佛山市三水区机电排灌总站 广东佛山 528000
摘要：文章结合工程实践，介绍了复合土工膜在水库防渗工程中的应用,论述了复合土工膜在渠道防渗中的施工工艺流程及施工方法,并指出了复合土工膜在施工过程中的质量控制要点,旨再为同类工程在工程设计和生产应用方面提供借鉴和参考。
关键词：复合土工膜；施工工艺；质量控制
复合土工膜是土木工程的新型材料,具有良好的防渗效果,同时造价低、施工工艺简单、设备少、施工速度快、防渗性能好等优点，目前，该防渗技术已广泛应用于水利水电工程、堤防渠道工程、水库加固防渗等方面,并取得良好的经济效益和社会效益。
1.工程概述
某水库主要以生活、生产供水、灌溉供水为主，属于中型水利工程。其主坝采用面板堆石坝，正常蓄水位高程608m，校核水位高程612m，右岸山脊613m高程以下坡面、573m高程以上坡面采用复合土工膜防渗+573高程以下基岩帷幕灌浆的组合式防渗体系，复合土工膜防渗面积约8.2万m2。根据设计要求，右岸山脊坡面开挖成1∶2.5的稳定坡比，上部填筑60cm厚砂砾石垫层料，干密度为2g/cm，在垫层料上部浇筑10cm厚C10无砂混凝土作为复合土工膜铺设垫层，复合土工膜上部浇筑12cm厚素混凝土板进行压重。
右岸山脊复合土工膜防渗坡面高度为40m，最高防渗高程为613m，最低防渗高程为573m，斜面平均长度为110m，纵向长度为758m，划分为1～12个断面。整个坡面为典型山地地形，1～6断面坡面594m高程马道以下为砾岩、泥岩互层，坡面结构较平整，而7～12断面坡面为黏土、含砾石黏土覆盖层，坡面覆盖层承载力满足设计要求。
2.复合土工膜技术指标
根据《土工合成材料应用技术规范》(GB50290－2014)、《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》(SL/T231－98)的规定和设计要求，PE土工膜各项物理力学性能指标应符合表1所示要求。
3.施工工艺
复合土工膜施工工艺流程见图1。
4.复合土工膜施工步骤
表1 PE复合土工膜物理力学性能指标表
图1复合土工膜施工工艺流程图
右岸坡面复合土工膜主要施工步骤:坡面开挖与整平→坡面垫层料填筑压实→无砂混凝土浇筑→复合土工膜铺设→土工膜焊接→质量检查→盖板混凝土浇筑。笔者分述如下。
4.1坡面的开挖与整平
岩石开挖采用自上而下、分层浅孔松动爆破和反挖液压锤破碎修坡开挖，覆盖层反挖开挖后进行修坡，所形成的坡比缓于1∶2.5。为保证垫层填筑质量和坡面平整度，开挖必须保证坡面平顺。对6～10断面坡面起伏变化较大的部位，通过反挖修正、削坡成圆弧面，避免出现明显的转折;对坡面出现的孤石、松散土、树木、草根进行挖除，对坡比小于1∶2.5的坡面，保证将该坡面开挖至未扰动原状土层。
右岸坡面在高程613m、594m处分别设置两条宽5m、3m马道，分别在马道边缘开挖两条锚固沟用于土工膜的锚固。
4.2坡面垫层料的填筑与压实
右岸垫层采用粒径小于30cm级配的砂石料填筑并压实成60cm厚过渡料，坡面开挖完成并经验收合格后，过渡料采用自卸汽车从上方马道运到工作面上方、卸到坡面上，反挖自上而下在坡面铺筑过渡料并分区进行碾压，铺层厚度为70cm，填筑区铺料平坦后，采用10t斜坡振动碾碾压，振动碾压4遍，由试验室人员进行现场挖坑注水试验，检查过渡料的干密度，碾压合格后进行下道工序的施工。
4.3无砂混凝土浇筑
填筑区过渡料施工完成并经检查验收合格后，对无砂混凝土分条带进行浇筑，每条条带宽6m，无砂混凝土采用10t自卸汽车从拌和站经坡
面马道运至仓面附近，用CAT350长臂反挖在马道上向上部坡面铺筑混凝土入仓，人工辅助平仓，铺料厚度为12cm。在仓面顶用小卷扬机牵引平板振捣器自下而上振捣平整，保证无砂混凝土表面平整、无尖角突变，浇筑完成后用塑料薄膜遮盖，终凝后洒水养护14d。
4.4复合土工膜的铺设
