白鹤滩水电站上游围堰复合土工膜施工技术探析

胡昕华，张建清

(中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004)

白鹤滩水电站上游围堰复合土工膜施工技术探析

胡昕华，张建清

(中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004)

白鹤滩水电站上游围堰采用复合土工膜斜墙防渗，土工膜铺设面积约25 000 m2，其铺设及焊接质量直接影响围堰的防渗效果，对工程影响巨大。通过对复合土工膜铺设、焊接、接缝质量检测、缺陷修补的分析研究，形成了一套完整的斜坡面土工膜施工技术及工艺，将为类似斜坡面、大面积、高标准条件下的土工膜施工提供借鉴。

围堰；斜坡面；施工；土工膜

1 概述

1.1 工程概况

白鹤滩水电站上游围堰为3 级建筑物，按50 a一遇洪水流量28 700 m3/s 设计，堰前水位655.58 m，采用复合土工膜斜墙土石围堰，堰顶高程658.0 m，最大堰高83.0 m，堰顶宽12.0 m，堰顶轴线长约208 m。围堰上游面坡比为1：1.5～1：2.3，下游面坡比为1：1.75。

上游围堰防渗墙施工平台615.00 m 高程以上采用复合土工膜斜墙防渗，土工膜斜墙防渗体高度43.0 m，土工膜下部设置0.5 m 厚的垫层及3.0 m 厚的过渡层；土工膜表面喷20 cm 厚的C25 混凝土保护层。

斜墙土工膜采用350 g/1.0mmHDPE/350g复合土工膜，为两布一膜。大面积土工膜的拼接采用双缝热合焊接，边角处土工膜及缺陷修补采用塑料挤压焊接。

1.2 土工膜材料要求

上游围堰采用350g/1.0mmHDPE/350g两布一膜复合土工膜。其主要技术参数详见下表1。

表1 复合土工膜技术参数表

2 基础条件要求

2.1 气候及现场环境要求

土工膜铺设及焊接在现场环境温度5℃以上、风力3级以下并无雨、无雪的气象条件下进行，施工环境最高气温以不对施工人员的身体造成伤害为限制温度(35℃左右)。

施工现场环境保证土工膜表面的清洁干燥并采取相应的防风、防尘措施，以防土工膜被阵风掀起或沙尘污染。若施工时现场风力大于5级，采取挡风措施防止焊接温度波动，并加强对土工膜的防护和压覆。

2.2 下支持层要求

土工膜铺设前，应首先对土工膜下支持垫层面进行检查，铺设面上应清除一切树根、杂草、尖石及钢钉、钢筋头、碎铁块等尖锐物体，尽量保证铺设砂砾石垫层面平整，并应碾压密实。排除铺设工作范围内的所有积水，焊接时基底面的表面应尽量干燥，含水率宜在15%以下。

2.3 土工膜材料要求及质量检查

土工膜为两布一膜复合土工膜，布面与膜粘合紧密，加工成型后分开极为困难，为满足相邻膜块间的焊接要求，避免现场撕膜及裁剪浪费，在施工前根据下支持层情况进行严格的下料设计(详见图1)，并报送生产厂家，由厂家根据设计要求对每块土工膜进行定型生产，并根据需要在端头预留焊接接头。

图1 土工膜下料设计图

土工膜铺设前，首先对采购并运抵工地的土工膜根据要求进行抽样检查，经检验质量不合格或不符合设计要求的同批次土工膜，不得投入使用。

3 土工膜施工技术

3.1 土工膜施工流程

复合土工膜施工工艺流程为：施工准备→测量放样→铺膜、裁剪→对正、搭齐→压膜、定型→擦拭尘土→焊接试验→缝下层布→焊接→检测→修补→复检→缝上层布→验收→下道工序。

3.2 土工膜铺设

(1)土工膜铺设前，对铺设区域进行复检，然后按《土工膜下料设计图》要求对每块土工膜位置进行严格放样，再将编号区域对应的土工膜搬运到工作面。

(2)土工膜一般采用人工装卸，卷幅较长的土工膜可采用机械辅助吊装(吊绳宜采用尼龙编织带一类柔性绳带，严禁采用钢丝绳等一类绳索直接吊卸)，铺设时人工从坡面自上而下翻滚铺设，也可采用自行设计土工膜转轴支架辅助展开，拖拉平顺，松紧适度，并注意预留接头和伸缩节，保证土工膜整体受力性能。

(3)铺设土工膜时应对正、搭齐，同时做到压膜、定型，铺设到位后用沙袋或软性重物压住土工膜，防止被风吹起扭卷，直至保护层施工完毕为止。

(4)铺设过程中，不准采用带尖头的钢筋作撬动工具，严禁在复合土工膜上敲打石料和一切可能引起材料破损的施工作业。

(5)复合土工膜与基础垫层之间应压平贴紧，避免架空，清除气泡，以保证安全。

(6)摊铺时应检查土工膜的外观质量，用醒目的记号笔标记已发现的机械损伤和生产性创伤、孔洞和折损等缺陷的位置，并做好记录。

3.3 土工膜焊接

土工膜焊接采用LST900自动爬行式焊接机进行施工，每次正式焊接前均应进行试焊以确定适合当时环境条件的焊接工艺，试焊长度不小于1.0 m。试焊完成后对目测及检漏合格的焊缝进行现场撕拉测试，母材先于焊缝撕裂方可认为合格。

