攔沙壩復(fù)合土工膜施工技術(shù)

徐 麗

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工程概況

河北豐寧抽水蓄能電站下水庫(kù)工程攔沙壩的壩軸線，位于下水庫(kù)進(jìn)出水口上游直線距離約1.65 km處，壩型為復(fù)合土工膜防滲心墻土石壩，壩頂高程為1 066.0 m，最大壩高23.5 m，壩頂長(zhǎng)度548 m，壩頂寬度8.0 m，上下游壩坡均為1∶2.2。壩體填筑分區(qū)從上游至下游依次分為：大塊石護(hù)坡、堆石料、過(guò)渡料、細(xì)沙保護(hù)層、復(fù)合土工膜、細(xì)沙保護(hù)層、過(guò)渡料、堆石料、大塊石護(hù)坡。

其中壩體防滲采用PE復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜底部和周邊與攔沙壩基座混凝土錨固連接，頂部與攔沙壩防浪墻錨固連接。復(fù)合土工膜兩側(cè)各采用細(xì)沙作為保護(hù)層進(jìn)行防護(hù)，寬度2.5 m，細(xì)沙外側(cè)與過(guò)渡料相接。

2 主要設(shè)計(jì)要求

2.1 復(fù)合土工膜設(shè)計(jì)要求

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，攔沙壩復(fù)合土工膜主要要求如下：

復(fù)合土工膜主膜無(wú)裂口，針眼，主膜與無(wú)紡布粘合較好，無(wú)脫離或起皺，物理性能應(yīng)滿足《土工合成材料 聚乙烯土工膜》(GB/T 17643-2011)和《土工合同材料非織造布復(fù)合土工膜》(GB/T 17642-2008)的要求，復(fù)合土工膜的施工、搭接、檢測(cè)、驗(yàn)收應(yīng)滿足攔沙庫(kù)攔沙壩壩體填筑施工技術(shù)的要求及《水電工程土工膜防滲技術(shù)規(guī)范》(NB/T35027-2014)

2.2 復(fù)合土工膜施工要求

復(fù)合土工膜宜在5 ℃以上，風(fēng)力小于5級(jí)的無(wú)雨、無(wú)雪、無(wú)沙塵的天氣進(jìn)行，在特殊環(huán)境施工時(shí)，要進(jìn)行工藝試驗(yàn)，并采取有效的防護(hù)措施。在采用焊接時(shí)，接縫焊接強(qiáng)度應(yīng)不小于母材強(qiáng)度的85%。復(fù)合土工膜兩側(cè)保護(hù)的細(xì)沙需采用級(jí)配良好的人工砂，細(xì)度模數(shù)為2.4～2.8，飽和面干含水率宜不超過(guò)6%。

復(fù)合土工膜連接采用熱熔焊接和縫接，下、上層無(wú)紡布采用縫合連接，中層膜采用熱熔焊接。無(wú)紡布縫接用手提式封包機(jī)、用尼龍線進(jìn)行雙道縫接，搭接寬度10 cm。復(fù)合土工膜膜與膜連接采用雙縫熱熔焊接，焊接工具采用雙縫熱熔焊機(jī)；局部焊不到的地方或孔洞、缺陷處，則采用熱風(fēng)焊槍補(bǔ)焊。

3 主要施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 原材料

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)合土工膜要進(jìn)行外觀交貨檢查和物理力學(xué)指標(biāo)復(fù)檢，外觀上不允許有針眼、疵點(diǎn)和厚薄不均勻，土工布不允許有裂口、孔洞、裂紋或退化變質(zhì)等現(xiàn)象，復(fù)檢結(jié)果要符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

復(fù)合土工膜進(jìn)場(chǎng)后先集中堆存在溢洪道鋼筋加工廠內(nèi)，堆放部位應(yīng)選擇在干燥的混凝土地面，底部用方木架起，防止底部受地面堅(jiān)硬物體或石子扎傷復(fù)膜的表面。上部用三防帆布覆蓋，以防止氧化。與混凝土基座連接材料根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙數(shù)量和規(guī)格進(jìn)行采購(gòu)，并將材料合格證明等提交給監(jiān)理工程師審核后使用。

3.1.2 人員培訓(xùn)