无砂混凝土强度达到75%后，根据设计要求及现场施工条件，右岸坡面复合土工膜铺设以595m高程马道为界上下分两部分进行铺设，自上而下依次进行，采用分两段铺设，在573～576m高程处与帷幕灌浆趾板混凝土锚固连接。
4.4.1土工膜的选材
(1)按设计图纸的技术要求选用350g/PE0.8mm/450g的复合土工膜，即上下面土工织物(土工布)的单位面积质量分别为350g/m2、450g/m2，中间高密度的PE防渗膜厚度为0.8mm的结构形式。
(2)考虑到右岸坡面复杂且不平坦，存在圆弧形和凹凸面且长度不一，为避免出现太多褶皱和修补工程量，提高土工膜铺设质量，选用了幅宽为6m、3m，长度为30m两种规格的土工膜。
(3)为保证土工膜焊接质量，在复合土工膜两侧预留了20cm宽膜与土工布不粘合的光面膜。
4.4.2原材料检测
对于首先进入现场的复合土工膜，现场负责人员必须检查其出厂合格证书、厂家出具的质量检测报告，同时采用游标卡尺对土工膜厚度进行初步检测，检查复合土工膜的外观质量，土工膜不允许出现沙眼、疵点;现场实验室根据设计与规范要求和《土工合成材料测试规程》SL235－2014，对不同产品型号、数量、批次的土工膜各项物理性能进行抽样检测，主要包括撕裂强力、顶破强力、单位面积重量、厚度、断裂伸长度指标，待各项指标符合设计要求后方可投入使用。
4.4.3无砂混凝土表面处理
无砂混凝土浇筑完成、养护14d后，对无砂混凝土表面的松散石子、混凝土块、铁钉等尖棱杂物进行清扫，以保证土工膜的铺设质量，防止穿透、刺破土工膜。
4.4.4复合土工膜的铺设
(1)绘制土工膜铺设示意图。
在复合土工膜铺设前，为保证土工膜铺设平整，尽量减少褶皱、裁剪和材料浪费，避免出现十字缝，确保相邻两幅土工膜横向焊缝距离大于1m，必须根据坡面地形和面积、结合土工膜幅宽绘制土工膜铺设示意图后再进行施工，包括选择土工膜铺设幅宽、焊缝位置设计。
(2)复合土工膜焊接试验。
该工程复合土工膜的拼接采用热熔焊接，焊接设备采用800型土工膜焊接机、手扶式热风焊枪。在每次铺设焊接前，根据当时的气候条件以及膜的厚度，调节焊接设备温度状态，现场做小样焊接试验，试焊接1m长的土工膜样品。确定焊机在合适的焊接温度、焊接机行走速度等参数条件下工作，以保证焊接质量。
(3)复合土工膜的铺设方法。
右岸坡面土工膜分595m高程以上及以下两部分分别铺设。首先进行上部铺设，铺设之前，对锚固沟进行处理，清除沟底松散的乱石与杂物并修理平整。根据设计要求，将土工膜上端埋入锚固沟的长度达1.2m，要求其紧贴锚固沟内侧并留有富裕，铺设完成、焊接结束后，采用黏土回填至设计高程，利用小型夯实机夯实。
坡面复合土工膜铺设时，应保证在无雨天气施工，按流水作业的顺序分区分块进行，采用人工铺设，一次铺设长度为30m。沿坡面从上向下滚铺铺设，铺设应自然松弛，不应拉得太紧，应留有富裕度以适应变形的要求。为保证防水层整体质量，避免形成十字缝，铺设过程中，作业人员应穿平底布鞋或软胶鞋;施工时，若发现土工膜损坏，应及时进行修补。
(4)复合土工膜的焊接。
复合土工膜摊铺完成后，由人工进行调整，以确保其能满足焊接搭接宽度，人工用手提电动缝包机对底层土工布进行缝合，复合土工膜接缝的焊接采用800型土工膜焊接机进行热熔焊接。根据设计要求，采用双焊缝，宽度为10mm。T型接头采用母材补焊，补焊尺寸为300mm×300mm。焊缝焊接前，对焊接搭接宽度进行了检查，对搭接太宽的部分进行了修剪并保证搭接符合要求、整齐，以提高焊接质量。双缝焊接必须严格按照焊缝试验确定的参数调整焊机进行焊接，同时根据现场施工气温确定行走速度和温度。焊接完成并经检验合格后进行面层土工布的缝合，面层土工布缝合同样采用手提式缝纫机缝合，用尼纶线缝合两道，焊接情况见图2、3。
图2土工膜焊接示意图
焊缝处的PE土工膜应熔结为一个整体，不得出现虚焊、漏焊或超量焊;出现虚焊、漏焊时，必须切开焊缝，使用热熔挤压机对切开的损伤部位用大于破损部位直径一倍以上的母材补焊。如遇到焊接过程中出现卡阻现象，应立即切断电源，重新进行焊接，防止增大土工膜的烫伤面积。
