大屯水庫庫盤鋪膜施工工藝

張林明

(山東省德州市水利局，253014，德州）

一、工程概況

1.工程概述

大屯水庫位于山東省德州市武城縣恩縣洼東側(cè)，距德州市德城區(qū)25 km，距武城縣城區(qū)13 km。南臨鄭郝公路，東與六五河毗鄰，北接德武公路，西側(cè)為利民河?xùn)|支。為了解決庫盤防滲問題，大屯水庫庫盤設(shè)計(jì)采用兩布一膜土工膜布防滲施工工藝。水庫圍壩大致呈四邊形，壩軸線總長8 914 m。

據(jù)地質(zhì)勘探分析，庫區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水，主要含水層為粉細(xì)砂、中細(xì)砂，其次為砂壤土和裂隙黏土，裂隙黏土中裂隙發(fā)育呈立體網(wǎng)狀，連通性較好，但是發(fā)育和透水性不均一。鑒于大屯水庫庫盤鋪膜面積大，且地下水埋深較淺（埋深一般為0.5～1.8 m）等特點(diǎn)，自開工之初通過降排水試驗(yàn)，采用開挖明溝排水，排水支溝間距100 m。施工期間庫區(qū)內(nèi)地下水水位控制在17.5 m左右，為保證庫盤鋪膜施工的順利實(shí)施創(chuàng)造了良好條件。

2.工程內(nèi)容

大屯水庫庫盤采用鋪設(shè)兩布一膜土工膜布防滲，上、下層各鋪設(shè)一層針刺無紡長絲土工布，設(shè)計(jì)規(guī)格均為200 g/m2；中間PE膜厚0.5 mm。針對(duì)大屯水庫土工膜鋪設(shè)面積大、地下水埋藏較淺的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用排水排氣盲溝、逆止閥及壓重組合措施。土工膜下排水排氣盲溝間距為75 m，矩形布設(shè)，盲溝尺寸為30 cm×30 cm，盲溝內(nèi)布設(shè)一條Φ10 cm的軟式透水管，管周回填粗砂，粗砂外包一層300 g/m2的短絲土工布。每隔一個(gè)盲溝交點(diǎn)部位設(shè)一處逆止閥，間距150 m，矩形布設(shè)。根據(jù)《南水北調(diào)東線第一期工程魯北段大屯水庫土工膜下氣場問題現(xiàn)場試驗(yàn)研究成果報(bào)告》，庫盤土工膜上覆土壓重厚度不小于0.9 m。

二、施工工藝及質(zhì)量保證措施

具體鋪膜施工程序見圖1。

1.施工準(zhǔn)備工作

（1）施工降排水

庫底鋪膜高程為18.2 m，盲溝底高程為17.9 m，將排水溝開挖至17 m高程，加大降排水力度，保證鋪膜施工時(shí)地下水水位降至17.5 m以下。

（2）庫底土方開挖

根據(jù)庫底鋪膜施工順序和分塊情況，土方保護(hù)層挖填擬采用“分段開挖、分段填筑的倒土”方式施工，土方開挖底高程18.2 m。

（3）材料進(jìn)場檢驗(yàn)

復(fù)合土工膜選用具有強(qiáng)度高，延伸性能較好，變形模量大，耐酸堿、抗腐蝕、耐老化，防滲性能好的土工膜。進(jìn)場后要對(duì)其抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行送檢，材料送監(jiān)理指定的試驗(yàn)室進(jìn)行檢驗(yàn)。

（4）儲(chǔ)存及運(yùn)輸

復(fù)合土工膜儲(chǔ)存選用專用場地，將該場地加高，復(fù)合土工膜上部用彩條布包裹，以防太陽暴曬和雨水進(jìn)入。在施工中發(fā)現(xiàn)復(fù)合土工膜有裂口、空洞等問題時(shí)，應(yīng)采取補(bǔ)救措施或剔除不用。

2.鋪膜基面處理

（1）施工方法

基面開挖前對(duì)準(zhǔn)備開挖的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量放樣，各作業(yè)隊(duì)根據(jù)各自土方作業(yè)設(shè)備確定開挖面，一般寬度不小于三幅膜寬，長度不小于75 m。開挖時(shí)測(cè)量人員嚴(yán)格控制開挖高程及平整度。開挖后用160型推土機(jī)推平，人工精平后，用8～12 t平碾碾壓2遍。保證基面干燥平整，自檢合格并經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下道工序。

（2）質(zhì)量控制

一般控制鋪設(shè)場地建基層面要求“三度”。①平整度：±5 cm/2 m，平整順直；②壓實(shí)度：用輕型平碾碾壓2遍后方可在其上鋪設(shè)土工材料；③清潔度：基面內(nèi)不得有葦根、瓦礫、石子、混凝土顆粒等尖棱雜物。

3.庫盤水平鋪膜施工

（1）盲溝施工

按照盲溝設(shè)計(jì)斷面 （30 cm×30 cm）人工開挖，開挖斷面經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后鋪設(shè)土工布，回填反濾料進(jìn)行逆止閥安裝。

