土工膜上垫层及护面施工技术

杨志刚

（元阳县水务局）

1 工程概况

元阳县增益寨水库至烂衙门引水工程五家寨水库工程，是一座有别于传统坝型的水库，传统坝型的水库主要为在河床部位填筑挡水建筑物形成水库，五家寨水库则是在山顶地形相对平缓宽阔位置开挖库盆，利用库盆开挖料对四周进行坝体填筑，形成一个环形的水库。库区防渗由坝坡面防渗及库底防渗两部分组成，均采用土工膜进行防渗。坝坡面上层土工布表面设置上垫层及护面，上垫层采用碎石垫层，护面采用C15 混凝土预制块护面，结构形式见图1。

图1 土工膜上垫层及护面结构图

2 施工技术要点分析及方案确定

五家寨水库上游坝面护坡面积66 693.00 m2，设计混凝土预制块尺寸为大块和小块两种规格，大块（长×宽×厚）为：0.50 m×0.30 m×0.10 m，小块0.30 m×0.30 m×（0.06～0.10）m，共需预制块557 268块，其中大块283 148块，小块274 120块。根据以往工程经验，大块采用预制，小块采用现场填空现浇的方式铺设。但本工程护坡面积大，小块面积小，厚度薄，现场填空现浇振捣不易，预制块强度难以得到保证。经综合考虑分析，混凝土预制块大块和小块均采用提前预制，现场拼装铺设。

五家寨水库上游坝面护坡斜长69.18 m，高程1 028.00 m设置有2.00 m宽的戗台。跟以往工程不同，垫层料及混凝土预制块无法直接在坝坡面上运输，碎石垫层及混凝土预制块铺设以人工铺设为主，大量的人工在已铺设土工膜的土工布表面往复行走，运输材料、铺设垫层和铺设混凝土预制块，极易造成土工膜因往复踩踏而出现孔洞和土工膜下滑，导致土工膜渗漏。如何最大限度减少材料运输及铺设施工对坡面土工膜影响和损伤是一大难点，也是必须要保证的，上游坝坡膜上碎石垫层及混凝土预制块运输是重点，也是关键。因此，通过方案的比较分析，最终采用垫层料及混凝土预制块坡面运输方案选择马道以下采用汽车式起重机运输，马道以上采用溜槽运输，最大限度减少了施工过程对土工膜的影响，保证了施工质量，保障了施工进度。

3 上垫层及混凝土预制块护面施工

3.1 施工准备

混凝土预制块数量较大，应提前计划生产，并规划充足的成品堆码场地，堆码高度不宜超过1.50 m。堆码方式沿长边侧立堆码，纵向、横向交叉堆码，不宜平面堆码，避免底部混凝土预制块因长时间受压而开裂。

根据设计技术要求文件，试验室对周边料场的碎石料进行取样、筛分，选择最符合设计要求的料场进行碎石料采购，严格控制碎石料超径、逊径含量，超径含量过多则对保护土工膜不利，逊径含量过多则库水位骤降过程中容易从混凝土预制块缝隙中流出。

施工工具准备，混凝土预制块铺设人员人手配备一把橡胶锤、钢尺、撬棍或砖刀、抹泥板，配备不齐人员不得进行混凝土预制块铺设。橡胶锤用于对预制块敲击、整平，钢尺用于测量搭接宽度、凹坑深度等，撬棍或砖刀用于预制块校正，抹泥板用于碎石垫层料精平。

3.2 样板先行制度

五家寨水库上游坝面护坡面积较大，点多面广，为此，施工决定推行样板先行制度，在坝轴线里程的某段位置坝面进行样板铺设，选取施工技术相对精湛的班组铺设，铺设过程中管理人员全面跟踪检查、指导，同时对确定的施工工艺进行检验。样板铺设完成，对样板施工质量进行全面检查，线型顺制度、表面平整度及缝隙宽度等均满足设计要求，且基本达到优良标准。

3.3 上垫层铺设施工

3.3.1 测量放线

土工膜表面放线采用的是将混凝土预制块钻孔，钢筋桩一头插入钻孔内，一头挂施工线，混凝土预制块摆放于土工布上表面，该措施不用把土工膜钉穿，但钢筋桩在施工过程中容易滑动，施工控制线准确度降低。

