仁宗海水库大坝HDPE 复合土工膜施工技术

褚清帅

(四川二滩建设咨询有限公司，四川成都 610051)

1 工程概况

仁宗海水库电站位于四川省甘孜州康定县和雅安市石棉县交界处的大渡河支流田湾河上，是田湾河流域梯级开发的引水式龙头水库电站，装机2台，单机容量120 MW，总装机容量240 MW，工程以发电为主。水库大坝为一预制混凝土面板堆石坝，坝顶高程2 934 m，最大坝高56 m，坝顶轴线总长843.87 m，坝顶宽8 m。大坝防渗系统主体由坝体上游侧坝基处的悬挂式防渗墙及大坝上游坡面的复合土工膜构成，大坝上游坡面坡比为1∶1.8，复合土工膜下部与混凝土防渗墙相接，上部与防浪墙相接，左右侧与两岸岸坡趾板相接，形成完整的坝体防渗体系。大坝复合土工膜铺设总面积为8万m2，其主要性能指标见表1。

2 大坝复合土工膜的施工方法

根据大坝土工膜的结构形式及现场实际情况，土工膜施工主要分为两部分进行。第一部分:复合土工膜与大坝防渗墙、大坝防浪墙及大坝两岸趾板的锚固结构施工(以下简称复合土工膜锚固施工);第二部分:大坝上游坡面复合土工膜的铺设施工(以下简称复合土工膜铺设施工)。

大坝复合土工膜铺设施工在平行于坝轴线方向由大坝中部向两岸展开进行;垂直坝轴线方向由下至上进行，即先进行大坝防渗墙锚固端锚固施工，预留焊接接头，接头以长度1.5 m方式交错布置，以形成“T”型焊缝接头，大坝上游坡面土工膜铺设时，直接与预留接头焊接。复合土工膜与防渗墙锚固端预留接头方法如图1所示。

图1 复合土工膜防渗墙锚固端预留接头示意图

3 复合土工膜锚固施工

3.1 锚栓及膨胀螺栓施工

土工膜端头主要用镀锌膨胀螺栓和镀锌锚栓进行锚固，镀锌膨胀螺栓型号为M10×100 mm，间距40 cm;镀锌锚栓型号为φ20，L=50 cm，深入混凝土40 cm，间距均为40 cm。镀锌膨胀螺栓与镀锌锚栓交错布置。

当防渗墙、大坝两岸趾板土工膜锚固基槽(图2)开挖到一定长度(大于50 m)、防浪墙底部混凝土土工膜锚固墩浇筑到一定长度(大于50 m且混凝土龄期在14 d以上)后，对土工膜各锚固面的锚固孔进行测量放样。按设计要求放出膨胀螺栓(或锚栓)孔位，进行钻孔作业。钻孔验收合格后即进行膨胀螺栓(或锚栓)的安装作业。镀锌锚栓采用“先注浆后插杆”的形式进行安装，并对镀锌锚栓安装完毕区域进行标识，避免人为或大型机械设备对其产生不利影响。镀锌锚栓注浆安装完毕待强14 d后，才能进行下一步的复合土工膜锚固作业。

图2 土工膜与防渗墙连接纵断面图

3.2 土工膜端头锚固安装

土工膜端头锚固包括防渗墙锚固端锚固、大坝两岸趾板锚固端锚固、防浪墙底部锚固端锚固，上述三个部位的锚固形式基本相同，笔者仅介绍防渗墙锚固端土工膜的锚固(锚固形式见图2)，施工方法于后。

根据锚固段土工膜预留接头尺寸，在土工膜堆放场将土工膜接头按编号预先裁剪完毕后，采用农用车将已裁剪合格的复合土工膜接头运至锚固安装部位。

土工膜锚固安装前，要对锚固面进行清理。对于混凝土锚固面平整度较好的采用角磨机进行打磨平整，凹凸较大的混凝土锚固面则先采用水泥砂浆先行抹平后，再使用角磨机进行打磨，然后擦拭干净。锚固面处理完毕，在橡胶垫板与锚固面接触的部位事先涂抹沥青乳液，将橡胶垫板、端头土工膜、柔性材料外包土工膜预先打好的孔对准最下面一排镀锌膨胀螺栓孔，安装镀锌膨胀螺栓和角钢，之后安装第二排槽钢，填筑柔性填料，最后完成最上排镀锌角钢的安装。

土工膜锚固完毕并经验收合格后，锚固槽采用原开挖料进行回填，回填至距防渗墙顶部60 cm(即趾板厚度)，人工夯实。

4 复合土工膜铺设施工

4.1 无砂混凝土面清理

人工对无砂混凝土表面进行检查、修补和清理。清除施工中遗留的铁钉、拉膜钢筋、铁丝和废弃物，打磨凸出的尖角体，使表面平整，无杂物。

4.2 大坝上游坡面复合土工膜铺设

土工膜装卸由一台反铲配合，采用农用车由坝后堆放场运至大坝顶部，装卸过程中轻拿轻放，防止对土工膜造成破坏。土工膜运至坝顶后，由反铲配合将土工膜按编号吊至指定位置，展开一部分后先进行坝顶土工膜端头锚固，然后自上而下沿坝坡面进行铺设，铺设方法见图3。

