淺析大體積調(diào)蓄水池池底防滲施工技術(shù)

婁 巖

（北京市南水北調(diào)環(huán)線管理處,北京 100176）

1 工程概況

北京市南水北調(diào)配套工程東干渠亦莊調(diào)節(jié)池擴建工程位于北京市大興區(qū)亦莊鎮(zhèn),承擔(dān)第十水廠和亦莊水廠的水源切換任務(wù)。調(diào)節(jié)池總調(diào)節(jié)容積260 萬m3,蓄水面積41 hm2,占地面積75 hm2。

主要建筑物包括調(diào)節(jié)池池體、進水管線、進水口、亦莊水廠取水口、退水溢流管等。工程等別為I 等。主要建筑物為1 級,次要建筑物為3 級,臨時建筑物為5 級,設(shè)計地震烈度為8 度。

2 設(shè)計參數(shù)

亦莊調(diào)節(jié)池擴建工程調(diào)節(jié)池池底高程為26.30 m,最高水位32.50 m,正常運行水位31.90 m,最低運行水位26.80 m,正常水深5.6 m。調(diào)節(jié)池斷面型式為復(fù)式結(jié)構(gòu),池底采用生態(tài)聯(lián)鎖板護砌,以方便運行期檢修清淤。護底下為防滲結(jié)構(gòu),防滲體為土工膜與改性砂質(zhì)粉土相結(jié)合的復(fù)合防滲（以下簡稱復(fù)合防滲）,由下至上為改性砂質(zhì)粉土厚1000 mm、長絲無紡布（300 g）、土工膜（厚1.0 mm）、長絲無紡布（300 g）、中細砂墊層厚800 mm、生態(tài)聯(lián)鎖板厚100 mm。

圖1 工程平面圖

護坡主要斷面為混凝土擋墻,墻頂高程31.40 m,墻頂設(shè)置寬度3 m～8 m 淺水灣平臺,然后采用1∶3～1∶8 土坡至池頂高程33.50 m；周邊設(shè)70 m 綠化隔離帶和5 m～6 m 寬混凝土環(huán)湖路。

3 工藝流程

本工程調(diào)節(jié)池池底防滲為42.72 萬m2,主要施工內(nèi)容包括：池區(qū)土方開挖、圍封回填、改性砂質(zhì)粉土防滲層、土工布鋪設(shè)、HDPE 膜鋪設(shè)、原土回填、生態(tài)連鎖砌塊安裝。

調(diào)節(jié)池池底防滲施工工序如下：

基底處理→1 m 厚改性砂質(zhì)粉土防滲層攤鋪碾壓→底層長絲無紡?fù)凉げ间佋O(shè)→HDPE 膜鋪設(shè)焊接→上層長絲無紡?fù)凉げ间佋O(shè)→0.8 m 厚中細砂保護層攤鋪碾壓→護底生態(tài)聯(lián)鎖砌塊鋪砌

圖2 池區(qū)防滲斷面圖

4 施工技術(shù)

4.1 基底處理

調(diào)節(jié)池池底防滲施工需土方開挖,機械開挖至距基底高程20 cm 時,為避免擾動原基采用人工清基。開完至設(shè)計高程后,經(jīng)推土機整平,控制高程高于設(shè)計開挖底高程50 mm左右,使用22 T 振動碾碾壓,壓實后無粘性土相對密度不低于0.65,粘性土壓實度不低于94%,地基承載力不小于120 kPa。

根據(jù)設(shè)計要求,部分區(qū)域需采用改性中細砂回填,待改性中細砂回填至調(diào)節(jié)池池底防滲施工高程后,進行壓實度檢驗,地基承載力不小于200 kPa。

4.2 土料防滲層施工

4.2.1改性砂質(zhì)粉土拌和

本工程改性土拌和采用廠拌法。用于拌制改性土的土料為本工程開挖土方中經(jīng)檢測合格的砂質(zhì)粉土,采用WCB800型改性土拌合系統(tǒng)將砂質(zhì)粉土與42.5 硅酸鹽水泥拌合均勻,不合格的改性土半制品不得用于工程填筑施工。拌合完成的改性土,及時運至攤鋪現(xiàn)場,以保證改性土的性能。改性土采用密封自卸車運輸至填筑工作面,防止遺撒、揚塵,并減少運輸環(huán)節(jié)含水量損失。

4.2.2改性砂質(zhì)粉土填筑

改性土填筑由基坑最低處開始填筑,由低到高分層分區(qū)域水平鋪筑、整平、碾壓施工。改性土的鋪設(shè)在基礎(chǔ)處理達到設(shè)計要求的壓實度后進行。拌合合格的改性土料用自卸汽車運輸至填筑作業(yè)面,采用“進占法”進行卸料,用推土機將土料推平,推平厚度保持在碾壓試驗確定的虛鋪厚度（±2 cm）。

