胡昕華，張建清

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

白鶴灘水電站上游圍堰復(fù)合土工膜施工技術(shù)探析

胡昕華，張建清

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

白鶴灘水電站上游圍堰采用復(fù)合土工膜斜墻防滲，土工膜鋪設(shè)面積約25 000 m2，其鋪設(shè)及焊接質(zhì)量直接影響圍堰的防滲效果，對工程影響巨大。通過對復(fù)合土工膜鋪設(shè)、焊接、接縫質(zhì)量檢測、缺陷修補的分析研究，形成了一套完整的斜坡面土工膜施工技術(shù)及工藝，將為類似斜坡面、大面積、高標準條件下的土工膜施工提供借鑒。

圍堰；斜坡面；施工；土工膜

1 概述

1.1 工程概況

白鶴灘水電站上游圍堰為3 級建筑物，按50 a一遇洪水流量28 700 m3/s 設(shè)計，堰前水位655.58 m，采用復(fù)合土工膜斜墻土石圍堰，堰頂高程658.0 m，最大堰高83.0 m，堰頂寬12.0 m，堰頂軸線長約208 m。圍堰上游面坡比為1：1.5～1：2.3，下游面坡比為1：1.75。

上游圍堰防滲墻施工平臺615.00 m 高程以上采用復(fù)合土工膜斜墻防滲，土工膜斜墻防滲體高度43.0 m，土工膜下部設(shè)置0.5 m 厚的墊層及3.0 m 厚的過渡層；土工膜表面噴20 cm 厚的C25 混凝土保護層。

斜墻土工膜采用350 g/1.0mmHDPE/350g復(fù)合土工膜，為兩布一膜。大面積土工膜的拼接采用雙縫熱合焊接，邊角處土工膜及缺陷修補采用塑料擠壓焊接。

1.2 土工膜材料要求

上游圍堰采用350g/1.0mmHDPE/350g兩布一膜復(fù)合土工膜。其主要技術(shù)參數(shù)詳見下表1。

表1 復(fù)合土工膜技術(shù)參數(shù)表

2 基礎(chǔ)條件要求

2.1 氣候及現(xiàn)場環(huán)境要求

土工膜鋪設(shè)及焊接在現(xiàn)場環(huán)境溫度5℃以上、風力3級以下并無雨、無雪的氣象條件下進行，施工環(huán)境最高氣溫以不對施工人員的身體造成傷害為限制溫度(35℃左右)。

施工現(xiàn)場環(huán)境保證土工膜表面的清潔干燥并采取相應(yīng)的防風、防塵措施，以防土工膜被陣風掀起或沙塵污染。若施工時現(xiàn)場風力大于5級，采取擋風措施防止焊接溫度波動，并加強對土工膜的防護和壓覆。

2.2 下支持層要求

土工膜鋪設(shè)前，應(yīng)首先對土工膜下支持墊層面進行檢查，鋪設(shè)面上應(yīng)清除一切樹根、雜草、尖石及鋼釘、鋼筋頭、碎鐵塊等尖銳物體，盡量保證鋪設(shè)砂礫石墊層面平整，并應(yīng)碾壓密實。排除鋪設(shè)工作范圍內(nèi)的所有積水，焊接時基底面的表面應(yīng)盡量干燥，含水率宜在15%以下。

2.3 土工膜材料要求及質(zhì)量檢查

土工膜為兩布一膜復(fù)合土工膜，布面與膜粘合緊密，加工成型后分開極為困難，為滿足相鄰膜塊間的焊接要求，避免現(xiàn)場撕膜及裁剪浪費，在施工前根據(jù)下支持層情況進行嚴格的下料設(shè)計(詳見圖1)，并報送生產(chǎn)廠家，由廠家根據(jù)設(shè)計要求對每塊土工膜進行定型生產(chǎn)，并根據(jù)需要在端頭預(yù)留焊接接頭。

圖1 土工膜下料設(shè)計圖

土工膜鋪設(shè)前，首先對采購并運抵工地的土工膜根據(jù)要求進行抽樣檢查，經(jīng)檢驗質(zhì)量不合格或不符合設(shè)計要求的同批次土工膜，不得投入使用。

3 土工膜施工技術(shù)

