復合土工膜圍堰施工質量控制淺析

孫永全，李永山

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

引言

水利水電工程主體及導流工程的砂卵石和石方開挖工程量較大，施工周期長，為充分利用開挖渣料，節省工程投資，圍堰型式一般以土石圍堰為主。同時，由于工程區粘土有限、儲量較少且為耕地，從節約資源和綠色施工的角度，土石圍堰防滲形式多以復合土工膜防滲為主。

土石圍堰采用復合土工膜作為防滲體，具有質量可靠、施工簡便、防滲效果好等優點。在嘉陵江引水工程取水泵站圍堰施工中，由于附近可利用粘土較少且時間緊、任務重，為了爭搶枯期有利施工工期，節省投資，保證質量，在施工中采用復合土工膜作為圍堰的防滲體，取得了良好的施工效果。

1 依托工程簡況

營山縣嘉陵江引水工程總投資3.52億元，起于蓬安縣相如鎮小泥溪，途徑營山縣淥井鎮、朗池鎮，止于營山縣城北凈水廠(營山縣朗池鎮紅光村十社)。新建取水頭部、取水泵站、高位水池(預沉池)各1座，加藥間1幢，取水規模為10萬m3/d。安裝直徑1200mm原水輸水管道27.5km，跨越河道、公路等障礙采用鋼管，其他采用球墨鑄鐵管。輸水方式為壓力組合輸水方式。

泵房總高度46.75m，其中室內地坪以下井筒部分深26.85m，室內地坪以上建筑部分高17.7m。泵房底板高程290.45m，井筒頂(即室內地坪)高程317.3m，上部建筑頂高程335m。

上部建筑分兩層框架結構，底層(即室內地坪層)為人員和設備進入層，層高9.3m，入口處平臺最大寬度5m，為設備起吊和維修平臺；二層地面高程326.6m，為配電值班室，層高8.4m。

下部建筑高程317.3m以下為混凝土圓筒結構，下部壁厚1.5m并且外側有素混凝土包裹，上部壁厚1m，底板為筏板基礎。

2 圍堰結構型式確定

在嘉陵江引水工程取水泵站施工中，針對河岸較陡、施工場地狹窄，為充分利用開挖渣料，節省工程投資，圍堰型式選用土石圍堰，同時由于工程區粘土層很薄、儲量較少且為耕地，防滲土料較少。為盡快閉氣，形成取水泵房施工的條件，圍堰采用粘土斜墻及復合土工膜心墻的結構型式。圍堰堰頂高程296m，堰頂寬度為4.5m，迎水面坡比為1∶1.75～1∶2.5(水下坡比)，背水面坡比為1∶1.5，圍堰軸線長約140m。堰體利用開挖渣料進行填筑，迎水面和背水面坡面均采用袋裝土石，水下迎水面采用塊石護腳，防止河水沖刷，具體結構型式如圖1所示。

圖1 土石圍堰結構典型斷面

2.1 圍堰填筑

圍堰填筑主要利用高位水池開挖料直接填筑，填筑道路利用取水頭部進場道路作為圍堰填筑主要施工道路，戧堤填筑順序從上游往下游進行。在進行圍堰填筑前，采用PC270挖掘機配合20t自卸車將土方開挖料由下基坑道路運至圍堰處填筑，水下部分采用拋石填筑，反鏟甩料，水上部分利用廈工951裝載機進行土石渣料推鋪，鋪料從最低處開始，由專人指揮卸料，每層厚0.3m，土石渣料采用18t振動碾碾壓。

2.2 圍堰防滲及防護施工

圍堰防滲采用在堰體外側分別設粘土斜墻鋪蓋、復合土工膜及彩條布進行聯合防滲，堰體防滲土工膜及彩條布在圍堰外側邊坡整理后進行鋪設。土工膜及彩條布鋪設嵌入粘土中。在土工膜及彩條布鋪設過程中，為避免受水流沖刷及進行水中沉放，采用袋裝土石配重沉放。待每幅土工膜及彩條布鋪設完成之后，再進行外側粘土斜墻施工。最外側采用碼砌袋裝土石進行坡面防護，即先將袋裝土石搬至駁船上，人工分序分批進行沉放，由潛水員進行水下碼砌鋪設。為加強圍堰抗沖刷能力，再對圍堰迎水面坡腳采用卵石進行防護。

3 土工膜施工及質量控制

3.1 土工膜施工工藝流程

圍堰基礎處理完成后進行土工膜心墻施工。土工膜鋪設前，先將施工部位分段、編號，考慮分段寬度、伸縮節長度及分段斜面長計算出每個分段的寬和長，然后分別將相鄰兩到三條土工膜在臨時場地拼接成一幅，沿縱向卷成卷送至施工現場，用繩索拉拽，從上向下平順放置，人工鋪設。具體鋪設工藝流程見圖2。