图3土工膜双焊缝焊接示意图
4.5土工膜铺设质量及焊缝质量检测
复合土工膜的拼接质量是关系到防渗的主要问题，复合土工膜铺设完成后必须全面检查土工膜的焊接、补焊、接头以及整个铺设面，确保焊接质量合格，土工膜无孔洞、破洞、焊缝焊接合格;对焊接质量不合格、破损的地方及时通过焊风枪修补。该工程采用的检测方法主要有目测法和现场检漏法。目测法的用途主要是观察焊缝有无漏接、烫伤、针眼、孔洞，拼接是否均匀等。现场检漏法的用途是对焊缝进行双缝充气检测。焊缝检测设备(仪器)包括活塞压气筒、压力表、电热焊风枪，充气长度为30m，将焊缝两端封死，在两条焊缝之间的空腔部位插入气针，充气至0.15～0.2MPa，保持1～5min，压力无明显下降即为合格;若气压下降，则对焊缝进行逐处检查，找出焊接不牢的部位及时进行修补。对单缝、T型接点及补焊采用真空检测，真空罩为直径40cm的透明塑料罩，在接点、焊缝表面涂肥皂液，将真空罩罩在检测处，四周用橡皮泥密封，抽真空度为0.005MPa，保持30s，压力无明显下降即为合格(图4)。焊缝处PE土工膜应熔结为一个整体，不得出现虚焊、漏焊或超量焊;出现虚焊、漏焊时，必须切开焊缝，使用热熔挤压机对切开损伤部位用大于破损直径一倍以上的母材实施补焊。
4.6复合土工膜质量控制措施
(1)无砂混凝土表面的处理。
该工程施工过程中发现，由于无砂混凝土骨料缺少粒径5mm以下的砂，采用二级配且粗骨料为人工骨料有棱角的碎石，浇筑完成后局部表面无法避免会出现不平整、骨料突出、尖锐的部位。为防止尖锐骨料顶破土工膜，采用将人工骨料换成天然骨料的措施。同时，对已浇筑的部分，考虑无砂混凝土的渗透性，采用撒粗砂将局部表面小坑进行填补、修整的措施进行处理。
图4土工膜质量检测照片
(2)复合土工膜的膜面处理。
现场焊接时，采用电吹风吹去膜面的泥土等杂物，同时用干净的纱擦拭焊缝搭接处，做到无水、无尘、无垢，土工膜应平行对正，适量搭接。
(3)无光面土工膜焊缝的特殊处理。
鉴于右岸坡面地形凹凸不平、长度不一，对于现场施工无法避免将土工膜裁剪、进行拼凑铺设的区域，由于裁剪后的土工膜不再具有光面膜，经现场试验无法保证土工布的焊接质量，为此，采用磨光机或人工将焊缝两侧土工膜焊接面的土工膜清除干净后再进行焊接的方式。
(4)保护措施。
铺设过程中，作业人员不准直接在复合土工膜上卸放易造成土工膜损坏的器具，不准在土工膜上进行易损坏土工膜的操作。施工作业时，应将复合土工膜下垫层中的松散骨料清理干净，防止施工人员在复合土工膜上踩踏、刺破土工膜而影响防渗效果。
土工膜的原材料是高分子聚合物，该物质为链节结构，耐紫外线差、对氧化(老化)十分敏感，容易发生降解反应和交换反应，尤其是在暴晒的情况下容易引起其组成、结构的变化而逐渐失去原有的优良性能。该工程对不能及时用混凝土板覆盖的复合土工膜在其铺设验收合格后，在土工膜表面喷一层2mm厚的水泥浆，防止土工膜损坏、暴晒降低其耐久度，并及时进行土工膜上部盖重面板的浇筑。
5.结语
总之，复合土工膜施工质量直接影响主体工程防渗效果，因此在各个环节都要严格把关。
本工程在主坝右岸山脊坡面复合土工膜施工过程中，严格按照上述方法进行了施工和质量控制，取得了良好经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]付发达. 浅谈复合土工膜施工技术与质量管理[C]// 建筑科技与管理学术交流会. 2015.
[2]张玉波. 渠道复合土工膜防渗层施工工艺及质量控制[J]. 水利建设与管理, 2015, 35(12):50-54.
论文作者:朱卓华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
标签：土工膜论文; 高程论文; 混凝土论文; 防渗论文; 骨料论文; 质量论文; 马道论文; 《基层建设》2018年第6期论文;