复合土工膜围堰施工质量控制浅析

孙永全，李永山

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

引言

水利水电工程主体及导流工程的砂卵石和石方开挖工程量较大，施工周期长，为充分利用开挖渣料，节省工程投资，围堰型式一般以土石围堰为主。同时，由于工程区粘土有限、储量较少且为耕地，从节约资源和绿色施工的角度，土石围堰防渗形式多以复合土工膜防渗为主。

土石围堰采用复合土工膜作为防渗体，具有质量可靠、施工简便、防渗效果好等优点。在嘉陵江引水工程取水泵站围堰施工中，由于附近可利用粘土较少且时间紧、任务重，为了争抢枯期有利施工工期，节省投资，保证质量，在施工中采用复合土工膜作为围堰的防渗体，取得了良好的施工效果。

1 依托工程简况

营山县嘉陵江引水工程总投资3.52亿元，起于蓬安县相如镇小泥溪，途径营山县渌井镇、朗池镇，止于营山县城北净水厂(营山县朗池镇红光村十社)。新建取水头部、取水泵站、高位水池(预沉池)各1座，加药间1幢，取水规模为10万m3/d。安装直径1200mm原水输水管道27.5km，跨越河道、公路等障碍采用钢管，其他采用球墨铸铁管。输水方式为压力组合输水方式。

泵房总高度46.75m，其中室内地坪以下井筒部分深26.85m，室内地坪以上建筑部分高17.7m。泵房底板高程290.45m，井筒顶(即室内地坪)高程317.3m，上部建筑顶高程335m。

上部建筑分两层框架结构，底层(即室内地坪层)为人员和设备进入层，层高9.3m，入口处平台最大宽度5m，为设备起吊和维修平台；二层地面高程326.6m，为配电值班室，层高8.4m。

下部建筑高程317.3m以下为混凝土圆筒结构，下部壁厚1.5m并且外侧有素混凝土包裹，上部壁厚1m，底板为筏板基础。

2 围堰结构型式确定

在嘉陵江引水工程取水泵站施工中，针对河岸较陡、施工场地狭窄，为充分利用开挖渣料，节省工程投资，围堰型式选用土石围堰，同时由于工程区粘土层很薄、储量较少且为耕地，防渗土料较少。为尽快闭气，形成取水泵房施工的条件，围堰采用粘土斜墙及复合土工膜心墙的结构型式。围堰堰顶高程296m，堰顶宽度为4.5m，迎水面坡比为1∶1.75～1∶2.5(水下坡比)，背水面坡比为1∶1.5，围堰轴线长约140m。堰体利用开挖渣料进行填筑，迎水面和背水面坡面均采用袋装土石，水下迎水面采用块石护脚，防止河水冲刷，具体结构型式如图1所示。

图1 土石围堰结构典型断面

2.1 围堰填筑

围堰填筑主要利用高位水池开挖料直接填筑，填筑道路利用取水头部进场道路作为围堰填筑主要施工道路，戗堤填筑顺序从上游往下游进行。在进行围堰填筑前，采用PC270挖掘机配合20t自卸车将土方开挖料由下基坑道路运至围堰处填筑，水下部分采用抛石填筑，反铲甩料，水上部分利用厦工951装载机进行土石渣料推铺，铺料从最低处开始，由专人指挥卸料，每层厚0.3m，土石渣料采用18t振动碾碾压。

2.2 围堰防渗及防护施工

围堰防渗采用在堰体外侧分别设粘土斜墙铺盖、复合土工膜及彩条布进行联合防渗，堰体防渗土工膜及彩条布在围堰外侧边坡整理后进行铺设。土工膜及彩条布铺设嵌入粘土中。在土工膜及彩条布铺设过程中，为避免受水流冲刷及进行水中沉放，采用袋装土石配重沉放。待每幅土工膜及彩条布铺设完成之后，再进行外侧粘土斜墙施工。最外侧采用码砌袋装土石进行坡面防护，即先将袋装土石搬至驳船上，人工分序分批进行沉放，由潜水员进行水下码砌铺设。为加强围堰抗冲刷能力，再对围堰迎水面坡脚采用卵石进行防护。

3 土工膜施工及质量控制

3.1 土工膜施工工艺流程

围堰基础处理完成后进行土工膜心墙施工。土工膜铺设前，先将施工部位分段、编号，考虑分段宽度、伸缩节长度及分段斜面长计算出每个分段的宽和长，然后分别将相邻两到三条土工膜在临时场地拼接成一幅，沿纵向卷成卷送至施工现场，用绳索拉拽，从上向下平顺放置，人工铺设。具体铺设工艺流程见图2。

