復(fù)合土工膜在滹沱河濕地公園人工湖中的應(yīng)用

劉紅文

(山西省代縣滹沱河濕地公園服務(wù)中心，山西 忻州 034200)

1 工程概況

代縣滹沱河濕地公園人工湖項(xiàng)目，位于滹沱河北岸代縣城區(qū)段濕地公園內(nèi)?？傉嫉孛娣e64000m2，總蓄水量80000m3，工程概算投資2386.5萬元，是代縣年度重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。是縣城居民休閑、娛樂、親水、親近大自然的最佳公共場所，具有極高的社會人文效益。由拱橋工程、木棧道工程、人工湖蓄水區(qū)(深水區(qū)、淺水區(qū))工程三部分組成。工程地質(zhì)助察資料顯示，工程區(qū)地處御河河床及漫灘部位，上部地基土層巖性為粗砂、圓礫等，厚度22-24m，屬中等強(qiáng)透水地層。除局部有厚度不一的黏性土透鏡體外，基本沒有分布連續(xù)和穩(wěn)定的隔水層或相對隔水層，行洪區(qū)、蓄水區(qū)、橡膠壩基及堤基均存在滲漏問題。

人工景觀湖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：①岸墻采用：3m長?100-150松木樁，間距0.6m(橫向)×0.7m(縱向)布置+1m厚拋塊石+10cm厚C15混凝土墊層+M7.5漿砌塊石(2.8m高，底寬1.9m，頂寬0.6m)+0.3×0.7×0.6m花崗巖料石壓頂。②湖底采用：0.5m厚天然砂礫+10cm厚C15混凝土+3布2膜復(fù)合土工膜+20cm厚1∶3水泥砂漿找平層+20cm厚防凍抗?jié)B鋼筋混凝土(防凍等級F100,P4.抗?jié)B等級S6。內(nèi)配鋼筋φ8@200)。淺水區(qū)上面另加鋪?zhàn)匀簧咽粚?，粒?0-200,20cm厚。湖底每隔10×10m做一道伸縮縫，縫寬2cm，內(nèi)填高密度聚乙烯閉孔板，并用3cm厚密封膏封口。

2 復(fù)合土工膜選型

在人工景觀湖復(fù)合土工膜防滲施工中，防滲材料選型至關(guān)重要，在防滲施工方案規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需綜合考慮人工景觀湖蓄水深度、土壤滲透系數(shù)、施工材料摩擦系數(shù)、工程造價(jià)等因素。選用2布1膜復(fù)合土工布，規(guī)格為SN2/PE-16-400-0.35。物理力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)符合下列規(guī)定：密度≥750g/m2，破壞拉應(yīng)力≥12MPa,斷裂伸長率≥300%，彈性模量在5攝氏度時≥70MPa，抗凍性(脆性溫度)≥-60℃,聯(lián)結(jié)強(qiáng)度應(yīng)大于母材強(qiáng)度，撕裂強(qiáng)度應(yīng)在1.05MPa水壓下48h不滲水，滲透系數(shù)應(yīng)<10-11cm/s.復(fù)合土工膜原材料包括聚乙烯以及聚氯乙烯，在施工材料選擇方面，需綜合考慮以下3點(diǎn)：①力學(xué)特性。復(fù)合土工膜的重要作用是防滲，因此，在選擇復(fù)合土工膜時，無需考慮其抗拉伸強(qiáng)度。②整體性。在復(fù)合土工膜施工中，需采用單幅鋪設(shè)施工方式，然后再連接成為防滲膜體整體結(jié)構(gòu)，如果采用PE膜，需采用加熱熔合連接方式[1]。③經(jīng)濟(jì)性。對于不同復(fù)合土工膜施工材料的比重、單位價(jià)格、幅寬等進(jìn)行比較分析，與單一膜相比，復(fù)合膜的力學(xué)性、防滲性能以及強(qiáng)度等級比較高，在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效適應(yīng)重物局部荷載所造成的沖擊作用，同時還可發(fā)揮良好的反濾排水性能。