土工膜下放铺设前，在坝坡与坝顶相接部位设置一定滑轮架，防止卷扬机钢铰线对土工膜造成破坏。下放铺设时土工膜应自然松弛地与无砂混凝土面贴实，不宜折褶、悬空，并随时检查外观有无破损、麻点、孔眼等缺陷，发现缺陷或损伤及时用新鲜母材进行修补，补疤每边超过破损部位边缘线10～20 cm。铺设完毕，人工进行对正、搭齐，并用土石编制袋对土工膜两边进行压边处理，土石编制袋采用粒径小于20 mm的土石装填，摆放距离为3 m。

4.3 复合土工膜接缝施工

图3 大坝上游坡面土工膜铺设示意图

4.3.1 土工布缝合连接

土工布(包括上层土工布和下层土工布)的缝合连接，采用手提式缝合机尼龙线(直径≥1 mm)缝合法缝合，在搭接长度范围内两边各缝合一道。

4.3.2 土工膜焊接

复合土工膜对正、搭齐后，先进行坝坡面土工膜下端头与防渗墙锚固端预留接头横向接缝的焊接，因该横向接缝两边土工膜并未留边，须人工进行接头处理，在将复合土工膜上、下层土工布与土工膜剥离、土工膜表面杂质清理干净后，采用焊机(或焊枪)进行接头的焊接，之后再进行坡面土工膜块间纵向接缝的焊接。复合土工膜横向、纵向接缝的焊接主要采用自动调温(调速)热熔挤压焊接机双焊缝搭接焊工艺，焊缝双缝宽度为2×10 mm;节点焊接主要采用塑料热风焊枪。

土工膜的具体焊接方法:下层土工布缝合完毕，清除土工膜表面的污垢、砂土、积水等杂质。根据当时当地的气候条件，调节热熔挤压焊接机至最佳工作状态，做小样焊接试验，试焊接1 m长的HDPE土工膜样品，焊接完成后现场撕拉检验试样，焊缝不被撕拉破坏、母材被撕拉破坏为合格。现场撕拉试验合格后正式进行土工膜的焊接，横向焊缝间错位尺寸应大于500 mm。焊接时根据气温和材料性能随时调整控制焊机的工作温度和速度，将焊机工作温度控制在180℃ ～200℃，焊缝处HDPE土工膜应熔结为一整体，不得出现虚焊、漏焊、超量焊等情况。

4.3.3 土工膜焊缝检测

土工膜焊接完毕，要及时对焊接质量进行检测，检测部位为:全部焊缝;焊缝结点;破损修补部位;漏焊和虚焊的补焊部位;前次检验未合格再次补焊部位。焊接质量检测前，要整体检查土工膜有无漏焊、接缝是否烫损、有无褶皱、是否拼装均匀等检查合格后方可进行焊缝检测。现场主要采用气压式检测仪及真空检测仪充气法(即双焊缝加压检测法及真空罐法)进行检测。

土工膜焊接质量检测采用以下标准:(1)双焊缝。双缝间充气长度为30～60 m。当双缝间充气压力达到0.15 ～0.2 MPa，保持1 ～5 min，压力无明显下降时，焊缝检测为合格。(2)单焊缝、T形结点及补疤点采取50 cm×50 cm方格进行真空检测，当真空压力大于或等于0.005 MPa，保持30 s，肥皂液或洗涤灵不起泡时，焊缝检测为合格。

焊缝检测完毕，应立即对检测时所做的充气穿孔进行挤压焊接补堵，将检测过程和结果详细记录并标示于施工图上，检测不合格处及时标记并修补，再次检测合格后方可销号并记录在案，质量检验随施工进展进行，验收合格后方可进行下道工序施工。

4.3.4 土工膜修补

土工膜必须用母材进行修补，修补主要包括:土工膜破损部位修补;虚焊、漏焊修补;T字形接头补疤等。当出现虚焊、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直径一倍以上的母材进行修补。T字形接头的地方补疤尺寸为300 mm×300 mm。

5 复合土工膜施工中应注意的问题

(1)复合土工膜施工宜在气温5℃以上、风力4级以下且为无露、无雨、无霜、无雪的天气进行。

(2)严禁在大坝周围2 km范围内进行露天爆破作业;严禁在可能危害复合土工膜安全的范围内进行开挖、凿洞、电焊、燃烧、排水等交叉作业。

(3)铺设复合土工膜的施工人员应穿平底鞋或胶底鞋。进入施工现场的人员不得穿带钉鞋、高跟鞋及硬底鞋在复合土工膜上踩踏。车辆等机械不得碾压复合土工膜面及支持层。严禁在大坝施工区内吸烟、携带火种等。

(4)对施工中的各道工序应严格检查验收，上道工序未验收合格，不得进行下道工序。进行下道工序或相邻项目施工时，应对已完成的复合土工膜进行妥善保护。

(5)某一区域的复合土工膜施工完成并验收合格后应及时用遮光布覆盖，并及时铺设复合土工膜上层的预制混凝土面板，以免被阳光照射而老化，或被风吹动而撕裂。

(6)复合土工膜应随取随用。对于当天施工中剩余的复合土工膜应及时送回仓库保管或现场妥善保管。

6 结语

仁宗海水库大坝是全国首例堆石坝坝体以复合土工膜为主体进行防渗的工程，如此大规模的复合土工膜铺设施工，承包商施工经验较少，施工工艺较为陌生，相对施工难度较大。文中难免有不足之处，望读者指出。