正式施焊前，需首先将焊缝表面采用干纱布擦干擦净，做到无水、无尘、无垢，焊接过程及施工间歇期均需对焊缝作经常性的防护。

焊接操作按3人一组分组进行，焊接时3人沿焊缝成一条直线：第一个人负责擦膜、调整宽度和清除障碍；第二个人控制焊接，根据外侧焊缝距膜边距离随时调整焊机走向；第三个人牵引电缆线，并对焊缝质量进行目测检查，对怀疑有缺陷的部位用颜色鲜明的记号笔作出标记，以便后续检查，但在焊接后2 h内不得进行撕拉检测。

焊接过程中应随时根据现场的气温、风速等施工条件调整焊接参数。已焊接完成尚未进行覆盖处理的土工膜范围四周应设置警示标志，严禁设备和施工人员入内。

3.4 土工膜接缝质量检测

复合土工膜接缝质量检查项目有：目测、检漏(包括充气法和真空法)、抽样做抗拉试验。所有检测内容均应在接缝完全冷却后方可进行。检测过程及结果应详细记录并标识在施工图上，且在土工膜检测部位醒目标识。

4 缺陷的确认及修补工艺

对焊接检验切除样件部位、铺焊后发现的材料破损与缺陷、焊接缺陷以及检验时发现的不合格部位等，均应进行修补。施工过程中注意对随时发现的缺陷部位用颜色鲜明的记号笔标记，并加编号记入施工记录，以免修补时漏掉。

对于土工膜焊缝或土工膜未焊区域存在的缺陷，要求采用LST600塑料挤出式焊枪进行缺陷修补，针对不同类型的缺陷，分别采用对应修补工艺。

4.1 孔洞修补

(1)对破损部位的土工膜适度打毛，打磨范围稍大于用于修补的HDPE膜，并把表面清理干净、保持干燥。

(2)将直径为150 mm的HDPE土工膜粘结面打毛并清理干净。

(3)用手持挤出式塑料焊枪沿粘结面周边用焊料挤出粘结固定，焊料要均匀连续，焊缝宽度不小于20 mm。

4.2 虚焊漏焊修补

当虚焊漏焊长度不大于50 mm时，采取以下措施：(1)将虚焊漏焊部位前后100 mm长范围的上层双焊缝搭接边裁剪至焊缝粘结处；(2)将焊料粘结范围打毛并清理干净，用手持塑料挤出式焊枪进行修补；(3)焊缝宽度不小于20 mm。

当虚焊漏焊长度超过50 mm时，将漏焊部位前后120 mm长范围的上层双焊缝搭接边裁剪至焊缝粘结处，然后采用孔洞修补工艺进行外贴HDPE膜修补。外贴圆形HDPE膜片的直径为大于虚焊漏焊部位前后各100 mm。

4.3 表面缺陷修补

若土工膜表面的凹坑深度小于土工膜设计厚度的1/3，将凹坑部位打毛后用挤出式塑料焊枪挤出焊料进行修补，修补直径30～50 mm。

若土工膜表面的凹坑深度大于或等于土工膜设计厚度的1/3，按孔洞修补工艺执行。

4.4 T型接头修补

(1)将T型接头部位适度打毛，打磨范围稍大于用于修补的HDPE土工膜，并把表面清理干净、保持干燥。

(2)将直径为250 mm的HDPE膜粘结面打毛并清理干净。

(3)用手持塑料挤出式焊枪沿粘结面周边用焊料挤出粘结固定，焊料要均匀连续，焊缝宽度不小于20 mm。

4.5 修补后的检查

缺陷修补后应采用真空法对修补部位进行检测，检测不合格的部位应重新修补并重新检测，直至合格为止。

5 土工膜施工难点

(1)土工膜施工应在干燥、暖和天气进行，降雨时应停止施工，雨停止之后重新施工时应将接缝位置的雨水擦拭干净，并经监理工程师确认后，方可进行后续铺设和拼接施工。

(2)现场应密切注意防火，不得将火种带入施工现场。

(3)为了便于拼接，防止应力集中，土工膜铺设采用波浪形松驰方式，富余度约为1.5%，摊开后及时拉平、拉开，要求土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱。

(4)铺设时气温5℃～35℃为宜，考虑到土工膜的热胀冷缩性，气温较低时土工膜的铺设应紧一些，气温较高时应松弛。

(5)应对焊接机定时保养，要经常清理焊接机设备中残留物。

6 结语

由于白鹤滩水电站上游围堰土工膜斜墙在施工前进行了详细的铺设分区规划和下料设计，膜块定型生产加工，现场铺设、焊接及修补施工方法科学合理，大大缩短了土工膜施工工期，使围堰在加高填筑启动时间延迟3个月的情况下顺利在2016年汛前完成了防渗体系建设，为白鹤滩水电站缩短直线工期做出了重要的贡献。

[1]金沙江白鹤滩水电站大坝上、下游围堰施工技术要求.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司.2014.

[2]张富家.大渡河泸定水电站上游围堰土工膜斜墙施工.云南水力发电.2013(2)，72-74.

2016-10-08

胡昕华(1971-)，女，湖南沅江人，经济师，主要从事水利水电施工方面工作。

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1004-1184(2017)01-0107-02