谈复合土工膜在某水库工程中的施工方法

谈复合土工膜在某水库工程中的施工方法

秦卫桥

中国水利水电第十六工程局有限公司  福建福州  350000

摘要：复合土工膜是一种广泛应用于水库工程中的防渗材料，本工程中复合土工膜主要为用于水库大坝迎水面坝坡防渗的两布一膜和用于水库库盘防渗的一布一膜，土工膜为环保用光面高密度PE土工膜（膜厚0.7mm），土工布为短纤针刺非织造土工布（布重200g/m2），复合土工膜幅宽均为6m。复合土工膜铺设时预留伸缩余量和铺设完成后土工膜焊接质量检验是本工程中控制重点，本文通过对某水库工程中复合土工膜的优化施工工艺，保证了复合土工膜的各项设计技术要求，并在实际施工中得到了良好的效果，通过本文分析，对于类以项目复合土工膜的施工具有一定的参考与借鉴意义。

关键词：复合土工膜；防渗；伸缩余量

Abstract: Composite geomembrane is a kind of anti-seepage material widely used in reservoir engineering. In this project, the composite geomembrane is mainly composed of two fabrics and one membrane for the anti-seepage of the dam slope facing the water surface of the reservoir dam and one fabric and one membrane for the anti-seepage of the reservoir disk. The geomembrane is a smooth high-density PE geomembrane for environmental protection (with a thickness of 0.7mm), and the geotextile is a short-fiber needle-punched nonwoven geotextile (with a cloth weight of 200g/m2), and the width of the composite geomembrane is 6m. The key points in this project are to reserve the expansion allowance when laying composite geomembrane and to check the welding quality of geomembrane after laying. This paper has ensured the design technical requirements of composite geomembrane by optimizing the construction technology of composite geomembrane in a reservoir project, and achieved good results in actual construction. Through the analysis of this paper, it has certain reference and reference significance for the construction of composite geomembrane in similar projects.

Keywords: composite geomembrane; impermeable; Expansion margin

0 引言

本工程中复合膜是以非织造土工布为基材，以HDPE聚乙烯为膜材，经复合而成的非织造复合土工膜，土工布具有隔离、排水、加筋、防护等作用，土工膜具有柔韧性好、拉伸断裂强度高、防渗性能好等作用。复合土工膜防水技术具有成本低、施工工艺简单、设备小、施工速度快、防水性能好、大坝变形适应性强、耐腐蚀性强等优点。复合土工膜具有较高的强度和耐久性，能够承受水库工程中的各种力学和环境作用，如地震、风力、化学物质等。它的使用可以延长水库的使用寿命，减少维护和修复成本[1]。在水库大坝工程中，防渗漏是非常关键的部分，因此在进行水库大坝防渗应用中必须采取应用成熟和效果良好的技术措施，确保水库大坝工程安全运行[2]。

1工程概况

某水库位于某输水管线末端，由东西南北四个坝段围筑而成，坝顶总长3km，坝体为土工膜斜墙砂砾石均质坝，坝顶高程EL533.0m，最大坝高23m，坝顶宽6m，上游坝坡坡度为1:2.5，下游坝坡坡度为1:2.0。上游坝坡采用C30混凝土板护坡，护坡厚0.2m，分块尺寸3.0m×4.0m。上游混凝土板护坡坡脚为C30混凝土齿墙，齿墙断面呈梯形，底宽3.5m，顶宽4.7m，高1.2m，齿墙顶部高程EL509.42m。上游坝坡及齿墙底部均采用两布一膜防渗，坝体上游坝坡从下至上结构为：膜下砂浆垫层（厚30mm）+两布一膜（布重200g/m

2，膜厚0.7mm，布重200g/m2）+现浇混凝土板（厚200mm）。

库盘顶高程EL510.00m，库盘面积39.70万m2，全库盘采用土工膜防渗。库盘从下至上结构为：膜下细砂垫层（厚80mm）+土工布（200g/m2）+一布一膜（膜厚0.7mm）+膜上细砂垫层（厚80mm）+膜上砂砾石盖重（厚500mm）。

2复合土工膜施工方案优化

根据设计图纸要求，坝坡两布一膜及库盘一布一膜均要求5%的伸缩余量。坝坡两布一膜伸缩余量设计方案为膜下M10砂浆垫层上留槽的方式，施工过程中对坝坡两布一膜伸缩余量方案优化为：先在水库迎水面坝坡M10砂浆垫层上安装PE软管气囊，再从下往止铺设两布一膜，经现场工艺试验可达到设计要求的5%的伸缩余量。采用PE软管气囊方案代替砂浆垫层留槽上方案，避免了破坏膜下M10砂浆垫层的整体性，加快了施工进度，便于施工。

