張玉波

(中國水利水電第十一工程局有限公司， 河南 鄭州　450001)

渠道復(fù)合土工膜防滲層施工工藝及質(zhì)量控制

張玉波

(中國水利水電第十一工程局有限公司， 河南 鄭州450001)

【摘要】南水北調(diào)中線工程以明渠為主，輸水干渠全長1277km。總干渠明渠在經(jīng)過特殊地形、地質(zhì)段采用復(fù)合土工膜加強(qiáng)防滲，以提高調(diào)水的有效利用率，保證工程安全運(yùn)行。本文以邯石段SG8標(biāo)渠道工程為對象，簡要介紹復(fù)合土工膜防滲層施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)，以期為類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào)中線； 渠道防滲； 復(fù)合土工膜； 施工工藝； 質(zhì)量控制

1前言

南水北調(diào)中線邯石段SG8標(biāo)渠道工程，防滲設(shè)計采用兩布一膜復(fù)合土工膜，總干渠渠道典型斷面見圖1。其中膜選用不小于0.3mm的聚乙烯土工膜，布選用聚酯長絲針刺土工布，復(fù)合體幅寬大于5m，兩側(cè)土工布表面做加糙處理，且土工布表面手搓時不得脫絲。

2復(fù)合土工膜鋪設(shè)與連接施工

結(jié)合渠道工程特點(diǎn)，復(fù)合土工膜施工分為：材料準(zhǔn)備、基礎(chǔ)面準(zhǔn)備、鋪設(shè)、連接與檢測等幾個步驟。

2.1材料準(zhǔn)備

圖1　渠道典型斷面 (單位：mm)

依據(jù)渠道主體工程設(shè)計技術(shù)要求，渠坡土工膜鋪設(shè)與渠道中心線方向垂直，渠底復(fù)合土工膜沿水流方向鋪設(shè)，按照先兩側(cè)渠坡、后渠底的施工順序施工。根據(jù)渠道鋪設(shè)復(fù)合土工膜設(shè)計尺寸及鋪設(shè)范圍，對不同斷面渠段土工膜委托生產(chǎn)廠家按照定尺加工供貨。定尺長度需考慮坡肩錨固尺寸、坡長、坡腳搭接尺寸、松弛率等。按單坡橫向長度確定單卷材料長度，渠底用土工膜，為減少施工現(xiàn)場接縫數(shù)量，卷長可適當(dāng)加大。

土工膜生產(chǎn)廠家距工程所在地較遠(yuǎn)，因此，防滲土工膜的場內(nèi)外運(yùn)輸、裝卸、現(xiàn)場儲存等諸多環(huán)節(jié)是不可避免的，為降低防滲土工膜的破損率，確保原材質(zhì)量，其運(yùn)輸、裝卸必須采取防護(hù)措施，如：每卷材料采用包裝袋運(yùn)輸、運(yùn)輸車廂內(nèi)側(cè)設(shè)置柔性材料保護(hù)層、車廂頂部用篷布遮蓋、裝卸時采用專用工器具防止損壞包裝層等措施。

2.2基礎(chǔ)面檢查

復(fù)合土工膜鋪設(shè)前，需對前一道工序質(zhì)量進(jìn)行復(fù)查，主要檢查底部保溫層的平整度、穩(wěn)定性，清除保溫板面上的所有異物，固定保溫板用的竹簽、楔子等物體頂端不得高于保溫板面，避免對土工膜造成劃傷，滿足要求后方可進(jìn)行復(fù)合土工膜鋪設(shè)。

2.3復(fù)合土工膜鋪設(shè)

復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用人工完成，渠坡鋪設(shè)時上部預(yù)留出設(shè)計長度進(jìn)行固定后，自上而下鋪設(shè)，垂直于主干渠軸線，將土工膜從渠堤頂部緩慢沿坡面展開至渠底，幅與幅搭接寬度按照12cm預(yù)留。上部邊角處采用編織袋裝土及時覆壓，渠底土工膜沿渠道軸線方向鋪設(shè)，與渠坡土工膜預(yù)留搭接頭采用T縫連接，嚴(yán)禁十字接縫，縱橫縫接頭錯開100cm以上。鋪設(shè)土工膜與保溫板面貼實(shí)，無褶皺，松緊適宜。