圖2 土工膜施工工藝流程

3.2 土工膜施工質量控制要點

3.2.1 運輸及其對材料要求

土工膜卷材水平運輸采用載重汽車，斜坡面的垂直運輸采用人工配合吊車。土工膜入場后，按連續生產同一牌號原料、同提配方、同一規格、同一工藝的產品，以重量不大于5t為一批取樣復試，按規范要求做物理、性能、水力學性質、力學性能和耐久性檢測，合格后方可用于工程中[2]。

3.2.2 土工膜鋪設

3.2.2.1 土工膜鋪設前準備

(1)檢查并確認基礎支持層已具備鋪設土工膜的條件；

(2)做下料分析，畫出土工膜鋪設順序和裁剪圖；

(3)檢查土工膜的外觀質量，記錄并修補已發現的機械損傷和生產創傷、孔洞、折損等缺陷；

(4)每個區、塊附近按設計要求的規格和數量備足保護層用料，并在各區塊之間留出運輸道路；

(5)進行現場鋪設實驗，確定KS膠粘接溫度、速度等施工工藝參數。

3.2.2.2 鋪設要求

(1)鋪設土工膜時，要適當放松，并避免人為的硬折和損傷；

(2)根據當地氣溫變化幅度和工廠產品說明預留出溫度變化引起的伸縮變形量；

(3)在鋪設期間所有土工膜均用沙袋或軟性重物壓住其四角，直到保護層施工完畢，當天鋪設土工膜要在當天內全部拼接完成。

3.2.2.3 土工膜拼接

(1)土工膜間接縫采用KS膠粘接，搭接長度為10cm；

(2)土工膜的粘接施工前先做工藝試驗，試驗內容包括粘接時膜與膜的搭接寬度，粘接膠的熱融溫度，膜與止水片的粘接寬度以及施工工藝等試驗；

(3)土工膜剪裁整齊，保證足夠的搭接寬度，當施工中出現脫空、收縮起皺及扭曲鼓包等現象時，將其剔除后重新進行粘接；

(4)在斜坡上搭接時，將高處的膜搭接在低處的膜面上；

(5)粘接中，須及時將已發現破損的土工膜裁掉，并用熱熔膠補粘；

(6)T字形接頭采用母材補疤，補疤尺寸可為300mm×300mm，疤的直角修圓。

3.2.2.4 土工膜焊接

(1)土工膜焊接采用2PH-213型熱合爬行機進行焊接，該機由兩塊電烙鐵供熱，膠帶輪通過耐熱膠帶施工，滾壓土工膜，焊成兩條粗為10mm的焊線，兩線凈距約12mm；

(2)根據土工膜焊接工藝試驗，焊接溫度原則上以不超過350℃為宜，焊接速度一般控制在1.5m/min，每天焊接前先進行試焊，以便確定當天的焊接溫度和焊機爬行速度。具體根據工藝試驗確定。

3.3 圍堰基底防滲

考慮到圍堰底部位于河床松散卵石層、設計未考慮圍堰基礎防滲處理等因素，為確保擋水圍堰底部的防滲，在圍堰閉氣、基坑初期抽排水結束后，在圍堰背水面坡腳處開挖防滲槽，防滲槽深入強風化泥巖0.5m～1m，然后采取粘土回填、壓實防滲最終形成粘土防滲墻。

3.4 搭接接頭繞滲處理

堰體土工膜心墻兩端與岸坡相接，在進行復合土工膜施工時，將岸坡開挖至基巖，設置復合土工膜基座，將土工膜錨固在基座混凝土中。土工膜與基座相接部位按如下施工程序進行基礎接頭防滲處理。

具體施工程序如下：

基座面清理→基面涂膠調平→粘貼第1層SR止水蓋片→止水蓋片涂膠、找平→粘貼復合土工膜→粘貼第2層SR止水蓋片→鉆孔→安裝膨脹螺栓并預緊→安裝壓板、緊固膨脹螺栓。

4 結語

復合土工膜心墻施工中，兩側的反濾料及粉質粘土為施工現場選取，施工方便，可與圍堰堰體填筑同時抬升，施工干擾小，施工成本低，使得營山縣嘉陵江引水工程取水泵站工期進度得到了有效保障。在保質保量的前提下降低施工成本，減小了環保壓力，縮短了施工工期，提高了施工管理水平，取得了良好的社會效益，同時對今后的類似工程提供了有效指導。