图1 坝坡两布一膜伸缩余量原设计方案（留槽）   图2 坝坡两布一膜伸缩余量优化方案（PE软管气囊）

库盘土工膜及一布一膜伸缩余量设计方案为12m×20m 方格砂预留伸缩余量进行现场试验；施工单位考虑到现场实际可操作性及节约业主投资，经与参建单位沟通最终确定取消砂垄预留伸缩余量的结构形式，优化为：采用 φ90PE 管铺设村于工膜及一布一膜下部按照 3m间距布设，可达到设计要求的 5%预留伸缩余量。采用φ90PE拔管方案代替传统的砂垄方案，φ90PE拔管可重复使用，可以有效地节约细砂材料和人工成本，加快了施工进度。

图3 库盘一布一膜伸缩余量原设计方案（砂垄）   图4 库盘一布一膜伸缩余量优化方案（φ90PE拔管）

3 坝坡两布一膜施工工艺

坝坡两布一膜施工工艺：施工准备→膜下砂浆垫层表面清理→PE软管气囊安装（用于预留伸缩余量）→两布一膜铺设→土工膜焊接（土工布缝接）→焊缝检测。

3.1 施工准备

（1）用RTK对上游坝坡进行测量放样，放出坝坡面板混凝土分缝边线、PE软管气囊安装位置。并用红油漆在砂浆面上作出标记。

（2）在坡顶两布一膜铺设的条带两侧各安装1台1t的电动葫芦用于牵引土工膜自下至上铺设，电动葫芦用1台ZL50装载机作为配重固定在坡顶上。

（3）PE软管制作：采购Φ63规格的PE软管（规格150m/卷），PE软管主要是制作成软管气囊，由于PE软管具有可热熔焊接的性能，在制作软管气囊时，采用热熔焊接的工艺，先将软管一端热熔焊接封口，再将封口弯折10cm后第二次热熔粘接，以尽量保证管口不漏气。在软管的另一端安装气嘴，并重复上述步骤，将气嘴与软管之间可靠熔接，防止漏气。软管两端头制作完成后，采用3m3/min电动空压机按软管额定压力的50%向管内充气，采用浸水检查的方式，检查是否漏气，如有漏气，用热熔的方式对漏气点补漏。漏气检查完后，放空管内余气，准备用于现场安装。检查合格的气囊用载重1.75t的小型货车运至水库坡顶，并用三防布覆盖，防止阳光照射。

（4）KS胶制备：用电磁炉将KS胶熔化备用。

（5）施工前将齿墙两布一膜覆盖的保温被揭开，清除两布一膜卷与膜下砂浆面之前的砂粒及杂物，检查齿墙两布一膜接头是否有破损、洞、折损等质量缺陷。

3.2 砂浆表面清理

在坡顶处布置1台3m3/min电动空压机，采用风洗的方式清除膜下砂浆表层杂物，浮渣等，采用人工检查和凿除的方式，处理砂浆表面尖角和凸起。气温较高时，人工洒水使砂浆面湿润，并使砂浆面降温。

3.3 PE软管（气囊）安装

根据设计图纸，在坝坡每块混凝土板水平缝沥青杉木板旁安装φ63的PE软管气囊，用“Ω”形一布一膜贴条（单条长6m、宽0.6m，光膜朝下）将PE管包裹，再用KS胶粘贴“Ω”形一布一膜贴条将PE软管气囊固定在坝坡膜下M10砂浆面上，用于坝坡两布一膜伸缩余量预留。

KS胶冷却后，开始对软管进行充气。在坝顶布置1台3m3/min电动空压机。按软管额定压力的70%～80%（0.8kg/cm2）压力进行充气，充气完成后采用三防布临时覆盖保护，防止太阳照射。施工时，配备1台气压检测表，现场施工员应用压力表定时检查软管气囊内气压是否变化，如有变化，应及时通知班组长安排人员对软管补气，使管内压力始终保持在相应的压力范围。

3.4 两布一膜铺设

两布一膜铺设应按规定的顺序和方向，分区、分条带进行。用15t随车吊将两布一膜运至库盘内坝坡坡脚处，使两布一膜平行与坡脚齿槽轴线平行。在两布一膜空心卷芯内安装φ70的无缝钢管，将两布一膜卷两端钢管分别固定在坝顶2台电动葫芦的钢丝绳上，人工控制电动葫芦将两布一膜卷沿坝坡从坝脚向坡顶徐徐展开。两布一膜铺设时不宜蹦的太紧，应沿迎水面坝坡从下往上均匀展膜，在坝坡已安装好的PE软管气囊处，人工将两布一膜松弛贴合在PE软管气囊周边，留有足够的富裕度，以满足设计5%的伸缩余量要求。铺设过程中避免产生人为的折皱，应达到平顺、整齐、无褶皱、无绷紧、无破损，使两布一膜与膜下M10砂浆垫层之间结合紧密、避免架空。在转角及异形段应使接缝长度尽量减短，在应力集中区域3.5m 范围内，不应有水平夹角小于 45°的接缝。与基础层压平贴紧，避免架空，清除气泡。铺设过程中应使相邻两幅两布一膜压茬不小于10cm，接头处后铺的两布一膜压在先铺的两布一膜上。