图2 土工膜施工工艺流程

3.2 土工膜施工质量控制要点

3.2.1 运输及其对材料要求

土工膜卷材水平运输采用载重汽车，斜坡面的垂直运输采用人工配合吊车。土工膜入场后，按连续生产同一牌号原料、同提配方、同一规格、同一工艺的产品，以重量不大于5t为一批取样复试，按规范要求做物理、性能、水力学性质、力学性能和耐久性检测，合格后方可用于工程中[2]。

3.2.2 土工膜铺设

3.2.2.1 土工膜铺设前准备

(1)检查并确认基础支持层已具备铺设土工膜的条件；

(2)做下料分析，画出土工膜铺设顺序和裁剪图；

(3)检查土工膜的外观质量，记录并修补已发现的机械损伤和生产创伤、孔洞、折损等缺陷；

(4)每个区、块附近按设计要求的规格和数量备足保护层用料，并在各区块之间留出运输道路；

(5)进行现场铺设实验，确定KS胶粘接温度、速度等施工工艺参数。

3.2.2.2 铺设要求

(1)铺设土工膜时，要适当放松，并避免人为的硬折和损伤；

(2)根据当地气温变化幅度和工厂产品说明预留出温度变化引起的伸缩变形量；

(3)在铺设期间所有土工膜均用沙袋或软性重物压住其四角，直到保护层施工完毕，当天铺设土工膜要在当天内全部拼接完成。

3.2.2.3 土工膜拼接

(1)土工膜间接缝采用KS胶粘接，搭接长度为10cm；

(2)土工膜的粘接施工前先做工艺试验，试验内容包括粘接时膜与膜的搭接宽度，粘接胶的热融温度，膜与止水片的粘接宽度以及施工工艺等试验；

(3)土工膜剪裁整齐，保证足够的搭接宽度，当施工中出现脱空、收缩起皱及扭曲鼓包等现象时，将其剔除后重新进行粘接；

(4)在斜坡上搭接时，将高处的膜搭接在低处的膜面上；

(5)粘接中，须及时将已发现破损的土工膜裁掉，并用热熔胶补粘；

(6)T字形接头采用母材补疤，补疤尺寸可为300mm×300mm，疤的直角修圆。

3.2.2.4 土工膜焊接

(1)土工膜焊接采用2PH-213型热合爬行机进行焊接，该机由两块电烙铁供热，胶带轮通过耐热胶带施工，滚压土工膜，焊成两条粗为10mm的焊线，两线净距约12mm；

(2)根据土工膜焊接工艺试验，焊接温度原则上以不超过350℃为宜，焊接速度一般控制在1.5m/min，每天焊接前先进行试焊，以便确定当天的焊接温度和焊机爬行速度。具体根据工艺试验确定。

3.3 围堰基底防渗

考虑到围堰底部位于河床松散卵石层、设计未考虑围堰基础防渗处理等因素，为确保挡水围堰底部的防渗，在围堰闭气、基坑初期抽排水结束后，在围堰背水面坡脚处开挖防渗槽，防渗槽深入强风化泥岩0.5m～1m，然后采取粘土回填、压实防渗最终形成粘土防渗墙。

3.4 搭接接头绕渗处理

堰体土工膜心墙两端与岸坡相接，在进行复合土工膜施工时，将岸坡开挖至基岩，设置复合土工膜基座，将土工膜锚固在基座混凝土中。土工膜与基座相接部位按如下施工程序进行基础接头防渗处理。

具体施工程序如下：

基座面清理→基面涂胶调平→粘贴第1层SR止水盖片→止水盖片涂胶、找平→粘贴复合土工膜→粘贴第2层SR止水盖片→钻孔→安装膨胀螺栓并预紧→安装压板、紧固膨胀螺栓。

4 结语

复合土工膜心墙施工中，两侧的反滤料及粉质粘土为施工现场选取，施工方便，可与围堰堰体填筑同时抬升，施工干扰小，施工成本低，使得营山县嘉陵江引水工程取水泵站工期进度得到了有效保障。在保质保量的前提下降低施工成本，减小了环保压力，缩短了施工工期，提高了施工管理水平，取得了良好的社会效益，同时对今后的类似工程提供了有效指导。