3 代縣滹沱河濕地公園人工湖防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)依次為防護(hù)層、上墊層、防滲層、下墊層和支持層。本工程地基土為中粗秒，清淤調(diào)坡后，機(jī)械平整碾壓，達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)后，即可作為復(fù)合土工膜的下墊層和支持層。上墊層在不同的部位作不同的處理:在行洪區(qū)，上墊層采用平均厚度30m的黏性土料壓實(shí)，然后分塊現(xiàn)澆10cm厚的鋼筋混凝土板作為防護(hù)層，同時，也兼作行洪道的襯砌板；在蓄水區(qū)，上墊層采用平均厚度60cm的黏性土料，分層壓實(shí)，然后在其上砌筑40cm厚的鉛絲籠作為防護(hù)層。蓄水區(qū)段的復(fù)合土工膜與各橡膠壩底板下的復(fù)合土工膜牢固連接，以形成完全封閉的防滲結(jié)構(gòu)層[2]。

4 代縣滹沱河濕地公園人工湖復(fù)合土工膜施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 復(fù)合土工膜檢測

在人工景觀湖復(fù)合土工膜施工進(jìn)場前，送到太原理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測，全部指標(biāo)合格后才能進(jìn)場使用。在現(xiàn)場施工時還要求對復(fù)合土工膜進(jìn)行現(xiàn)場檢測，常用檢測方法如下：①目測法。對復(fù)合土工膜進(jìn)行仔細(xì)觀察，判斷接縫位置是否有燙損，表面是否有褶皺，焊接位置是否均勻等。②充氣法。封堵雙道焊縫的兩端，然后插入氣針，對真空表持續(xù)觀察0.5min，判斷氣壓。

4.2 鋪設(shè)

在復(fù)合土工膜鋪設(shè)施工中，要求采用自上而下的鋪設(shè)施工方式。在復(fù)合土工膜鋪設(shè)施工前，需準(zhǔn)備與復(fù)合土工膜幅寬相同的木板，并將其鋪設(shè)在開挖基面上。在復(fù)合土工膜鋪設(shè)施工過程中，在坡頂組織4名施工人員拉住復(fù)合土工膜，在鋪設(shè)位置左右兩側(cè)，分別安排一名施工人員扶住復(fù)合土工膜，在坡面上緩慢鋪開復(fù)合土工膜。在相鄰兩幅復(fù)合土工膜搭設(shè)方面，應(yīng)注意將接縫寬度控制在150-200mm之間[3]。

在進(jìn)行復(fù)合土工膜切割處理前，應(yīng)根據(jù)鋪設(shè)位置尺寸要求，對復(fù)合土工膜進(jìn)行裁剪，并做好明確標(biāo)記，在鋪設(shè)施工中，根據(jù)順序進(jìn)行攤鋪施工，盡量減少焊接縫，同時還可節(jié)約施工材料。在對拐彎角以及復(fù)雜地形位置進(jìn)行鋪設(shè)施工時，應(yīng)注意盡量減少接縫長度。在實(shí)際施工中，如果斜坡坡率在1∶5以上，則對于坡頂以下1.5m范圍，需要設(shè)置焊接縫。在復(fù)合土工膜攤鋪施工中，必須嚴(yán)格控制平整度，保證充分拉緊，避免出現(xiàn)褶皺。為了避免氣候環(huán)境因素對復(fù)合土工膜攤鋪施工質(zhì)量造成不良影響，應(yīng)預(yù)留一定裕量，避免復(fù)合土工膜發(fā)生伸縮變形。

4.3 拼接

在相鄰復(fù)合土工膜搭接施工中，首先揭開接頭位置土工布，對下層相鄰?fù)凉げ歼M(jìn)行縫合連接，對兩幅膜焊接邊緣進(jìn)行調(diào)整，搭接寬度為150mm。在中間層復(fù)合土工膜焊接完成后，對焊接施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查合格后即可縫合上層土工布。相鄰復(fù)合土工膜搭接效果如圖1所示。