采用这种措施，测量人员加大了对施工控制线的复核频率，既保护了土工膜不损坏，又提高了施工控制准确度。

3.3.2 碎石料运输

马道以下坡面，碎石料由自卸车（15 t）直接运输至库底，装载机装入专用圆形塔吊料斗，25 t汽车式起重机吊入铺设工作面附近。料斗底部距铺设面高度控制在0.50～0.80 m，低于0.50 m，料斗底部容易挂到土工膜，进而损坏土工膜；高于0.80 m，卸料时碎石料落差大，容易冲击土工布，导致土工布、土工膜滑动。卸料时沿铺设作业面缓慢移动料斗，碎石料均匀摊铺，不得集中卸料，避免受力集中造成土工布、土工膜滑动。

马道以上坡面，在铺设作业面中部设置运输带，宽度2.00～3.00 m，先在坡面上多铺设一层土工布，与防滑槽结合低凹部位用碎石垫层铺填平顺，顶部铺设黑色聚乙烯膜，厚1.50 mm，聚乙烯膜两侧用土袋垫高，中部形成凹槽。坝顶位置采用Φ16钢筋桩锚固，伸入基础40 cm。碎石料由自卸车（15 t）直接运输至坝顶，分堆堆放于运输带旁，人工铲入运输带，人工站在运输带上沿坡面自上而下将碎石料扒运至铺设作业面。

3.3.3 碎石料铺设

人工采用0.50 m 宽的钢制刮板将作业面的碎石垫层摊铺初平，刮板使用前应对刮板进行钝化处理，沿碎石表面扒刮，不宜掏底挖刮，避免损伤土工布及土工膜。初平完成后应进行精确平整，精平作业人员人手配一把钢卷尺和铁板，按照厚度施工控制线采用后退法整平铺设面，精平后的铺设面不允许人员走动、踩踏，避免铺设面破坏。

3.4 混凝土预制块护面铺设施工

3.4.1 测量放线

放线基础准备工作同上垫层铺设类似，这里主要强调圆弧段和直线段混凝土预制块纵、横向放线方法。

3.4.2 混凝土预制块运输

马道以下坡面，混凝土预制块由堆场采用小型运输车或装载机运输至库底，人工装卸，不得直接翻倒，避免混凝土预制块棱角磕碰磨损，影响外观质量。人工装入砖斗，采用汽车式起重机吊入作业面，砖斗不得放置在土工布表面，也不得放置在砂垫层表面，应放置在已铺设完成的混凝土预制块表面，避免对下部土工膜造成损坏，人工搬运至铺设作业人员附近。

马道以上坡面，混凝土预制块由堆场采用小型运输车或装载机运输至坝顶，人工装卸，不得直接翻倒，避免混凝土预制块棱角磕碰磨损，影响外观质量。人工堆码在坝顶两侧，堆码高度0.70 m 以下。沿坝坡面搭设溜槽，溜槽采用厚2 mm 钢板制作，宽35 cm，两侧边高15 cm。底部先铺设一层土工布，溜槽摆放于土工布上，顶部用2根φ16钢筋锚固，溜槽脚部用废旧轮胎或橡胶垫保护，防止混凝土预制块下滑至底部时与坚硬物体撞击。坝顶一名工人将混凝土预制块放入溜槽，下表面朝下，轻推混凝土预制块，使其沿溜槽缓慢下滑至底部，人工搬运至铺设作业人员附近，搬一块下滑一块，严禁一次下滑多块在搬运。

4 结语

土工膜或复合土工膜在当今水利工程中应用较广泛，因其防渗性能好，成本相对经济，但其属于塑性材料，厚度薄，抗穿刺强度低，施工过程中保护较困难。通过本项目的实施，有如下思考：从设计方面考虑，是否可通过适当增加碎石垫层厚度减小对土工膜的扰动影响；在粒径满足设计功能要求的情况下，应尽量减小碎石垫层的粒径；在大面积铺设土工膜的坝面，设计应考虑必要的施工通道，以满足施工运输需要。