南水北調(diào)工程渠道防滲復(fù)合土工膜施工工藝

□雷應(yīng)國(guó) □孫長(zhǎng)東

(南水北調(diào)工程河南質(zhì)量監(jiān)督站)

一、問題提出

委托河南管理的南水北調(diào)中線工程渠道全長(zhǎng)414km，設(shè)計(jì)斷面結(jié)構(gòu)形式為基底以上5cm厚砂墊層、2.5～3cm厚保溫板、防滲復(fù)合土工膜、8～10cm厚素混凝土面層，其中防滲復(fù)合土工膜施工質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān)系到渠道防滲的效果。施工中由于復(fù)合土工膜的連接不同程度地存在問題，質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)常常發(fā)現(xiàn)焊接不嚴(yán)密現(xiàn)象，給工程質(zhì)量管理帶來很大困難。

二、設(shè)計(jì)提出的復(fù)合土工膜性能指標(biāo)及施工要求

按照中華人民共和國(guó)國(guó)標(biāo)(GB/T17642-2008)《土工合成材料非織造布復(fù)合土工膜》有關(guān)規(guī)定和襯砌板抗滑穩(wěn)定要求，南水北調(diào)河南段渠道防滲采用長(zhǎng)絲針刺非織造布復(fù)合土工膜≥576g/m2，膜材采用聚乙烯(PE)，兩布一膜結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)稱14kN/m規(guī)格。聚乙烯膜應(yīng)符合《食品包裝用聚乙烯成型品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB9687-88)，土工膜無毒性，對(duì)水質(zhì)無污染。聚乙烯膜應(yīng)采用全新原料，不得添加再生料，膜應(yīng)為無色透明。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：密度ρ≥920kg/m3；破壞拉應(yīng)力σ＞17MPa；斷裂伸長(zhǎng)率ε≥450%；在5℃時(shí)彈性模量E≥70MPa；抗凍性(脆性溫度)不低于-70℃；聯(lián)接強(qiáng)度應(yīng)大于母材強(qiáng)度；撕裂強(qiáng)度＞60kN/m2；抗?jié)B強(qiáng)度應(yīng)在1.05MPa水壓力48h不滲水；滲透系數(shù)＜10-11cm/s。

復(fù)合土工膜施工技術(shù)要求：標(biāo)稱斷裂強(qiáng)度14kN/m；斷裂伸長(zhǎng)率＞50%；CBR項(xiàng)破強(qiáng)力≥2.5kN；縱橫向撕破強(qiáng)力≥0.48kN；剝離強(qiáng)度≥6kN；耐靜水壓≥0.6MPa；垂直滲透系數(shù)＜1×10-11cm/s；復(fù)合體幅寬≥5m，表面需做加糙處理，不應(yīng)采用通常的光滑表面。各鋪設(shè)幅之間搭接寬度≥10cm，現(xiàn)場(chǎng)采用雙縫焊接；復(fù)合土工膜按《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》(SL/T235-1999)測(cè)試；按照國(guó)標(biāo)表3外觀疵點(diǎn)評(píng)定輕缺陷進(jìn)行控制，每一批產(chǎn)品上不允許存在重缺陷，輕缺陷產(chǎn)品每200m2應(yīng)＜5個(gè)。

三、復(fù)合土工膜施工

(一)材料進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)

復(fù)合土工膜供應(yīng)商必須是經(jīng)過建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位聯(lián)合考察認(rèn)可的合格供應(yīng)商，進(jìn)場(chǎng)的布膜必須有材質(zhì)證明、合格證。施工單位應(yīng)按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)進(jìn)場(chǎng)的復(fù)合土工膜性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，只有經(jīng)檢測(cè)合格的、經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的復(fù)合土工膜才能用于工程實(shí)體。

(二)復(fù)合土工膜運(yùn)輸、存儲(chǔ)

1.若采用折疊裝箱運(yùn)輸土工合成材料，不得使用帶釘子的木箱以防運(yùn)輸途中受損；若采用卷材運(yùn)輸，應(yīng)注意防止在裝卸過程中造成卷材表層的損壞。承包人在采購(gòu)?fù)凉ず铣刹牧暇聿臅r(shí)，應(yīng)按卷材下料長(zhǎng)度留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?/p>

