淺談復合土工膜施工工藝及質量控制要點

李 紅 良， 曹 小 龍

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

淺談復合土工膜施工工藝及質量控制要點

李 紅 良， 曹 小 龍

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

采用復合土工膜作為水庫的防滲體系施工速度快，可大量節約工程投資。開茂水庫庫區右岸山脊復合土工膜防滲體系在2015年4月～2016年12月的施工過程中不斷總結質量管理經驗，從原材料檢測、施工工藝、復合土工膜鋪設及質量控制方面，對復合土工膜施工工藝和質量控制要點進行了詳細介紹。

北川；開茂水庫；庫區右岸山脊坡面；防滲復合土工膜；施工工藝；質量控制

1 工程概述

開茂水庫庫區樞紐工程位于北川新縣城與安昌鎮交界區，主要以生活、生產供水、灌溉供水為主，屬于中型水利工程。其主壩采用面板堆石壩，正常蓄水位高程608 m，校核水位高程612 m，右岸山脊613 m高程以下坡面、573 m高程以上坡面采用復合土工膜防滲+573高程以下基巖帷幕灌漿的組合式防滲體系，復合土工膜防滲面積約8.2萬m2。根據設計要求，右岸山脊坡面開挖成1∶2.5的穩定坡比，上部填筑60 cm厚砂礫石墊層料，干密度為2 g/cm，在墊層料上部澆筑10 cm厚C10無砂混凝土作為復合土工膜鋪設墊層,復合土工膜上部澆筑12 cm厚素混凝土板進行壓重。

右岸山脊復合土工膜防滲坡面高度為40 m，最高防滲高程為613 m，最低防滲高程為573 m，斜面平均長度為110 m，縱向長度為758 m，劃分為1～12個斷面。整個坡面為典型山地地形，1～6斷面坡面594 m高程馬道以下為礫巖、泥巖互層，坡面結構較平整，而7～12斷面坡面為黏土、含礫石黏土覆蓋層，坡面覆蓋層承載力滿足設計要求。

2 復合土工膜技術指標

根據《土工合成材料應用技術規范》(GB50290-2014)、《聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術規范》(SL/T231-98)的規定和設計要求，PE土工膜各項物理力學性能指標應符合表1所示要求。

3 施工工藝

復合土工膜施工工藝流程見圖1。

4 復合土工膜施工步驟

表1 PE復合土工膜物理力學性能指標表

圖1 復合土工膜施工工藝流程圖

右岸坡面復合土工膜主要施工步驟：坡面開挖與整平→坡面墊層料填筑壓實→無砂混凝土澆筑→復合土工膜鋪設→土工膜焊接→質量檢查→蓋板混凝土澆筑。筆者分述如下。

4.1 坡面的開挖與整平

巖石開挖采用自上而下、分層淺孔松動爆破和反挖液壓錘破碎修坡開挖，覆蓋層反挖開挖后進行修坡，所形成的坡比緩于1∶2.5。為保證墊層填筑質量和坡面平整度，開挖必須保證坡面平順。對6～10斷面坡面起伏變化較大的部位，通過反挖修正、削坡成圓弧面，避免出現明顯的轉折；對坡面出現的孤石、松散土、樹木、草根進行挖除，對坡比小于1∶2.5的坡面，保證將該坡面開挖至未擾動原狀土層。

右岸坡面在高程613 m、594 m處分別設置兩條寬5 m、3 m馬道，分別在馬道邊緣開挖兩條錨固溝用于土工膜的錨固。

4.2 坡面墊層料的填筑與壓實

右岸墊層采用粒徑小于30 cm級配的砂石料填筑并壓實成60 cm厚過渡料，坡面開挖完成并經驗收合格后，過渡料采用自卸汽車從上方馬道運到工作面上方、卸到坡面上，反挖自上而下在坡面鋪筑過渡料并分區進行碾壓，鋪層厚度為70 cm，填筑區鋪料平坦后，采用10 t斜坡振動碾碾壓，振動碾壓4遍，由試驗室人員進行現場挖坑注水試驗，檢查過渡料的干密度，碾壓合格后進行下道工序的施工。

4.3 無砂混凝土澆筑

填筑區過渡料施工完成并經檢查驗收合格后，對無砂混凝土分條帶進行澆筑，每條條帶寬6 m，無砂混凝土采用10 t自卸汽車從拌和站經坡面馬道運至倉面附近，用CAT350長臂反挖在馬道上向上部坡面鋪筑混凝土入倉，人工輔助平倉，鋪料厚度為12 cm。在倉面頂用小卷揚機牽引平板振搗器自下而上振搗平整，保證無砂混凝土表面平整、無尖角突變，澆筑完成后用塑料薄膜遮蓋，終凝后灑水養護14 d。