4.2.3碾壓

為保證改性土的性能, 填筑完一個碾壓區(qū)域后, 立即進行碾壓。碾壓采用22 t 平面振動碾碾壓, 碾壓速度控制在2 km/h 范圍內(nèi),采用前進振動后退靜壓的碾壓方式。具體碾壓方法及各項碾壓參數(shù)均按照碾壓試驗所得參數(shù)控制。碾壓層間需根據(jù)天氣和層面干燥情況,灑水濕潤。碾壓作業(yè)要做到無偏壓、無死角、無松散等現(xiàn)象。

易漏壓或機械碾壓不到的區(qū)域,由人工采用蛙夯或沖擊夯等小型設(shè)備夯實,夯跡雙向套壓,夯壓夯1/3,行壓行1/3,夯夯相連,不漏夯。碾壓結(jié)束后,用環(huán)刀法取樣檢測壓實度,符合設(shè)計要求后方可進行下一層的填筑。

4.3 土工膜布敷設(shè)

4.3.1無紡布鋪設(shè)

無紡布鋪設(shè)前,人工清理、揀出鋪設(shè)面上一切樹根、雜草和尖石,保證鋪設(shè)墊層面平整,不允許出現(xiàn)突起或凹陷的部位,碾壓密實；基礎(chǔ)通過驗收合格后,方可進行無紡布鋪設(shè)。每捆無紡布采用裝載機配合人工運至鋪設(shè)現(xiàn)場,采用人工滾鋪,布面要平整,并適當(dāng)留有變形余量。本工程無紡布采用手提式縫紉機進行縫合拼接。縫合的寬度為不小于100 mm,自然搭接寬度不小于200 mm。縫合后應(yīng)檢查無紡布是否鋪設(shè)平整,是否存在缺陷。驗收合格后,用沙袋臨時錨固壓實。下層的無紡布鋪設(shè)面積以滿足第二天HDPE 膜敷設(shè)的要求即可,不得過大面積的鋪設(shè)。下層無紡布的鋪設(shè)進度應(yīng)與上層HDPE 膜及無紡布的鋪設(shè)相結(jié)合,以保證施工工期及質(zhì)量。

4.3.2HDPE 膜鋪設(shè)

HDPE 膜進場后,隨機抽取HDPE 膜對其性能指標(biāo)委托相關(guān)有資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行復(fù)檢,復(fù)檢結(jié)果合格后方可在工程中使用。下層無紡布驗收合格后,方可進行HDPE 膜的鋪設(shè)。每捆膜布采用裝載機配合人工運至鋪設(shè)現(xiàn)場。而后由人工抬至鋪設(shè)線并將膜布鋪展開,施工中保證鋪設(shè)平順,無破損。膜布與調(diào)節(jié)池擋墻錨固連接前,在距離擋墻底板200 mm處挖設(shè)一條300 mm×300 mm 的錨固溝。

第一幅膜布鋪設(shè)完畢后,人工將第二幅膜布運至第一幅膜布的旁邊,沿第一幅鋪設(shè)開的膜布將第二幅膜布鋪開,使兩幅膜布的端頭錯開50 cm 以上,避免端頭搭接時形成十字接頭。再使HDPE 膜搭接,調(diào)整兩幅膜布焊接邊緣走向,使之搭接10 cm。而后在膜布上用沙袋臨時錨固壓實,防止膜布被風(fēng)吹起或人為移動影響搭接尺寸。

4.3.3HDPE 膜焊接

（1）焊接參數(shù)設(shè)定。進行膜布施工焊接前需進行試焊：試焊在提供的防滲材料樣品上進行,樣品長0.9 m,寬0.3 m,每天早、中開工前分別做一次試焊。試樣用拉力機,進行現(xiàn)場撕拉檢測試驗,焊縫不被撕拉破壞為合格。確保焊接性能,焊接方法,焊接溫度等外界條件無誤后,征得監(jiān)理同意下用已調(diào)節(jié)好工作狀態(tài)的熱楔焊機逐幅進行正式焊接。試焊過程中試焊及其測試結(jié)果應(yīng)記錄。 試驗性焊接在與生產(chǎn)性焊接相同的膜面和環(huán)境條件下進行,也就是HDPE 膜施工現(xiàn)場進行試驗性焊接。試驗性焊接完成后,割下3 塊2.5 cm 寬的試塊,測試撕裂強度和焊接抗剪強度。

（2）焊接工藝要求。HDPE 膜每一幅長60 m,寬7 m。防滲材料與基礎(chǔ)及支持層之間壓平貼緊,避免架空,清除氣泡,以保證質(zhì)量。并根據(jù)施工氣溫進行試焊,確定行走速度和施焊溫度。防滲材料與基礎(chǔ)及支持層之間壓平貼緊,避免架空,清除氣泡,以保證質(zhì)量。并根據(jù)施工氣溫進行試焊,確定行走速度和施焊溫度。拼接焊縫兩條,每條寬10 mm,兩條焊縫間留有10 mm 的空腔,用此空腔檢查其焊縫質(zhì)量。