圖1 復(fù)合土工膜搭接

4.4 焊接

在復(fù)合土工膜焊接施工中，常用焊接設(shè)備有兩種，即熱鍥焊接機(jī)以及擠壓焊條式焊接機(jī)，在本工程復(fù)合土工膜焊接施工中，采用擠壓焊條式焊接機(jī)。在焊接施工前，先清理雜物，在焊接完成后，對接縫位置灰塵、雜物進(jìn)行清理，保證焊接施工質(zhì)量。另外，在焊接施工前，還應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境溫度進(jìn)行試焊接，對焊接設(shè)備行走速度、溫度等進(jìn)行調(diào)整。對于焊機(jī)行走速度，需控制在1.50-2.50m/s之間，而對于焊接溫度，需控制在210℃-300℃之間。

在兩幅焊接施工中，在焊接縫下放，需墊長木塊，將其作為復(fù)合土工膜拼接作業(yè)平臺。對木板進(jìn)行全面檢查，保證木板表面光滑，避免刺破復(fù)合土工膜，為焊接施工質(zhì)量控制奠定基礎(chǔ)。如果復(fù)合土工膜焊接面有灰塵、水漬或者其他雜物，則應(yīng)采用小型電動機(jī)供氣清理，確保復(fù)合土工膜表面干凈平整。

在復(fù)合土工膜焊接施工中，對于焊接施工人員專業(yè)技能的要求比較高，要求焊接施工人員具備焊接操作證。在焊接施工過程中，對焊機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測分析，根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況對焊接速度和溫度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。對于焊接位置，應(yīng)注意避免潮濕、泥沙等，如果有雜物，則應(yīng)擦除干凈，然后再進(jìn)行焊接施工。在土工膜攤鋪施工中，如果需拼接加長，則首先需進(jìn)行橫向縫焊接，然后在進(jìn)行縱向縫焊接，對于相鄰兩幅復(fù)合土工膜，要求采用錯縫搭接施工方式。在焊縫控制方面，應(yīng)保證外觀清洗，避免有錯縫搭接、跳走等問題。如果焊縫位置有焊渣，則應(yīng)進(jìn)行打磨處理，保證焊接施工質(zhì)量。

4.5 土工膜缺陷修復(fù)

4.5.1 缺陷的確認(rèn)

在土工膜攤鋪完成后，采用目測檢查以及撕裂檢查方式，如果發(fā)現(xiàn)可疑缺陷部位，可采用真空檢測或者充氣檢測方式判斷缺陷，對施工不合格區(qū)域做好標(biāo)記，并采用復(fù)合土工膜進(jìn)行修復(fù)。

4.5.2 缺陷修復(fù)設(shè)備以及工藝

對于經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測實(shí)驗(yàn)確認(rèn)土工膜焊縫存在明顯缺陷的，可采用手持式塑料焊槍手持式半自動爬行熱合熔焊接機(jī)進(jìn)行修補(bǔ)。對于修補(bǔ)所用材料、設(shè)備和修補(bǔ)方案，均應(yīng)通過監(jiān)理工程師確認(rèn)，并在施工過程中實(shí)施旁站監(jiān)理。

4.5.3 孔洞修補(bǔ)工藝

對于破損部位復(fù)合土工膜，采用角磨機(jī)進(jìn)行適當(dāng)打磨處理，打磨范圍應(yīng)略大于缺陷范圍，并做好表面清理，保持干燥。采用土工膜砧結(jié)面用角磨機(jī)打毛，并進(jìn)行清理，然后再利用手持式半自動爬行熱合熔焊接機(jī)，將上下兩層復(fù)合土工膜進(jìn)行熱熔黏接。

4.5.4 土工膜焊縫虛焊漏焊修補(bǔ)工藝

如果虛焊漏焊長度在50mm以內(nèi)，則裁剪漏焊部位前后100mm長度范圍的上層雙焊縫搭接邊至焊縫黏結(jié)范圍，使用角磨機(jī)對焊料黏結(jié)范圍進(jìn)行打毛處理，并清理干凈，采用手持式塑料焊槍進(jìn)行修補(bǔ)，對于焊縫寬度，應(yīng)控制在20mm以上。如果虛焊漏焊長度在50mm以上，則裁剪漏焊部位前后120mm長度范圍的上層雙焊縫搭接邊至焊縫黏結(jié)范圍，采用孔洞修補(bǔ)工藝實(shí)時外貼土工膜修補(bǔ)。