2.復(fù)合土工膜的卷材貨包，必須貼有標(biāo)簽，標(biāo)明產(chǎn)品的制造廠名稱、制造號(hào)(或組裝號(hào))、安裝號(hào)、生產(chǎn)日期、產(chǎn)品類型、厚度、尺寸及重量。并應(yīng)附有專門的裝卸和使用說明書。

3.復(fù)合土工膜運(yùn)輸過程中和運(yùn)抵工地后應(yīng)妥善保存，避免日曬，遠(yuǎn)離火種，防止粘結(jié)成塊，并應(yīng)將其儲(chǔ)存在不易損壞和方便取用的地方，盡量減少裝卸次數(shù)。

4.在運(yùn)輸過程中，土工膜卷必須避免受到損壞(包括將卷材從場(chǎng)內(nèi)的儲(chǔ)存地運(yùn)到工作區(qū))。受到物理?yè)p壞的土工膜必須要修復(fù)。損壞嚴(yán)重的土工膜(整卷或部分)不能使用。

(三)復(fù)合土工膜鋪設(shè)

一是復(fù)合土工膜鋪設(shè)前，應(yīng)完成渠坡開挖及坡面清理工作，渠坡的清理應(yīng)清除一切尖角雜物，欠坡回填夯實(shí)、富坡削坡挖平，鋪設(shè)工作范圍內(nèi)沒有積水，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格。二是復(fù)合土工膜的鋪設(shè)應(yīng)根據(jù)渠高和材料的受力方向以及盡量減少接縫的數(shù)量等因素確定，并符合施工圖紙的要求。復(fù)合土工膜鋪設(shè)分渠底鋪設(shè)、坡面鋪設(shè)兩個(gè)部分，鋪設(shè)時(shí)，采用波浪形松弛方式，富余度約為1.5%，攤開后及時(shí)拉平、拉開，要求復(fù)合土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺。渠底鋪設(shè)沿渠道軸線方向水平滾鋪。坡面鋪設(shè)順坡面軸線方向滾鋪，與渠底的復(fù)合土工膜連接采用丁字形連接。鋪設(shè)方向按照下游向上游順序，上游邊壓下游邊。三是復(fù)合土工膜頂部應(yīng)錨固于封頂板的混凝土中，并壓在路緣石下土層中，以形成整體防滲，其錨固長(zhǎng)度應(yīng)符合施工圖紙要求。四是復(fù)合土工膜與基礎(chǔ)及支持層之間應(yīng)壓平貼緊，避免架空，清除氣泡，以保證安全。施工人員應(yīng)穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴(yán)禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。

(四)復(fù)合土工膜的拼接

一是復(fù)合土工膜的拼接方式及搭接長(zhǎng)度應(yīng)滿足施工圖紙的要求。二是拼接前必須對(duì)焊接面進(jìn)行清掃，焊接面上不得有油污、灰塵。陰雨天應(yīng)在雨棚下做業(yè)，以保持粘(搭)結(jié)面干燥。三是在斜坡上搭接時(shí)，應(yīng)將高處的膜搭接在低處的膜面上。四是土工膜應(yīng)剪裁整齊，保證足夠的拼結(jié)寬度。當(dāng)施工中出現(xiàn)脫空、收縮起皺及扭曲鼓包等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將其剔除后重新進(jìn)行拼接。五是土工膜拼接好后，必須妥善保護(hù)，避免陽(yáng)光直曬，以防受損。

(五)復(fù)合土工膜的焊接工藝

南水北調(diào)工程復(fù)合土工膜的連接要求采用熱熔焊接方式，搭接寬度10cm，接縫為雙焊線，每條焊線寬度10mm。施工前應(yīng)先進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，比較不同的氣溫、風(fēng)速、焊接溫度、焊接速度等以確定焊接工藝參數(shù)。承包人應(yīng)向監(jiān)理人提交試驗(yàn)大綱，批準(zhǔn)后才能進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后，應(yīng)將試驗(yàn)成果和報(bào)告報(bào)送監(jiān)理人審批，報(bào)告應(yīng)說明選定的施工工藝及相應(yīng)的施工參數(shù)，經(jīng)監(jiān)理人批準(zhǔn)后，才能進(jìn)行施工。復(fù)合土工膜的拼接接頭應(yīng)確保其具有可靠的防滲效果，施工單位應(yīng)對(duì)全部焊縫進(jìn)行檢測(cè)。