每天焊接開始時,必須在現(xiàn)場先試焊一條0.9 mm×0.3 mm的試樣,搭接寬度不小于10 cm,并用拉力機現(xiàn)場進行剝離和剪切試驗,試樣合格后,便可用當(dāng)時調(diào)整好的速度、壓力、溫度進行正式焊接。試樣上需標(biāo)明日期、時刻、環(huán)境溫度。擠壓焊接機在焊接過程中,經(jīng)常檢查槍頭的滑塊,磨損較嚴(yán)重時應(yīng)及時更換滑塊,以免損傷膜面。

4.3.4HDPE 膜錨固

本工程HEPE 膜與調(diào)節(jié)池擋墻基礎(chǔ)錨固的方法采用膨脹螺栓錨固。HDPE 膜與調(diào)節(jié)池擋墻基礎(chǔ)錨固時,采用膨脹螺栓、橡膠墊片和鋼板壓條錨固,并結(jié)合二期混凝土壓緊的方式。膨脹螺栓采用直徑12 mm 長300 mm,橡膠墊片采用寬100 mm厚6 mm,鋼板壓條采用寬60 mm 厚5 mm。錨固示意見圖3。

圖3 調(diào)節(jié)池擋墻底部與HOPE 膜錨固示意圖

4.4 中細砂保護層攤鋪

HDPE 膜驗收合格后, 上層土工布鋪設(shè)完成后, 進行80 cm 厚的中細砂保護層的攤鋪,壓實度≥0.6。膜上覆蓋層回填優(yōu)先選用開挖料中的中細砂、粉細砂,儲量不夠時可采用開挖料中的砂質(zhì)粉土,回填料不含有任何使土工膜破損的尖銳物體或雜物。

覆土使用自卸汽車采用進占法卸料,采用小型機械進行攤鋪。分兩層,每層45 cm 進行攤鋪碾壓,中細砂保護層無粘性土相對密度不低于0.60,粘性土壓實度不小于90%。所有的機械設(shè)備不能在膜上行走,避免損傷膜布。

4.5 生態(tài)聯(lián)鎖砌塊護底施工

中細砂保護層施工完畢后,采用混凝土強度等級C15 的生態(tài)聯(lián)鎖砌塊（500 mm×400 mm×100 mm）進行調(diào)節(jié)池的護底施工,生態(tài)聯(lián)鎖砌塊采用無砂混凝土預(yù)制加工而成。

4.6 岸坡防滲

待擋墻后背回填到設(shè)計圖紙要求后,進行岸坡防滲施工,防滲膜布垂直于擋墻方向鋪設(shè)。HDPE 膜與調(diào)節(jié)池擋墻基礎(chǔ)錨固時,采用膨脹螺栓、橡膠墊片和鋼板壓條錨固,并結(jié)合二期混凝土壓緊的方式。膨脹螺栓采用直徑12 mm 長300 mm,橡膠墊片采用寬100 mm 厚6 mm,鋼板壓條采用寬60 mm 厚5 mm。首先在坡頂開挖一條橫截面為400 mm×400 mm 的錨固溝,HDPE 膜和無紡布在槽內(nèi)作“U”型折皺,回填土夯實,然后沿垂直于擋墻方向鋪設(shè)至混凝土擋墻處,用螺栓錨固連接。

5 工程效果

本工程完工且設(shè)計蓄水的所有分部工程驗收合格后,首先進行蓄水安全鑒定,蓄水安全鑒定具備下閘蓄水條件后,進行池區(qū)蓄水試驗,本工程設(shè)計全池蓄水試驗設(shè)計允許滲漏量為：實測穩(wěn)定的滲漏系數(shù)連續(xù)14 天以上,要求土工膜防滲區(qū)滲漏量≤5 mm/d。試驗過程中同時觀測降水量和蒸發(fā)量。最終試驗數(shù)據(jù)表明,本工程蓄水試驗期間連續(xù)14 天日均滲水高度為2.5 mm 左右,日均滲水量約為1000 m3,監(jiān)測結(jié)果滿足日滲水高度不超過5 mm 的設(shè)計要求。

6 結(jié)語

調(diào)節(jié)池池體防滲關(guān)系到蓄水工程成敗的質(zhì)量關(guān)鍵點,項目參建各方高度注重細節(jié)管理,建設(shè)單位組織專題例會,規(guī)范質(zhì)量自檢和評定程序,設(shè)計單位優(yōu)化方案,確定設(shè)計參數(shù),監(jiān)理單位現(xiàn)場監(jiān)造,嚴(yán)控原材質(zhì)量,施工單位規(guī)劃鋪設(shè)方案,保證焊接質(zhì)量。

綜上所述,水利工程中大體積調(diào)蓄水池池底防滲,關(guān)鍵在于改性土換填和防滲膜鋪設(shè),尤其是HDPE 膜的鋪設(shè)和焊接,對施工工藝的質(zhì)量控制是工程成敗的關(guān)鍵。防滲膜的焊接質(zhì)量、與混凝土結(jié)構(gòu)的錨固連接和二期混凝土、膜上覆土、聯(lián)鎖版鋪設(shè)施工過程中對防滲膜的成品保護直接影響調(diào)節(jié)池蓄水的成敗。