復(fù)合土工膜正式施工前必須對(duì)參與施工的管理人員進(jìn)行交底，使其明確設(shè)計(jì)技術(shù)要求，施工方法，試驗(yàn)檢測(cè)方法，施工質(zhì)量及安全注意事項(xiàng)等，對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行技能培訓(xùn)，使其掌握設(shè)備性能、使用方式、操作要領(lǐng)，明確質(zhì)量安全要求，施工注意事項(xiàng)等。

3.1.3 工藝試驗(yàn)

復(fù)合土工膜正式施工前進(jìn)行工藝試驗(yàn)，根據(jù)工藝試驗(yàn)成果報(bào)送施工參數(shù)給監(jiān)理工程師，待審核批復(fù)后根據(jù)批復(fù)的施工參數(shù)進(jìn)行施工。

3.2 復(fù)合土工膜運(yùn)輸

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)采用裝載機(jī)將復(fù)合土工膜卷材轉(zhuǎn)運(yùn)至攤鋪部位旁。運(yùn)輸復(fù)合土工膜時(shí)應(yīng)人工裝卸，禁止直接用裝載機(jī)卸料，施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)合土工膜應(yīng)沿著細(xì)沙條帶擺放，禁止放置在過(guò)渡料上。

3.3 復(fù)合土工膜攤鋪

(1)復(fù)合土工膜攤鋪前應(yīng)根據(jù)軸線長(zhǎng)度和卷材長(zhǎng)度，繪制攤鋪圖，標(biāo)記焊縫及編號(hào)。

復(fù)合土工膜攤鋪按焊接順序進(jìn)行，攤鋪一塊焊接一塊。復(fù)合土工膜鋪設(shè)施工要沿壩軸線方向攤鋪，每卷長(zhǎng)度50 m，攤鋪?lái)毑捎萌斯みM(jìn)行，要沿壩軸線方向從左岸至右岸或從右岸向左岸將復(fù)合土工膜依次展開(kāi)，然后再用人工將復(fù)合土工膜沿幅寬方向卷起，放置并采取壓重固定措施(采用沙袋)。

(2)在復(fù)合土工膜攤鋪時(shí)，應(yīng)將兩卷復(fù)合土工膜之間的接頭與上層復(fù)合土工膜的接頭錯(cuò)開(kāi)，形成“T”形接頭，不得成“十”字型形接頭。鋪設(shè)復(fù)合土工膜時(shí)應(yīng)適當(dāng)放松，并避免人為的硬折和損傷。兩卷復(fù)合土工膜的接口處至少要搭接重疊10 cm。復(fù)合土工膜與基座連接的拐角處，應(yīng)注意適當(dāng)裁剪，以保證其與周邊妥善聯(lián)接，且與上層膜的邊緣平行。

(3)在鋪膜過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查膜的外觀有無(wú)破損、麻點(diǎn)、孔眼等缺陷。發(fā)現(xiàn)膜面有孔眼等缺陷或損傷，應(yīng)及時(shí)用新鮮母材修補(bǔ)，補(bǔ)疤每邊應(yīng)超過(guò)破損部位10～20 cm。

(4)細(xì)部增強(qiáng)處理：基座折角處的陰陽(yáng)角時(shí)應(yīng)做加強(qiáng)處理，陽(yáng)角在底部劃開(kāi)，用一塊半徑不小于0.5 m復(fù)合土工膜搭接焊接；陰角底部劃開(kāi)處將劃開(kāi)的兩部分重合焊接，然后用另一塊半徑不小于0.5 m復(fù)合土工膜進(jìn)行加強(qiáng)。

3.4 復(fù)合土工膜的焊接

3.4.1 焊接設(shè)備

復(fù)合土工膜水平縫和垂直縫連接采用雙縫熱熔焊接，焊接機(jī)采用廠家提供的萊斯特800土工膜焊接機(jī)，該機(jī)器采用熱楔式結(jié)構(gòu)，溫度控制部分采用自動(dòng)恒溫PID控制，控制精度高，溫度波動(dòng)就小。速度控制部分采用脈寬調(diào)制(PWM)自動(dòng)穩(wěn)壓穩(wěn)速電路，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸出力矩大，行走平穩(wěn)，能在爬坡、垂直爬行及路面負(fù)載發(fā)生變化時(shí)保持速度穩(wěn)定。其主要參數(shù)為：