4.5.5 土工膜接頭缺陷修補(bǔ)工藝

對于復(fù)合土工膜接頭部位，采用角磨機(jī)進(jìn)行適度打毛，打磨范圍應(yīng)略大于所需修補(bǔ)的土工膜，清理表面，并保持表面干燥，然后再利用手持式半自動爬行熱合熔焊接機(jī)，將上下兩層復(fù)合土工膜進(jìn)行熱熔黏接。

4.5.6 修復(fù)后的檢查

在復(fù)合土工膜攤鋪缺陷修復(fù)完成后，采用現(xiàn)場焊縫檢查方式進(jìn)行檢測，對檢測不合格部位進(jìn)行再次修復(fù)處理，直至檢測合格。

4.6 復(fù)合土工膜防護(hù)

復(fù)合土工膜在紫外線照射下容易老化，因此不能長時間暴露在陽光下。對此，在復(fù)合土工膜攤鋪施工中，可邊鋪邊壓保護(hù)層。對于土工膜焊接完成部分也應(yīng)做好防護(hù)管理，避免發(fā)生損傷、移位等問題。

5 復(fù)合土工膜施工質(zhì)量控制

5.1 焊縫質(zhì)量檢測

在人工景觀湖復(fù)合土工膜施工中，復(fù)合土工膜拼接施工質(zhì)量控制至關(guān)重要，焊接施工質(zhì)量容易受到氣候環(huán)境因素的影響，如果焊接溫度控制不當(dāng)，則會造成復(fù)合土工膜被燙損或者在焊接施工中發(fā)生虛焊的問題，對此，必須加強(qiáng)焊接施工質(zhì)量控制。根據(jù)施工現(xiàn)場焊接施工試驗(yàn)成果、氣候環(huán)境以及焊接面實(shí)際情況，對焊接施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在焊接過程以及焊接完成2h內(nèi)，焊接面不應(yīng)承受任何拉力，避免造成焊接面發(fā)生位移。在接縫焊接施工完成后，組織建立單位對焊接施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，對于檢測方式，可分非破壞性檢測和破壞性檢測兩種。其中，非破壞性檢測方式包括真空檢測法、電火花檢測法以及充氣檢測法，而破壞性檢測方式指的是對焊接強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測，可組織建設(shè)單位、監(jiān)理單位對施工現(xiàn)場進(jìn)行取樣，然后交由第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測分析。

5.2 施工常見問題及處理措施

①在接近水平區(qū)域內(nèi)，在復(fù)合土工膜施工中，容易發(fā)生鼓包質(zhì)量問題，防滲層以下土壤中的氣體會集中至鼓包中，因此，需及時排出氣體，一般可從頂部排出。②盡量減少復(fù)合土工膜接縫數(shù)量，尤其是壩坡上方水平接縫。③在保護(hù)層鋪設(shè)施工中，應(yīng)注意避免受到尖銳物影響而發(fā)生破壞，禁止施工人員或者車輛對防滲層造成破壞。④在防滲層施工中，要求妥善處理建筑與水位以下剛性體的接觸部位，如果處理不當(dāng)，則會造成水流通道，甚至引發(fā)管涌破壞問題。對此，需注意做好特殊處理，避免發(fā)生集中滲漏。⑤在現(xiàn)場施工材料運(yùn)輸方面，應(yīng)注意避免機(jī)械碰撞，并遠(yuǎn)離熱源，注意輕拿輕放，避免對復(fù)合土工布造成刺傷或者撞擊等。

6 結(jié) 語

綜上所述，文章以代縣滹沱河濕地公園人工湖為研究對象，對復(fù)合土工膜在人工景觀湖防滲施工中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。保證復(fù)合土工膜防滲的關(guān)鍵在于材料完整性以及鋪設(shè)嚴(yán)密性，在復(fù)合土工膜施工中，需做好基面整平處理，在焊接施工完成后，加強(qiáng)施工質(zhì)量檢測，如有損壞及時修補(bǔ)。在代縣滹沱河濕地公園人工湖蓄水后，沒有出現(xiàn)大面積滲漏管涌現(xiàn)象，防滲效果顯著。