3.1 土工膜施工流程

復(fù)合土工膜施工工藝流程為：施工準備→測量放樣→鋪膜、裁剪→對正、搭齊→壓膜、定型→擦拭塵土→焊接試驗→縫下層布→焊接→檢測→修補→復(fù)檢→縫上層布→驗收→下道工序。

3.2 土工膜鋪設(shè)

(1)土工膜鋪設(shè)前，對鋪設(shè)區(qū)域進行復(fù)檢，然后按《土工膜下料設(shè)計圖》要求對每塊土工膜位置進行嚴格放樣，再將編號區(qū)域?qū)?yīng)的土工膜搬運到工作面。

(2)土工膜一般采用人工裝卸，卷幅較長的土工膜可采用機械輔助吊裝(吊繩宜采用尼龍編織帶一類柔性繩帶，嚴禁采用鋼絲繩等一類繩索直接吊卸)，鋪設(shè)時人工從坡面自上而下翻滾鋪設(shè)，也可采用自行設(shè)計土工膜轉(zhuǎn)軸支架輔助展開，拖拉平順，松緊適度，并注意預(yù)留接頭和伸縮節(jié)，保證土工膜整體受力性能。

(3)鋪設(shè)土工膜時應(yīng)對正、搭齊，同時做到壓膜、定型，鋪設(shè)到位后用沙袋或軟性重物壓住土工膜，防止被風吹起扭卷，直至保護層施工完畢為止。

(4)鋪設(shè)過程中，不準采用帶尖頭的鋼筋作撬動工具，嚴禁在復(fù)合土工膜上敲打石料和一切可能引起材料破損的施工作業(yè)。

(5)復(fù)合土工膜與基礎(chǔ)墊層之間應(yīng)壓平貼緊，避免架空，清除氣泡，以保證安全。

(6)攤鋪時應(yīng)檢查土工膜的外觀質(zhì)量，用醒目的記號筆標記已發(fā)現(xiàn)的機械損傷和生產(chǎn)性創(chuàng)傷、孔洞和折損等缺陷的位置，并做好記錄。

3.3 土工膜焊接

土工膜焊接采用LST900自動爬行式焊接機進行施工，每次正式焊接前均應(yīng)進行試焊以確定適合當時環(huán)境條件的焊接工藝，試焊長度不小于1.0 m。試焊完成后對目測及檢漏合格的焊縫進行現(xiàn)場撕拉測試，母材先于焊縫撕裂方可認為合格。

正式施焊前，需首先將焊縫表面采用干紗布擦干擦凈，做到無水、無塵、無垢，焊接過程及施工間歇期均需對焊縫作經(jīng)常性的防護。

焊接操作按3人一組分組進行，焊接時3人沿焊縫成一條直線：第一個人負責擦膜、調(diào)整寬度和清除障礙；第二個人控制焊接，根據(jù)外側(cè)焊縫距膜邊距離隨時調(diào)整焊機走向；第三個人牽引電纜線，并對焊縫質(zhì)量進行目測檢查，對懷疑有缺陷的部位用顏色鮮明的記號筆作出標記，以便后續(xù)檢查，但在焊接后2 h內(nèi)不得進行撕拉檢測。

焊接過程中應(yīng)隨時根據(jù)現(xiàn)場的氣溫、風速等施工條件調(diào)整焊接參數(shù)。已焊接完成尚未進行覆蓋處理的土工膜范圍四周應(yīng)設(shè)置警示標志，嚴禁設(shè)備和施工人員入內(nèi)。

3.4 土工膜接縫質(zhì)量檢測

復(fù)合土工膜接縫質(zhì)量檢查項目有：目測、檢漏(包括充氣法和真空法)、抽樣做抗拉試驗。所有檢測內(nèi)容均應(yīng)在接縫完全冷卻后方可進行。檢測過程及結(jié)果應(yīng)詳細記錄并標識在施工圖上，且在土工膜檢測部位醒目標識。

4 缺陷的確認及修補工藝

對焊接檢驗切除樣件部位、鋪焊后發(fā)現(xiàn)的材料破損與缺陷、焊接缺陷以及檢驗時發(fā)現(xiàn)的不合格部位等，均應(yīng)進行修補。施工過程中注意對隨時發(fā)現(xiàn)的缺陷部位用顏色鮮明的記號筆標記，并加編號記入施工記錄，以免修補時漏掉。

