田湾河流域梯级 水电站仁宗海大坝

田湾河流域梯级 水电站仁宗海大坝

复合土工膜对大坝渗漏补强处理的应用研究

刘半柱 王涛 蒋志勇

中国水电基础局有限公司,四川 成都 610213

【摘要】田湾河流域梯级水电站仁宗海堆石坝采用复合土工膜防渗经过10年后出现了复合土工膜破损、接缝及接头渗流等迹象，承建单位采用复合土工膜封闭进行加强防渗处理。针对防渗墙顶部即将复合土工膜一端锚固在防渗墙顶部，沿趾板表面布置，再与坝面老复合土工膜进行焊（粘）接，形成封闭的加强防渗体系；针对岸坡部位，对接头进行加强防渗处理，并对破损的复合土工膜进行重新铺筑加强处理。采用复合土工膜补强防渗处理后，大坝渗漏量有一定程度减少。

【关键词】田湾河水电站;仁宗海大坝;复合土工膜;渗漏补强处理;应用研究

1 工程概况

田湾河流域梯级水电站仁宗海水库电站位于四川省康定县境内的大渡河支流田湾河的上游，是田湾河流域梯级开发的龙头水库电站，主要开发任务为发电，无供水、灌溉、防洪等综合利用要求。仁宗海水库电站水库总库容为1.12亿m³。仁宗海大坝为复合土工膜防渗堆石坝，坝顶高程2934.00m，最大坝高56m。

仁宗海大坝沿防渗墙顶部存在渗漏迹象，拟采用复合土工膜封闭进行加强防渗处理，即将复合土工膜一端锚固在防渗墙顶部，沿趾板表面布置，再与坝面复合土工膜进行焊（粘）接，形成封闭的加强防渗体系。大坝左、右岸岸坡部位复合土工膜与趾板连接部位出现明显的程度不同的塌陷，左岸最大错台达30cm，渗漏迹象明显，为形成封闭的防渗体系，拟对左、右岸全部接头进行加强防渗处理，并对左岸一定范围内破损的复合土工膜进行重新铺筑加强处理。

2 施工程序及工艺流程

2.1施工程序

复合土工膜施工程序为：土工膜焊（粘）接试验→基础清洗及原复合土工膜破洞修复→下陷部位C5混凝土找平→复合土工膜铺设→端头锚固→锚固端保护层混凝土施工→土工膜焊接→新铺复合土工膜与原土工膜粘接→土工膜接缝检查→接缝缺陷修补→土工膜修补检查→接缝验收→挤压焊机封新老复合土工膜粘接缝→上层土工布接缝处理→上层土工席垫铺设。

2.2 土工膜焊（粘）接试验

（1）土工膜焊接试验

土工膜焊接试验分为新土工膜与新土工膜的焊接试验、新土工膜与旧土工膜的焊接试验。

（2）土工膜粘接试验

土工膜粘接试验分为新土工膜与新土工膜的粘接试验、新旧土工膜的粘接试验。

通过复合土工膜搭接试验后得出：新旧复合土工膜搭接采用焊接效果不佳，且会破坏原复合土工膜，但粘接效果很好；新复合土工膜与新土工膜搭接采用焊接效果较好。

通过现场试验后确定施工方案为：新旧复合土工膜搭接采用复合土工膜专用胶KS胶进行粘接，粘接宽度应不小于20cm；新复合土工膜与新复合土工膜搭接采用焊机进行焊接，焊缝双缝宽度采用2X10mm。膜间形成的节点应为“T”形，不做成十字形。接缝处强度不低于母材的85%。

2.3 原复合土工膜破洞修复

复合土工膜破洞修复按照工程设计通知要求进行施工：检查复合土工膜的外观质量，记录并修补已发现的机械损伤和生产创伤、孔洞、折损等缺陷。复合土工膜破损修复施工程序为：破损区域清洗、清理→土工布清除→土工膜擦拭、晾干→土工膜粘接（土工膜挤压焊）→土工膜接缝检查→接缝缺陷修补→土工膜修补检查→接缝验收。

大的孔洞部位及集中的小孔洞部位采用土工膜粘接的方法进行修补，土工膜粘接前大孔洞下部空洞部分用混凝土补平。土工膜母材缺陷修补采用复合土工膜专用胶KS胶进行粘接，补丁修补采用与主膜同材质的土工膜，接缝在2h内不得承受任何拉力。