輸入電壓220 V、頻率50 Hz、搭接寬度10 cm,功率800 W，焊接速度0.5～5 m/min，加熱溫度0～450 ℃，焊接材料厚度0.2～2.0 mm，焊接寬度12.5 mm×2條，中間空腔12 mm，整機(jī)重量5.0 kg、絕緣等級(jí)II類。

局部焊不到的地方或孔洞、缺陷處，則采用DSH-XA/C熱風(fēng)焊槍焊接，設(shè)備參數(shù)為：輸入電壓220 V、頻率50/60 Hz，功率1 500 W，空氣流量max230 L/min，溫度范圍30～700 ℃，整機(jī)重量1.2 kg。

3.4.2 焊接參數(shù)

根據(jù)前期現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝試驗(yàn)，當(dāng)溫度處于23～33 ℃范圍內(nèi)復(fù)合土工膜焊接參數(shù)宜采用II檔焊接速度(0.8 M/min)，焊接溫度270±15 ℃；III檔速度1 M/min，焊接溫度300±15 ℃，IV檔1.2 M/min，330±15 ℃，在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)時(shí)，實(shí)際焊接溫度，焊接速度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行微調(diào)。

3.4.3 水平縫焊接

水平縫焊接采用雙縫熱熔焊接，施工方法如下：

(1)在復(fù)合土工膜側(cè)50 cm處鋪設(shè)3 cm厚30 cm寬木板，作為爬焊機(jī)施焊平臺(tái)。將已施工的復(fù)合土工膜邊緣展開(kāi)，剝離土工布，將焊接面情理潔凈，放置在木板上。然后將需焊接加長(zhǎng)的復(fù)合土工膜搭接在其上，搭接寬度大于10 cm。雨后焊接時(shí)，應(yīng)在細(xì)沙表面鋪設(shè)防雨布，隔離細(xì)沙內(nèi)蒸發(fā)的水汽，再鋪設(shè)木板。

(2)將焊接電源及電纜線理順，放置在另一側(cè)。并連接通電測(cè)試焊接設(shè)備狀況。

(3)檢查復(fù)合土工膜邊緣的土工布剝離情況，以及焊接面的清潔度、干燥度，做好焊接面的清潔干燥工作，焊縫搭接面不得有污垢、沙土、積水(包括露水)等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)存在。工膜表面焊縫搭接處200 mm左右范圍內(nèi)的膜面，要用濕抹布擦掉灰塵、污物，用干凈紗布擦拭干凈，使這部分保持清潔、干燥，且應(yīng)使膜平行對(duì)正。

(4)測(cè)量環(huán)境溫度，調(diào)試焊接設(shè)備，并將設(shè)備加熱至焊接溫度，然后，取300×600 mm的小塊膜進(jìn)行試焊，目測(cè)檢查焊縫質(zhì)量有無(wú)異常，并進(jìn)行手撕剝離試驗(yàn)，確定施焊溫度(最終確定的最終施焊溫度在批復(fù)的溫度范圍之內(nèi))。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度、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，一般每天每臺(tái)不少于兩次，一次在正式作業(yè)前，一次在中班，試驗(yàn)性焊接是與生產(chǎn)性焊接相同的表面和環(huán)境條件下進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)剝離試驗(yàn)合格后，用已調(diào)節(jié)好的工作狀態(tài)進(jìn)行正式焊接。只有通過(guò)試驗(yàn)性剝離焊接，才能進(jìn)行生產(chǎn)性焊接，焊接時(shí)要將機(jī)頭對(duì)正接縫，不得焊偏，不允許滑焊、漏焊、跳焊、超量焊。

(5)開(kāi)機(jī)后，仔細(xì)觀察批示儀表顯示的溫升情況，使設(shè)備充分預(yù)熱，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)順利自行。遇害到特殊故障時(shí)，應(yīng)及時(shí)停機(jī)，避免將膜燙壞。