圖1 庫底鋪膜施工工藝框圖

（2）膜下基床施工

鋪設(shè)表面應(yīng)清除一切樹根、雜草和尖石，保證鋪設(shè)砂礫石墊層表面平整，不允許出現(xiàn)凸出及凹陷部位，并應(yīng)碾壓密實(shí)，排除鋪設(shè)工作面內(nèi)所有積水。按設(shè)計(jì)位置和要求進(jìn)行排水、排氣、盲溝、逆止閥安裝等施工。

（3）復(fù)合土工膜鋪設(shè)

在盲溝、基床面施工完畢，各項(xiàng)指標(biāo)驗(yàn)收合格后，計(jì)算復(fù)合土工膜數(shù)量并運(yùn)至施工現(xiàn)場內(nèi)。鋪設(shè)時(shí)先將鋼管插入土工膜卷裝軸中，并在鋼管兩端布設(shè)牽引繩，人工牽引繩緩慢將復(fù)合土工膜由起始端放至本施工段末端。兩幅相鄰復(fù)合土工膜鋪設(shè)時(shí)搭接寬度為10～12 cm，以利于復(fù)合土工膜焊接。左右幅鋪設(shè)完成后，要求土工膜與基床面貼實(shí)，平整無突起、無褶皺，并避免人為和施工機(jī)械損傷，凡能對(duì)膜造成危害的物件均不應(yīng)留在膜上或攜帶在膜上行走，以免對(duì)膜造成意外損傷。復(fù)合土工膜裁剪應(yīng)整齊平順，留足搭接寬度。鋪設(shè)后檢測(cè)鋪設(shè)質(zhì)量，對(duì)鋪設(shè)不平、不正、有可能影響焊接的部分需進(jìn)行調(diào)整。對(duì)每塊膜、每條焊縫、每個(gè)缺陷點(diǎn)均進(jìn)行編號(hào)，并標(biāo)記在分區(qū)分塊圖上。

4.復(fù)合土工布縫合

為便于接縫，復(fù)合土工膜兩側(cè)預(yù)留10～20 cm寬光面膜，垂直于壩軸線方向鋪設(shè)，搭接寬度不小于10 cm，上游一幅邊壓下游一幅邊。在復(fù)合土工膜焊接前，先將底層布用手持式縫包機(jī)的高強(qiáng)滌綸絲線縫合，縫合時(shí)針距控制在6 mm左右，連接面松緊適度、自然平順，確保土工膜與土工布聯(lián)合受力；防滲膜焊接完成后，縫合上層布，搭接處上、下層布翻折方向相反，以減少接頭處復(fù)合土工膜的疊合厚度。

5.復(fù)合土工膜焊接

（1）溫度要求

施工時(shí)應(yīng)根據(jù)天氣情況適時(shí)調(diào)整。環(huán)境氣溫在5～35℃之間，焊接土工膜比較適宜；在氣溫低于5℃時(shí)，為保證焊接質(zhì)量，必須對(duì)搭接面進(jìn)行加熱處理。

（2）焊接要求

在現(xiàn)場先試焊一條試樣，搭接寬度不小于10 cm，并在現(xiàn)場進(jìn)行剝離和剪切試驗(yàn)，試樣合格后，正式進(jìn)行焊接，焊膜時(shí)不得壓出死褶。中層土工膜搭接寬度不小于10 cm，雙縫焊寬度為2 mm×10 mm,雙焊縫間空腔寬度為10 mm。焊縫要求整齊、美觀，不得有滑焊、跳走現(xiàn)象。

土工膜焊接前應(yīng)將土工膜焊接面上的塵土、泥土、油污等雜物清理干凈，水汽用吹風(fēng)機(jī)吹干，保持焊接面清潔干燥。多塊土工膜連接時(shí)，接頭縫應(yīng)相互錯(cuò)開100 cm以上，焊接形成的結(jié)點(diǎn)應(yīng)為“T”字形，不得為“十”字形。

6.焊接工藝檢驗(yàn)

（1）焊縫外觀質(zhì)量檢查

試焊時(shí)如果焊痕平整透明，表明焊接溫度與行走速度合適；如果焊痕出現(xiàn)嚴(yán)重破損，則表明焊接溫度過高或行走速度偏慢；如果焊痕不透明或呈白色，表明焊接溫度偏低或行走速度偏快。

（2）焊縫人工撕拉檢驗(yàn)

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為：試焊樣膜采用手撕測(cè)試。如果經(jīng)手撕接縫堅(jiān)固，母材被撕裂而焊縫不被撕裂，可以判定焊縫處焊接強(qiáng)度大于母材強(qiáng)度，判為合格。

（3）焊縫焊接強(qiáng)度檢驗(yàn)

在試焊的土工膜樣品上裁剪下寬約10～12 cm、長40 cm的焊接接頭兩個(gè)，進(jìn)行室內(nèi)土工膜焊縫焊接強(qiáng)度破壞性張拉試驗(yàn)，檢查焊縫張拉強(qiáng)度是否滿足不小于母材抗拉強(qiáng)度的80%的規(guī)范要求。

