底部偶數列的土工膜裁切成原土工膜的一半長，其余為整幅鋪設。這樣做不但繪制的拼接圖美觀，而且方便現場操作。

三、主要施工方案、施工工藝及施工方法

土工膜施工工作內容主要包括土工膜的采購、運輸、保管，以及現場拼接、鋪設、錨固、防護等的施工作業以及其質量的檢查和驗收。

土工膜施工工藝流程為：土工膜下D<10cm礫石支持層鋪填平整及夯實→土工膜下D<1cm砂卵石墊層鋪填平整及夯實→防滲墻頂帽梁混凝土面清理→土工膜鋪設→土工膜焊接→焊縫檢查→土工膜錨固→土工膜上砂卵石保護層施工→混凝土護坡施工。

（一）土工膜存儲與轉運。進場土工膜臨時存放在露天倉庫內，采用雨布覆蓋，避免受日曬、雨淋。土工膜在運輸過程中不得拖拉、硬拽，以避免尖銳物刺傷。人工抬運時，可在卷芯內穿φ50mm鋼管并在鋼管出露端系繩套，以方便抬運。復合土工膜搬運過程中不得撕裂外包裝，避免PE膜受損。

（二）土工膜下支持層及墊層施工。土工膜下的礫石支持層及砂卵石墊層鋪填采用反鏟和推土機推料，人工配合反鏟削坡整平，并剔除尖角塊石、雜物等，最后用反鏟配液壓夯板夯實。

（三）土工膜施工前準備

1、復合土工膜在使用前委托專業檢測機構對產品的各項技術指標進行檢測，各項指標均符合標準規定和設計要求后方可用于施工。

2、土工膜下墊層經夯實碾壓，驗收合格后方可進行土工膜鋪設。

（四）土工膜鋪設。土工膜鋪設在其下的墊層碾壓驗收后進行。為加快土工膜鋪設，根據坡面墊層施工進度，采用自中間向兩岸鋪設，最后進行兩岸伸縮槽部位土工膜鋪設及錨固。

土工膜現場鋪設按事先繪制好的土工膜拼接圖進行攤鋪，坡面整平后首先用白灰畫出鋪設基準線。鋪膜作業沿坡面采用人工自上而下緩緩滾鋪，禁止直接滾下。滾鋪過程中須邊鋪邊調整方向，保證鋪設方向及搭接寬度、預留松弛余量。即鋪即用砂袋壓重固定，鋪設完成再人工調整相鄰搭接寬度以滿足設計要求。復合土工膜的剪裁在攤鋪之后，根據該區域的大小進行實地尺寸的剪裁。

坡底偶數序列第一塊土工膜采用半幅長（15m），以便與相鄰土工膜形成“T”形接縫。 特殊部位或異型結構，可采用膜布分離結構，以確保膜與膜直接焊接。

（五）土工膜鋪設施工質量控制要點：

1、坡面的鋪設控制：土工膜在鋪設前，先對鋪設區域進行復檢，再將土工膜搬運到工作面，采取從上往下 “推鋪”的方式鋪設。

2、對正、搭齊：土工膜的鋪設應平整順直，避免出現褶皺、波紋，以使兩幅土工膜對正、搭齊。水平及縱向接縫的搭接寬度均為10cm。

3、壓膜的控制：用砂袋及時將對正、搭齊的土工膜壓住，防止風吹及滑動移位。應避開刮風及下雨天氣施工。

4、鋪設施工氣候要求：考慮到土工膜的熱脹冷縮性，氣溫較低時土工膜的鋪設應緊一些，氣溫較高時應松弛。

5、為了便于拼接，防止應力集中，土工膜鋪設采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平，拉開，要求土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺。

（六）土工膜焊接。土工膜焊接由土工膜生產廠家派出的經培訓合格的2名專門人員操作。復合土工膜焊接采用熱熔焊法。對于長直焊縫，主要是使用熱鍥式自爬行雙焊縫土工膜焊接機進行焊接。對于雙縫焊接機不能操作的地方及出現虛焊、漏焊或需修補、加強處理的部位，采用焊槍進行焊接。

1、焊前準備 。焊接前用干凈毛巾擦凈膜面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面干凈，在焊接部分的底部墊一條平整的長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質量。

2、試焊 。正式焊接前，根據施工氣溫進行試焊，確定行走速度和施焊溫度，一般掌握行走速度1.5～2.5m/s，施焊溫度為220～300℃。

3、焊縫檢測 。焊縫的檢測分為：目測和檢漏試驗（非破壞性）。

（1）焊縫的目測：復合土工膜焊接好后，觀察有無漏接，接縫是否燙損，有無褶皺，是否拼接均勻等。

（2）非破壞性檢測：充氣（雙焊縫）。

a、雙焊縫充氣檢測：通過檢查雙縫的氣密性來判斷其焊接質量好壞的非破壞性檢測手段。在氣腔內封閉一定壓力的氣體，通過檢測針上附帶壓力表的變化來判斷其氣密性。

b、儀器的組成：壓縮裝置，能產生0.15--0.20Mpa的壓力，并裝有壓力表的空心針。

c、程序：充氣0.15--0.20 Mpa的壓力，保持2分鐘以上即為合格；如壓力表穩定不住，則一面保持一定的壓力，一面對外側焊縫涂抹肥皂液檢驗，如無漏氣也認為合格（即對另一條漏氣焊縫不做處理）。

4、缺陷的修補

對在檢測中所發現的缺陷，應及時修補；不能立刻修補的，要做特種標記，以防漏補。

各種空洞的修補：根據洞的大小而定，當洞大于5mm時，應用10厘米圓形或橢圓形的襯墊修補。對于小的針眼或空洞，可以用點焊。

（七）土工布的縫合。復合土工膜上下層的無紡布采用手提式封包機、尼龍線雙線縫合，搭接寬度10cm，最小縫針距離織邊（材料暴露的邊緣）至少是25mm。縫合必須要連續進行，縫好的土工布上的“漏針”必須重新補縫。縫合時應避免砂粒等外來物質進入土工布層。

（八）土工膜與防滲墻帽梁及兩岸趾板的連接。土工膜與防滲墻帽梁及兩岸趾板混凝土的連接采用預埋螺栓錨固。首先在預埋螺栓軸線位置安裝一條厚3mm，寬8cm的丁基膠帶，再將復合土工膜折疊三層打眼穿入螺栓，然后再用一層1.5mm厚丁基膠帶、5mm厚扁已打孔鋼壓條通過螺栓將復合土工膜固定。在土工膜接頭迎水側，用耐候性密封膠封底。在螺栓和鋼板壓條上刷三層防銹漆。螺栓錨固完成后，再在預埋螺栓軸線位置上澆筑60cm（寬）×50cm（高）蓋帽混凝土。

（九）土工膜上砂卵石保護層及護坡混凝土施工。土工膜鋪設、焊接完成后應及時覆蓋，防止風吹及暴曬老化。土工膜上20cm厚D≤4cm砂卵石保護層主要采用自上而下，人工運輸鋪填。

護坡混凝土采用在拌合站集中拌合，混凝土罐車水平運輸，自堰頂向下掛溜槽入倉的方法進行施工。

四、結束語

龍背灣水電站上游圍堰最大高度55米，填筑方量138萬m3，土工膜斜墻面積約2.9萬㎡，是龍背灣水電站工程安全度汛的關鍵項目。經過認真組織，精心施工，目前圍堰已經經過了兩個汛期，多次高水位的考驗，工程質量良好，為大壩樞紐的順利施工奠定了堅實的基礎。