4.4 復合土工膜的鋪設

無砂混凝土強度達到75%后，根據設計要求及現場施工條件，右岸坡面復合土工膜鋪設以595 m高程馬道為界上下分兩部分進行鋪設，自上而下依次進行，采用分兩段鋪設，在573～576 m高程處與帷幕灌漿趾板混凝土錨固連接。

4.4.1 土工膜的選材

(1) 按設計圖紙的技術要求選用350 g/PE0.8 mm/450 g的復合土工膜，即上下面土工織物(土工布)的單位面積質量分別為350 g/m2、450 g/m2，中間高密度的PE防滲膜厚度為0.8 mm的結構形式。

(2) 考慮到右岸坡面復雜且不平坦，存在圓弧形和凹凸面且長度不一，為避免出現太多褶皺和修補工程量，提高土工膜鋪設質量，選用了幅寬為6 m、3 m，長度為30 m兩種規格的土工膜。

(3)為保證土工膜焊接質量，在復合土工膜兩側預留了20 cm寬膜與土工布不粘合的光面膜。

4.4.2 原材料檢測

對于首先進入現場的復合土工膜，現場負責人員必須檢查其出廠合格證書、廠家出具的質量檢測報告，同時采用游標卡尺對土工膜厚度進行初步檢測，檢查復合土工膜的外觀質量，土工膜不允許出現沙眼、疵點；現場實驗室根據設計與規范要求和《土工合成材料測試規程》SL235-2014，對不同產品型號、數量、批次的土工膜各項物理性能進行抽樣檢測，主要包括撕裂強力、頂破強力、單位面積重量、厚度、斷裂伸長度指標，待各項指標符合設計要求后方可投入使用。

4.4.3 無砂混凝土表面處理

無砂混凝土澆筑完成、養護14 d后，對無砂混凝土表面的松散石子、混凝土塊、鐵釘等尖棱雜物進行清掃，以保證土工膜的鋪設質量，防止穿透、刺破土工膜。

4.4.4 復合土工膜的鋪設

(1)繪制土工膜鋪設示意圖。

在復合土工膜鋪設前，為保證土工膜鋪設平整，盡量減少褶皺、裁剪和材料浪費，避免出現十字縫，確保相鄰兩幅土工膜橫向焊縫距離大于1 m，必須根據坡面地形和面積、結合土工膜幅寬繪制土工膜鋪設示意圖后再進行施工，包括選擇土工膜鋪設幅寬、焊縫位置設計。

(2)復合土工膜焊接試驗。

該工程復合土工膜的拼接采用熱熔焊接，焊接設備采用800型土工膜焊接機、手扶式熱風焊槍。在每次鋪設焊接前，根據當時的氣候條件以及膜的厚度，調節焊接設備溫度狀態，現場做小樣焊接試驗，試焊接1 m長的土工膜樣品。確定焊機在合適的焊接溫度、焊接機行走速度等參數條件下工作，以保證焊接質量。

(3)復合土工膜的鋪設方法。

右岸坡面土工膜分595 m高程以上及以下兩部分分別鋪設。首先進行上部鋪設，鋪設之前，對錨固溝進行處理，清除溝底松散的亂石與雜物并修理平整。根據設計要求，將土工膜上端埋入錨固溝的長度達1.2 m，要求其緊貼錨固溝內側并留有富裕，鋪設完成、焊接結束后，采用黏土回填至設計高程，利用小型夯實機夯實。

坡面復合土工膜鋪設時，應保證在無雨天氣施工，按流水作業的順序分區分塊進行，采用人工鋪設，一次鋪設長度為30 m。沿坡面從上向下滾鋪鋪設，鋪設應自然松弛，不應拉得太緊，應留有富裕度以適應變形的要求。為保證防水層整體質量，避免形成十字縫，鋪設過程中，作業人員應穿平底布鞋或軟膠鞋；施工時，若發現土工膜損壞，應及時進行修補。

(4)復合土工膜的焊接。

復合土工膜攤鋪完成后，由人工進行調整，以確保其能滿足焊接搭接寬度，人工用手提電動縫包機對底層土工布進行縫合，復合土工膜接縫的焊接采用800型土工膜焊接機進行熱熔焊接。根據設計要求，采用雙焊縫，寬度為10 mm。T型接頭采用母材補焊，補焊尺寸為300 mm×300 mm。焊縫焊接前，對焊接搭接寬度進行了檢查，對搭接太寬的部分進行了修剪并保證搭接符合要求、整齊，以提高焊接質量。雙縫焊接必須嚴格按照焊縫試驗確定的參數調整焊機進行焊接，同時根據現場施工氣溫確定行走速度和溫度。焊接完成并經檢驗合格后進行面層土工布的縫合，面層土工布縫合同樣采用手提式縫紉機縫合，用尼綸線縫合兩道，焊接情況見圖2、3。