(6)焊接過(guò)程中，應(yīng)設(shè)置專人負(fù)責(zé)保持復(fù)合土工膜穩(wěn)定，防止風(fēng)吹造成復(fù)合土工膜移位。焊縫前方設(shè)置2個(gè)專人負(fù)責(zé)縫間清潔度檢查和焊縫搭接寬度，焊機(jī)后方設(shè)置2～3人交替跟隨焊縫負(fù)責(zé)復(fù)合土工膜穩(wěn)定，待焊縫溫度降至常溫后方可撤離。

3.4.4 垂直縫焊接

垂直縫焊主要為每卷復(fù)合土工膜接頭焊接，每次施焊垂直縫焊接長(zhǎng)度6 m。垂直縫焊接采用雙縫熱熔焊接，焊接方法于水平縫焊接相同，但在焊接過(guò)程中應(yīng)在兩側(cè)配置3-5人，將復(fù)合土工膜焊縫兩側(cè)5 m的土工膜展開(kāi)固定，保證焊縫平整，直至焊縫至常溫后方可將焊接過(guò)的復(fù)合土工膜沿幅寬方向卷起。橫向焊接完成后，在“T”形接頭處焊接方形300×300 mm補(bǔ)丁，對(duì)接頭進(jìn)行加強(qiáng)焊接。

3.4.5 修補(bǔ)焊接

修補(bǔ)焊接采用熱熔焊接，主要采用擠壓焊。對(duì)于復(fù)合土工膜施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的針眼、孔洞、刺破處、膜面嚴(yán)重?fù)p傷處、取樣處、“T”交叉處、皺折處以及其它各種因素造成的缺損部位，均采用加蓋補(bǔ)丁方法來(lái)修補(bǔ)。修補(bǔ)采用同樣材質(zhì)的復(fù)合土工膜，用熱風(fēng)槍加熱修復(fù)部位，從起焊點(diǎn)一側(cè)向?qū)?cè)焊接，邊焊接邊擠壓，使修補(bǔ)材料與原材成為一個(gè)整體。擠壓焊接時(shí)，作業(yè)人員應(yīng)穿戴隔熱手套。針對(duì)不同部位，補(bǔ)疤焊接分別采用不同的補(bǔ)丁，具體如下：

(1)對(duì)針眼、孔洞等缺陷，加蓋補(bǔ)丁邊每邊應(yīng)超過(guò)破損部位10～20 cm。

(2)當(dāng)復(fù)合土工膜搭接處出現(xiàn)在皺折時(shí)，應(yīng)去掉皺折。若皺折消除大于10 cm時(shí)應(yīng)采用圓形或橢圓補(bǔ)丁，補(bǔ)丁大小應(yīng)超出切口周邊15 cm。

(3)在“T”形接頭處要加一塊切角的方形300×300 mm補(bǔ)丁，補(bǔ)丁的直角應(yīng)修圓，補(bǔ)丁邊距缺陷處不小于10～20 cm。

每道焊縫焊接完成后，需對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查：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(wú)燙傷、氣泡、虛焊漏點(diǎn)。復(fù)合土工膜焊接施工及質(zhì)量檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的缺陷均應(yīng)用油漆筆進(jìn)行標(biāo)注編號(hào)，并根據(jù)缺陷類型進(jìn)行逐一修復(fù)記錄。

3.5 復(fù)合土工膜縫接施工

復(fù)合土工膜焊接結(jié)束，焊接質(zhì)量經(jīng)檢查合格，所有孔洞及缺陷處理完畢，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格，才能進(jìn)行土工布縫接施工。土工布縫接時(shí)先將復(fù)合土工膜打開(kāi)放平，四周松緊程度要保持一致，將兩面復(fù)合土工膜的土工布的邊緣豎起拉緊并折疊一起后，再用手提縫紉機(jī)采用尼龍線雙道縫合。

4 結(jié) 語(yǔ)

河北豐寧抽水蓄能電站下水庫(kù)工程攔沙壩壩體復(fù)合土工膜施工過(guò)程中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了工藝性試驗(yàn)成果。并根據(jù)工藝試驗(yàn)成果，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，壩體復(fù)合土工膜施工質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，確保了攔沙壩壩體防滲質(zhì)量，為其它類似工程施工提供了一定的參考作用。