（4）焊縫焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

用熱熔風(fēng)槍封堵小樣焊縫兩端，進(jìn)行充氣試驗(yàn)，滿足充氣氣壓達(dá)到0.12 MPa,持續(xù)60秒無明顯下降后，采用該速度和溫度對(duì)現(xiàn)場土工膜進(jìn)行焊接。

7.焊縫外觀檢查

外觀主要檢查搭接寬度、焊縫寬度和兩焊縫間空腔寬度。焊縫應(yīng)平整美觀、順直平順，焊縫輪廓明顯，成透明玻璃態(tài)，無燙傷、氣泡、虛焊漏點(diǎn)。如發(fā)現(xiàn)問題，用記號(hào)筆標(biāo)注，并立即用熱熔風(fēng)槍進(jìn)行補(bǔ)焊。

8.焊接質(zhì)量檢驗(yàn)

復(fù)合土工膜焊縫采用充氣檢驗(yàn)，將打壓設(shè)備出氣管連接氣壓表、逆止閥、針頭，不應(yīng)有其他接頭。逆止閥能夠防止土工膜空腔內(nèi)氣體不外泄，提高充氣檢驗(yàn)效果，可借鑒自行車內(nèi)胎氣門嘴閉氣原理，在充氣打壓裝置的三通與打氣筒連接管內(nèi)安裝自行車內(nèi)胎氣門嘴，可以起到充氣打壓時(shí)閉氣，保證土工膜空腔內(nèi)氣壓不回流。當(dāng)土工膜空腔內(nèi)氣壓達(dá)到0.12 MPa后，開始記錄時(shí)間，保持60秒壓力無明顯下降即為合格。當(dāng)充氣檢驗(yàn)不合格時(shí)，及時(shí)檢查和補(bǔ)焊。充氣檢驗(yàn)合格后，人工裁剪直徑為3～5 cm的合格母材用熱熔風(fēng)槍修補(bǔ)針眼，粘貼補(bǔ)丁密實(shí)。

每道焊縫焊接質(zhì)量均須進(jìn)行充氣檢驗(yàn)，并均應(yīng)繪圖、列表詳細(xì)記錄焊縫樁號(hào)、位置、長度接頭位置、形狀、焊接時(shí)間、人員與設(shè)備、檢驗(yàn)時(shí)間、外觀與充氣檢驗(yàn)結(jié)果、天氣情況等。

9.復(fù)合土工膜與逆止閥粘接

復(fù)合土工膜逆止閥須進(jìn)行粘接，粘接尺寸不小于設(shè)計(jì)要求，逆止閥周圍復(fù)合土工膜應(yīng)充分松弛。為保證土工膜與逆止閥粘結(jié)牢固，防水密封可靠，在對(duì)土工膜或逆止閥進(jìn)行涂膠之前，應(yīng)將接合面清理干凈，保持干燥。涂膠均勻布滿粘結(jié)面，無過厚、漏涂現(xiàn)象。在粘結(jié)過程和粘結(jié)后2小時(shí)內(nèi)，粘結(jié)面不得承受任何拉力，嚴(yán)禁粘結(jié)面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。

三、資料管理

①鑒于本工程土工膜防滲施工工藝的特殊性及重要性，項(xiàng)目法人建立了專項(xiàng)的工程技術(shù)管理規(guī)章制度，并成立以項(xiàng)目法人總工為組長的資料管理小組，及時(shí)總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)。

②認(rèn)真做好現(xiàn)場施工的原始記錄，包括施工中的一切參數(shù)，積累資料，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，便于下一步提高工程質(zhì)量，改進(jìn)施工工藝。

③認(rèn)真做好施工技術(shù)交底和土工膜焊接工藝的改進(jìn)工作，施工中經(jīng)常與各方溝通，發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的工藝和措施，及時(shí)完善土工膜施工技術(shù)。

④所有設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)變更文件、施工記錄、觀測(cè)記錄等技術(shù)資料及時(shí)整理歸檔，進(jìn)行編錄，同時(shí)全部形成電子文件，便于整理分析，充分滿足蓄水前的驗(yàn)收要求。

四、結(jié) 語

1.后期觀察

鋪膜工程結(jié)束后，應(yīng)安排專人對(duì)膜鋪設(shè)質(zhì)量進(jìn)行定期觀察，重點(diǎn)觀察逆止閥是否較好起到排氣作用，可用氣球口密封住逆止閥排氣口，觀察氣球有無變化，同時(shí)，應(yīng)注意觀察蓄水過程中或地下水水位升高時(shí)有無氣體排出，防止氣脹現(xiàn)象發(fā)生。如局部有滲漏或氣脹現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)請(qǐng)相關(guān)專家進(jìn)行論證指導(dǎo)，及時(shí)處理。

2.特殊季節(jié)措施

在度汛期間，為保證施工工期，要加大人員及設(shè)備的投入，增加施工段面；準(zhǔn)備充足的物資以覆蓋保護(hù)基面，加大排水力度，爭取雨后能盡快恢復(fù)施工。

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