雙縫熱合焊機(jī)的施工工藝。一是施焊前的準(zhǔn)備工作：對(duì)鋪膜后的搭接寬度進(jìn)行檢查，復(fù)合土工膜焊接接縫搭接長(zhǎng)度為100mm。在焊接前，要對(duì)搭接的200mm左右范圍內(nèi)的膜面進(jìn)行清理，用濕抹布擦掉灰塵、污物，使這部分保持清潔、干燥。焊接部位不得有劃傷、污點(diǎn)、水分、灰塵以及其他妨礙焊接和影響施工質(zhì)量的雜質(zhì)。在正式焊接操作之前，應(yīng)根據(jù)氣溫環(huán)境條件、焊接工藝試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定施焊參數(shù)，取300mm×600mm的小塊膜進(jìn)行試焊。然后在拉伸機(jī)上進(jìn)行焊縫的剪切和剝離試驗(yàn)，如果不低于設(shè)計(jì)規(guī)定數(shù)值，則鎖定參數(shù) (焊接速度、施焊溫度等)，并以此為據(jù)開始正式焊接。否則，要重新確定參數(shù)，直到試驗(yàn)合格為止。當(dāng)氣溫、風(fēng)速有較大變化時(shí)，亦應(yīng)及時(shí)調(diào)整參數(shù)，重做試驗(yàn)，以確保用于施工的焊機(jī)性能、現(xiàn)場(chǎng)條件、產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)范要求。當(dāng)環(huán)境溫度＞40℃或＜0℃時(shí)不能進(jìn)行土工膜的焊接。二是熱合焊機(jī)焊接的操作要點(diǎn)：開機(jī)后，仔細(xì)觀察指示儀表顯示的溫升情況，使設(shè)備充分預(yù)熱。向焊機(jī)中插入膜時(shí)，搭接尺寸要準(zhǔn)確，動(dòng)作要迅速。在焊接中，司焊人員要密切注視焊縫的狀況，及時(shí)調(diào)整焊接速度，以確保焊接質(zhì)量。在焊接中要保持焊縫的平直整齊，應(yīng)及早對(duì)膜下不平整部分采取應(yīng)對(duì)措施，避免影響焊機(jī)順利進(jìn)行。遇到特殊故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)，避免將膜燙壞。在坡度＞1∶3的坡面上焊接時(shí)，司焊和輔助人員必須在軟梯上操作，且系好安全帶。

(六)復(fù)合土工膜焊縫檢驗(yàn)

南水北調(diào)工程要求對(duì)所有的復(fù)合土工膜接縫和修補(bǔ)的整個(gè)長(zhǎng)度進(jìn)行非破壞連續(xù)測(cè)試，施工中通常采用雙軌熱熔接縫空氣壓力測(cè)試法。非破壞測(cè)試必須在天氣條件允許，而且有監(jiān)理工程師在場(chǎng)的情況下，按照接縫的焊接程序來進(jìn)行。檢測(cè)時(shí)必須記錄以下資料以備查詢：壓力測(cè)試日期、開始測(cè)試時(shí)間、結(jié)束測(cè)試時(shí)間、開始測(cè)試壓力、結(jié)束測(cè)試壓力、技術(shù)人員名字、測(cè)試開始位置、測(cè)試結(jié)束位置和測(cè)試結(jié)果(通過或不通過)。測(cè)試不合格的地方應(yīng)根據(jù)技術(shù)文件中的詳細(xì)步驟來進(jìn)行修補(bǔ)和重新測(cè)試。

1.雙軌熱熔接縫非破壞壓力測(cè)試（充氣壓力法測(cè)試）。把要測(cè)試的焊縫兩端封好，把空心針插入空氣通道，充氣至0.25MPa的壓力；如果5min內(nèi)壓降＞0.01MPa，則焊接不合格，應(yīng)分段檢測(cè)出漏氣處進(jìn)行修補(bǔ)。