3.5 土工膜焊接（土工布缝接）

坝坡两布一膜焊接包括：齿墙两布一膜预留接头与坝坡两布一膜接头处土工膜焊接（横向焊缝），坝坡方向两布一膜条带与条带接头处工膜焊接（竖向焊缝）。

土工膜焊接前应作焊接试验，试焊一条1m长的样品，并在现场进行剥离和剪切试验，试样合格后，可用调好的速度、压力、温度进行焊接。

坝坡两布一膜幅宽6m，采用预留搭接边的方式接缝，接缝处应将土工布与土工膜撕开15cm，膜层采用热熔焊接，膜与膜之间搭接的宽度不小于100mm。土工布采用缝接，接合宽度不小于100mm。土工膜焊缝双缝宽度采用2×10mm；横向焊缝间错位尺寸应大于或等于500mm；T型接头采用母材补疤，补疤尺寸为300mm×300mm，疤的直角应修圆。

3.6 焊缝检测

土工膜焊接质量是复合土工膜施工的关键，现场抽样检测方法主要有目测和充气检查。

（1）目测

对所有的土工膜焊缝进行外观目测检查，目测主要是对焊缝的外观质量、T型焊缝及十字型焊缝的处理、基层有无杂物等项进行仔细检查。

双焊缝的表面：平整、牢固、美观，即光滑平顺，厚度均匀，焊缝处不得有其他杂物及多余散碎焊料，不得使周围母材出现受损伤部位。手撕检查接缝坚固。

T型焊缝表面：结合紧密，平滑连接，采用母疤补焊，尺寸30cm×30cm。

十字型焊缝表面：在确实避不开时，才可以采用十字型焊接，但必须采用母材补疤，补疤母材边长尺寸不小于20cm，疤的直角应修圆，由经验丰富的焊工完成。

（2）充气检查

土工膜焊缝为双条，两条之间留有约1cm的空腔，将待测段两端封死，插入气针，通过检测针上附带压力表的变化来判断其气密性。对所有的土工膜焊缝严格按照设计要求逐条进行充气检查。充气 0.15Mpa～0.20Mpa的压力，保持2分钟以上无明显下降为合格。

（3）质量控制标准及检测方法

复合土工膜质量控制标准及检测方法详见表1。

表1   复合土工膜质量控制标准及检测方法

3.7 土工膜修补

采用焊枪进行修补，补焊人员依据检测人员的工作单进行修补，修补完成后需在工作单上签字，防止漏补，保证修补质量。根据洞的大小而定，当洞大于5mm时，应用10cm圆形或椭圆形的衬垫修补；对于小的针眼或空洞，可以用点焊。所有补焊的地方必须进行复检。

4库盘一布一膜施工艺

在碾压完成的膜下细砂垫层上，人工沿一布一膜铺设条带按照3m的间距布设φ90PE管，用于预留一布一膜5%的伸缩余量，用3m3的装载机转运土工布和一布一膜卷材至铺设条带上，人工先铺土工布，再铺一布一膜。一布一膜采用预留搭接边的方式接缝，土工膜采用热熔焊接，膜与膜之间搭接的宽度不小于100mm；土工布采用缝接，接合宽度不小于100mm。在进行上部盖重施工前，人工将铺衬于土工膜及一布一膜下部的中φ90PE 管抽取并转移至下一铺设作业面。土工膜热熔焊接和焊缝检测方法与坝坡两布一膜施工工艺中相同。

5结语

本文通过对某水库工程复合土工膜施工工艺优化，总结了工程实际应用中的成果，为其他水利工程的复合土工膜施工提供了可供参考的借鉴案例。优化后的方案能够满足复合土工膜5%伸缩余量的设计技术要求，同时降低了施工难度，节约了工程成本，加快了施工进度，对复工土工膜铺设和焊缝质量检测等重点环节控制是保证复合土工膜防渗效果的重要措施。

参考文献

[1]赵毅.基于复合土工膜的水库库坝防渗加固技术研究[J].水上安全,2023(03):161-163.

[2]卢洛琳.复合土工膜在水库防渗中的应用探析[J].科技风,2020(09):126.