零散的小缺陷部位采用土工膜挤压焊进行修补，设备采用挤压焊机。

2.4 复合土工膜锚固

土工膜与混凝土的连接方式及锚固长度应符合施工图纸的要求，复合土工膜与混凝土的连接施工程序如下：

建筑物伸缩缝清理→伸缩缝灌填封边剂→混凝土台面打磨→混凝土台面清理→刷防渗底胶两道→覆盖三元乙丙复合橡胶垫片→刷防渗底胶两道→粘贴土工膜（剥离土工布）→刷防渗底胶两道→氯丁橡胶垫片→封边剂封边→锚固螺栓钻孔→清孔→不锈钢螺栓锚固剂灌注→不锈钢螺栓安装→扁钢安装→弹簧垫片安装→不锈钢螺母安装压固扁钢。具体施工程序按照图1进行。

图1 复合土工膜锚固施工流程及施工工艺

2.5 复合土工膜焊接

（1）新土工膜与新土工膜现场焊接采取以下步骤：

1、焊接前先撕去土工膜的土工布。用干净纱布擦拭焊缝搭接处，做到无水、无尘、无垢；土工膜应平行对正，适量搭接。

2、根据当时当地气候条件，调节焊接设备至最佳工作状态。

3、在调节好的工作状态下，做小样焊接试验；试焊接lm长的土工膜样品。

4、采用现场撕拉检验试样，焊缝不被撕拉破坏、母材被撕裂认为合格。

5、现场撕拉试验合格后，用已调节好工作状态的热合机逐幅进行正式焊接。

6、用挤压焊接机进行T字型结点补疤和特殊结点的焊接。

（2）新土工膜与新土工膜现场焊接注意事项：

1、根据气温和材料性能，随时调整和控制焊机工作温度、速度，焊机工作温度应为180～200℃。

2、焊缝处土工膜应熔结为一个整体，不得出现虚焊、漏焊或超量焊。

3、出现虚焊、漏焊时必须切开焊缝，使用热熔挤压机对切开损伤部位用大于破损直径一倍以上的母材补焊。

4、焊缝双缝宽度宜采用2X10mm。

5、横向焊缝间错位尺寸应大于或等于500mm。

5、T字形接头宜采用母材补疤，补疤尺寸可为300mmX300mm。疤的直角应修圆。

6、焊接中，必须及时将已发现破损的土工膜裁掉，并用热熔挤压法焊牢。

7、连接的两层土工膜必须搭接平展、舒缓。

2.6 复合土工膜粘接

新土工膜与旧土工膜的粘接采用复合土工膜专用胶KS胶进行粘接，粘接宽度为20cm，土工膜粘接后对土工膜接缝进行检查。由于大坝土工膜修补施工期间连日降雨，为避免坝面渗水及后续承压水对新旧土工粘接部位的破坏，采用挤压焊机对新旧土工粘接缝进行封闭。

（1）KS胶的熬制、涂抹及土工膜粘接应符合以下要求：

1、KS胶现场加热熔化时，选用直径20~30cm左右的不锈钢锅为宜；

2、加热过程中边加热边搅动，温度不宜过高，以不冒烟为准，温度过高会造成胶氧化分解，影响胶粘剂的性能；

3、施工时使用专用涂胶工具-金属辊子（实心、直径以40mm为宜、长度由粘宽而定）；

4、粘接时，辊子置于胶中，加热至与胶相同的温度，同时锅中斜置一比辊子稍宽的木板，当辊子从锅中取出时，在木板上滚动，控制辊子上的蘸胶量，一方面可以保证涂胶均匀，另一方面避免胶流出浪费；

5、涂胶间歇，辊子始终置于热胶中，还可以用木把金属片刮板涂胶；

6、分别在两粘接面上涂胶，膜与膜之间的粘接宽度不小于20cm，涂抹均匀，涂胶之后应立即加压粘合，使两粘接面充分结合紧密，现场可通过滚轮碾压或橡皮锤敲击粘接面等加压方式加压；