對于土工膜焊縫或土工膜未焊區(qū)域存在的缺陷，要求采用LST600塑料擠出式焊槍進行缺陷修補，針對不同類型的缺陷，分別采用對應(yīng)修補工藝。

4.1 孔洞修補

(1)對破損部位的土工膜適度打毛，打磨范圍稍大于用于修補的HDPE膜，并把表面清理干凈、保持干燥。

(2)將直徑為150 mm的HDPE土工膜粘結(jié)面打毛并清理干凈。

(3)用手持擠出式塑料焊槍沿粘結(jié)面周邊用焊料擠出粘結(jié)固定，焊料要均勻連續(xù)，焊縫寬度不小于20 mm。

4.2 虛焊漏焊修補

當虛焊漏焊長度不大于50 mm時，采取以下措施：(1)將虛焊漏焊部位前后100 mm長范圍的上層雙焊縫搭接邊裁剪至焊縫粘結(jié)處；(2)將焊料粘結(jié)范圍打毛并清理干凈，用手持塑料擠出式焊槍進行修補；(3)焊縫寬度不小于20 mm。

當虛焊漏焊長度超過50 mm時，將漏焊部位前后120 mm長范圍的上層雙焊縫搭接邊裁剪至焊縫粘結(jié)處，然后采用孔洞修補工藝進行外貼HDPE膜修補。外貼圓形HDPE膜片的直徑為大于虛焊漏焊部位前后各100 mm。

4.3 表面缺陷修補

若土工膜表面的凹坑深度小于土工膜設(shè)計厚度的1/3，將凹坑部位打毛后用擠出式塑料焊槍擠出焊料進行修補，修補直徑30～50 mm。

若土工膜表面的凹坑深度大于或等于土工膜設(shè)計厚度的1/3，按孔洞修補工藝執(zhí)行。

4.4 T型接頭修補

(1)將T型接頭部位適度打毛，打磨范圍稍大于用于修補的HDPE土工膜，并把表面清理干凈、保持干燥。

(2)將直徑為250 mm的HDPE膜粘結(jié)面打毛并清理干凈。

(3)用手持塑料擠出式焊槍沿粘結(jié)面周邊用焊料擠出粘結(jié)固定，焊料要均勻連續(xù)，焊縫寬度不小于20 mm。

4.5 修補后的檢查

缺陷修補后應(yīng)采用真空法對修補部位進行檢測，檢測不合格的部位應(yīng)重新修補并重新檢測，直至合格為止。

5 土工膜施工難點

(1)土工膜施工應(yīng)在干燥、暖和天氣進行，降雨時應(yīng)停止施工，雨停止之后重新施工時應(yīng)將接縫位置的雨水擦拭干凈，并經(jīng)監(jiān)理工程師確認后，方可進行后續(xù)鋪設(shè)和拼接施工。

(2)現(xiàn)場應(yīng)密切注意防火，不得將火種帶入施工現(xiàn)場。

(3)為了便于拼接，防止應(yīng)力集中，土工膜鋪設(shè)采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平、拉開，要求土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺。

(4)鋪設(shè)時氣溫5℃～35℃為宜，考慮到土工膜的熱脹冷縮性，氣溫較低時土工膜的鋪設(shè)應(yīng)緊一些，氣溫較高時應(yīng)松弛。

(5)應(yīng)對焊接機定時保養(yǎng)，要經(jīng)常清理焊接機設(shè)備中殘留物。

6 結(jié)語

由于白鶴灘水電站上游圍堰土工膜斜墻在施工前進行了詳細的鋪設(shè)分區(qū)規(guī)劃和下料設(shè)計，膜塊定型生產(chǎn)加工，現(xiàn)場鋪設(shè)、焊接及修補施工方法科學合理，大大縮短了土工膜施工工期，使圍堰在加高填筑啟動時間延遲3個月的情況下順利在2016年汛前完成了防滲體系建設(shè)，為白鶴灘水電站縮短直線工期做出了重要的貢獻。

[1]金沙江白鶴灘水電站大壩上、下游圍堰施工技術(shù)要求.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司.2014.

[2]張富家.大渡河瀘定水電站上游圍堰土工膜斜墻施工.云南水力發(fā)電.2013(2)，72-74.

2016-10-08

胡昕華(1971-)，女，湖南沅江人，經(jīng)濟師，主要從事水利水電施工方面工作。

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