2.破壞性試驗(yàn)。測(cè)試頻率和位置如下：測(cè)試頻率為每一定長(zhǎng)度(以規(guī)范和設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn))的焊縫取一個(gè)樣；測(cè)試位置在焊接時(shí)確定，過熱、被污染、焊縫偏移或值得懷疑的位置作為測(cè)試位置。取樣程序：焊接時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理指定的位置取樣，以便在復(fù)合土工膜被覆蓋前得到試驗(yàn)結(jié)果；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理給每個(gè)試樣編號(hào)，并在復(fù)合土工膜鋪設(shè)平面圖上標(biāo)明試樣的編碼和位置。修復(fù)復(fù)合土工膜上所有由于破壞性取樣而留下的孔洞，應(yīng)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行修補(bǔ)和測(cè)試修補(bǔ)后的氣密性。要委托有資質(zhì)的檢測(cè)單位對(duì)復(fù)合土工膜焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

(七)復(fù)合土工膜缺陷的修補(bǔ)

對(duì)焊接檢驗(yàn)切除樣件部位、施焊后發(fā)現(xiàn)的材料破損與缺陷部位、焊接缺陷以及檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的不合格部位等，均應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)任務(wù)只能是在高級(jí)工指導(dǎo)下完成，修補(bǔ)后要對(duì)成品抽樣檢測(cè)。修補(bǔ)的程序是：對(duì)隨時(shí)發(fā)現(xiàn)的缺陷部位用特制的色筆標(biāo)注，并加編號(hào)記入工作日記，以免修補(bǔ)時(shí)漏掉；修補(bǔ)處的編號(hào)為B1，B2，B3，B4……連續(xù)排列，修補(bǔ)方案必須經(jīng)監(jiān)理認(rèn)可后，方可進(jìn)行補(bǔ)焊。補(bǔ)修的方法：點(diǎn)焊：對(duì)材料＜5mm的孔洞及局部焊縫的修補(bǔ)完善，可用擠壓熔焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)焊。加蓋：對(duì)不夠厚度或不夠嚴(yán)密的擠出焊縫，可用擠壓熔焊機(jī)補(bǔ)焊一層。補(bǔ)丁：對(duì)大的孔洞、刺破處、膜面嚴(yán)重?fù)p傷處、取樣處、十字縫交叉處以及其它各種因素造成的缺損部位，均可用加蓋補(bǔ)丁方法來修補(bǔ)；補(bǔ)丁尺寸：十字縫處為切角的方形 300mm×300mm，或D=300mm。其余情況，一般邊長(zhǎng)≥200mm，補(bǔ)丁邊距缺陷處≥80mm。

四、復(fù)合土工膜的成品保護(hù)

一是鋪設(shè)過程中，作業(yè)人員不得穿硬底皮鞋及帶釘?shù)男?。不?zhǔn)直接在復(fù)合土工膜上卸放混凝土護(hù)坡塊體，不準(zhǔn)用帶尖頭的鋼筋作撬動(dòng)工具，嚴(yán)禁在復(fù)合土工膜上敲打石料和一切可能引起復(fù)合土工膜損壞的施工作業(yè)。二是為防止大風(fēng)吹損，在鋪設(shè)期間所有的復(fù)合土工膜均應(yīng)用沙袋或軟性重物壓住，直至保護(hù)層施工完為止。當(dāng)天鋪設(shè)的土工合成材料應(yīng)在當(dāng)天全部拼接完成。三是采用復(fù)合土工膜作防滲體，應(yīng)規(guī)劃好施工道路，當(dāng)車輛、設(shè)備等跨越土工膜時(shí)，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施。四是進(jìn)行復(fù)合土工膜保護(hù)層施工時(shí)，應(yīng)采用渠道襯砌機(jī)鋪筑混凝土面層，任何時(shí)侯鋪筑設(shè)備均不得直接在復(fù)合土工膜上行駛或作業(yè)，應(yīng)保證其鋪設(shè)時(shí)復(fù)合土工膜質(zhì)量。五是對(duì)施工過程中遭受損壞的復(fù)合土工膜，應(yīng)及時(shí)按監(jiān)理人的指示進(jìn)行修補(bǔ)。在修補(bǔ)復(fù)合土工膜前，應(yīng)將保護(hù)層破壞部位下不符合要求的料物清除干凈，補(bǔ)充填入合格料物，并予整平。

復(fù)合土工膜完成鋪設(shè)和拼接后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行混凝土面板襯砌的施工。