圖2 土工膜焊接示意圖

焊縫處的PE土工膜應熔結為一個整體，不得出現虛焊、漏焊或超量焊；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部位直徑一倍以上的母材補焊。如遇到焊接過程中出現卡阻現象，應立即切斷電源，重新進行焊接，防止增大土工膜的燙傷面積。

圖3 土工膜雙焊縫焊接示意圖

4.5 土工膜鋪設質量及焊縫質量檢測

復合土工膜的拼接質量是關系到防滲的主要問題，復合土工膜鋪設完成后必須全面檢查土工膜的焊接、補焊、接頭以及整個鋪設面，確保焊接質量合格，土工膜無孔洞、破洞、焊縫焊接合格；對焊接質量不合格、破損的地方及時通過焊風槍修補。該工程采用的檢測方法主要有目測法和現場檢漏法。目測法的用途主要是觀察焊縫有無漏接、燙傷、針眼、孔洞，拼接是否均勻等。現場檢漏法的用途是對焊縫進行雙縫充氣檢測。焊縫檢測設備(儀器)包括活塞壓氣筒、壓力表、電熱焊風槍，充氣長度為30 m,將焊縫兩端封死，在兩條焊縫之間的空腔部位插入氣針，充氣至0.15～0.2 MPa，保持1～5 min，壓力無明顯下降即為合格；若氣壓下降，則對焊縫進行逐處檢查，找出焊接不牢的部位及時進行修補。對單縫、T型接點及補焊采用真空檢測，真空罩為直徑40 cm的透明塑料罩，在接點、焊縫表面涂肥皂液，將真空罩罩在檢測處，四周用橡皮泥密封，抽真空度為0.005 MPa，保持30 s，壓力無明顯下降即為合格(圖4)。

焊縫處PE土工膜應熔結為一個整體，不得出現虛焊、漏焊或超量焊；出現虛焊、漏焊時，必須切開焊縫，使用熱熔擠壓機對切開損傷部位用大于破損直徑一倍以上的母材實施補焊。

4.6 復合土工膜質量控制措施

(1)無砂混凝土表面的處理。

該工程施工過程中發現，由于無砂混凝土骨料缺少粒徑5 mm以下的砂,采用二級配且粗骨料為人工骨料有棱角的碎石，澆筑完成后局部表面無法避免會出現不平整、骨料突出、尖銳的部位。為防止尖銳骨料頂破土工膜，采用將人工骨料換成天然骨料的措施。同時，對已澆筑的部分，考慮無砂混凝土的滲透性，采用撒粗砂將局部表面小坑進行填補、修整的措施進行處理。

圖4 土工膜質量檢測照片

(2)復合土工膜的膜面處理。

現場焊接時，采用電吹風吹去膜面的泥土等雜物，同時用干凈的紗擦拭焊縫搭接處，做到無水、無塵、無垢，土工膜應平行對正，適量搭接。

(3)無光面土工膜焊縫的特殊處理。

鑒于右岸坡面地形凹凸不平、長度不一，對于現場施工無法避免將土工膜裁剪、進行拼湊鋪設的區域，由于裁剪后的土工膜不再具有光面膜，經現場試驗無法保證土工布的焊接質量，為此，采用磨光機或人工將焊縫兩側土工膜焊接面的土工膜

清除干凈后再進行焊接的方式。

(4)保護措施。

鋪設過程中，作業人員不準直接在復合土工膜上卸放易造成土工膜損壞的器具，不準在土工膜上進行易損壞土工膜的操作。施工作業時，應將復合土工膜下墊層中的松散骨料清理干凈，防止施工人員在復合土工膜上踩踏、刺破土工膜而影響防滲效果。

土工膜的原材料是高分子聚合物，該物質為鏈節結構，耐紫外線差、對氧化(老化)十分敏感，容易發生降解反應和交換反應，尤其是在暴曬的情況下容易引起其組成、結構的變化而逐漸失去原有的優良性能。該工程對不能及時用混凝土板覆蓋的復合土工膜在其鋪設驗收合格后，在土工膜表面噴一層2 mm厚的水泥漿，防止土工膜損壞、暴曬降低其耐久度，并及時進行土工膜上部蓋重面板的澆筑。

5 結 語

在主壩右岸山脊坡面復合土工膜施工過程中，嚴格按照上述方法進行了施工和質量控制，對每個單元的工程質量進行了評定，其全部符合設計要求，工程質量得到了保證，確保了右岸坡面的防滲質量。

[1] 土工合成材料測試規程，SL/T 235——1999[S].

[2] 聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術規范，SL/T231-98[S].

[3] 水利水電工程土工合成材料應用技術規范，SL T225-98[S].

TV7;TV52;TV523;TV44

B

1001-2184(2017)06-0089-04

2017-06-10

李紅良(1976-)，男，陜西商洛人，工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

曹小龍(1991-)，男，甘肅渭源人，助理工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

李燕輝)