7、气温较低时，每次涂胶长度最好不超过40cm，操作快速；

8、若基础不平整，接缝下可衬垫一宽35cm左右可移动的五合板。

（2）新老土工膜的粘接部位采用挤压焊机封缝效果图详见图2。

图2 新老土工膜的粘接部位采用挤压焊机封缝

2.7 复合土工膜接缝质量检测

（1）接缝质量检测应随施工进度同步进行。所有接缝、T 形接头、修补部位和锚固质量应采用目测法、充气法、真空法、抽样法、电火花法和压力箱法进行质量检测。检测设备可采用气压式检测仪、真空检测罩、压力箱、拉伸仪、电火花金属刷。

（2）接缝质量检测方法应符合下列要求：

1）目测法。所有接缝应采用目测法检查，检查接缝是否漏焊（粘），拼接是否清晰、均匀，是否有烫损、褶皱、夹渣、气泡、漏点、熔点或焊缝跑边。接缝及检测出的质量缺陷或有怀疑的部位均应进行定位测绘和标记，并分别编号、详细记录。

2）充气法。所有双道焊缝采用充气正压检测。双缝充气长度为30m~60m，充气压力根据膜厚宜控制在0.1MPa~0.25MPa、保压lmin~5min。压力无下降，表明焊缝检漏合格。

3）真空法。所有T 形接头、缺陷修补部位及新、旧土工膜粘接部位采用真空法进行检测，抽真空至负压0.02MPa~0.03MPa，静观30s，负压无明显下降，接缝部位密封液不起泡即为合格。

4）电火花法。对所有单焊缝可采用电火花检测。焊缝检测时，以检测仪金属刷之间不发生火花为合格。

5）抽样法。抽样法进行室内拉伸试验。试验时，每1000m2~2000m2 取一现场接缝试样进行拉伸试验，以接缝强度不小于母材强度的85%为合格。

6）压力箱法。锚固结构采用压力箱进行渗漏检测，每25m 长抽样检测一次。压力箱加水加压至1MPa，稳定压力达到lmin~5min，水压未降低则判定质量合格。

（3）检测完毕，应对检测时所做的充气打压穿孔用挤压焊接法修补。

（4）检测过程及结果应详细记录并标识在施工图上，且在土工膜检测部位醒目标识。

（5）接缝质量检测合格率应为100%，检测结果不合格，应按要求处理，并对处理部位进行复检。

3 施工难点及应对措施

3.1 施工难点

由于大坝复合土工膜修补施工期间连日降雨，防渗墙顶施工平台积水较多，防渗墙顶为湿润状态时防渗底胶、封边剂与橡胶垫片、混凝土的粘结力降低较多，影响防渗墙与土工膜锚固结构施工，在施工过程中发现防渗墙顶部土工膜锚固后未涂封边剂前锚固部位密封效果欠佳。

3.2应对措施

为降低锚固接头的渗漏风险，经研究决定：对防渗墙与土工膜锚固结构外增加混凝土保护层。锚固端保护层混凝土施工参照工程设计通知进行。新增混凝土保护层混凝土结构图见图3。

图3 新增混凝土保护层结构详图

4 结束语

复合土工膜防渗堆石坝若干年后均会出现复合土工膜破损、接缝及接头渗流等迹象。经过田湾河流域梯级水电站仁宗海大坝复合土工膜对大坝渗漏补强处理后，大坝渗漏量有一定程度减少。为此类项目施工提供以下几方面的参考：

（1）破损土工膜大的孔洞部位及集中的小孔洞部位可采取粘接的方式进行修补，修补材料可使用复合土工膜专用胶KS胶进行粘接，补丁采用与主膜同材质的土工膜；破损土工膜零散的小缺陷部位采用挤压焊机进行修补。

（2）新旧土工膜搭接采用复合土工膜专用胶KS胶进行粘接，粘接宽度应不小于20cm；新土工膜与新土工膜搭接采用焊机进行焊接，焊缝双缝宽度采用2X10mm。膜间形成的节点应为“T”形，不做成十字形。接缝处强度不低于母材的85%。

（3）土工膜修补施工期间因施工条件恶劣导致的防渗墙与土工膜锚固结构施工效果欠佳，可通过在防渗墙与土工膜锚固结构外增加混凝土保护层得到有效解决。

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