2.4復(fù)合土工膜焊接

兩布一膜的連接按照下、上層土工布手提自動縫合機(jī)縫接和中層聚乙烯膜自動焊接機(jī)雙縫熱熔焊接的3個程序進(jìn)行，搭接寬度10～12cm。

連接順序：縫合底層土工布、熱熔焊接土工膜、縫合上層土工布。

a.土工布縫合：對搭→折疊底布→縫合→檢查→拉平→折邊→驗(yàn)收。

采用手提自動縫包機(jī)縫合，縫線為尼龍線，邊折疊邊縫合，縫合針距控制在6mm左右，連接面平順、松緊適宜，使布與膜聯(lián)合受力。中層土工膜焊接并檢測合格后采用相同方法進(jìn)行上層土工布縫合。

b.土工膜焊接：采用自動調(diào)溫(調(diào)速)電熱楔式雙道塑料熱合機(jī)焊接，焊接前要保持焊接面清潔干燥，無塵土、水汽、油污等。土工膜應(yīng)平行對正，搭接不少于10cm，焊縫雙縫寬度2mm×10mm，焊縫間留有約1cm的空腔。

每班正式焊接前需做現(xiàn)場焊接小樣試驗(yàn)，以確定施工時段、環(huán)境下的焊接溫度、焊機(jī)行走速度等參數(shù)，確定試焊質(zhì)量效果達(dá)標(biāo)后方可正式焊接施工。

c.焊縫檢查與檢測：對焊膜的密封性采取帶有壓力表的充氣法檢測，檢測合格后進(jìn)入下一道工序，充氣檢驗(yàn)不合格時，及時檢查原因，進(jìn)行修補(bǔ)。

2.5土工膜黏結(jié)

土工膜施工過程中，難免會出現(xiàn)破損或污染等問題，如：渠道施工中預(yù)留的擬與渠底土工膜連接端頭，會遇到土工膜直接與已完工建筑物直接連接的問題。如跨渠橋梁的墩、柱等，遇到此類問題，土工膜無法進(jìn)行熱熔雙縫焊接，需采用專用KS膠黏劑熱熔黏結(jié)。

根據(jù)KS膠黏劑生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品使用說明，膜與膜黏結(jié)搭接寬度不小于10cm，黏結(jié)劑涂刷均勻飽和，可滿足質(zhì)量要求。黏結(jié)前要保持焊接面清潔干燥，將土工膜連接面上的塵土、水汽、油污等清理干凈。將下層土工膜鋪平，在下層土工膜黏結(jié)面上均勻涂滿膠液，然后將上層土工膜與黏結(jié)面對齊、擠壓，使黏結(jié)面充分結(jié)合。為保證黏結(jié)質(zhì)量，正式黏結(jié)前要進(jìn)行工藝試驗(yàn)，實(shí)地對按要求黏結(jié)的土工膜接頭進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，土工膜未在焊縫處斷裂，說明焊縫黏結(jié)強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，符合質(zhì)量要求。

復(fù)合土工膜與建筑物黏結(jié)時，要根據(jù)建筑物尺寸在復(fù)合土工膜上進(jìn)行標(biāo)識，再根據(jù)標(biāo)識線進(jìn)行裁剪，標(biāo)識尺寸應(yīng)考慮建筑物的黏結(jié)寬度，黏結(jié)寬度不小于設(shè)計要求，建筑物周圍復(fù)合土工膜要充分松弛。為保證土工膜與建筑物黏結(jié)牢固，防水密封可靠，在對土工膜或墩柱進(jìn)行涂膠之前，先將涂膠基面打磨清理干凈，保持干燥。涂膠均勻布滿黏結(jié)面，無過厚、漏涂現(xiàn)象。對于膠黏劑黏結(jié)處不便采用漏檢或破檢的部位，按照尺量黏結(jié)搭接寬度不小于10cm，目測黏結(jié)劑涂刷均勻飽和即為合格。

3質(zhì)量控制要點(diǎn)及措施

渠道防滲土工膜是防止渠道內(nèi)水外滲的關(guān)鍵，由于面積大、接頭多，又屬隱蔽工程，質(zhì)量控制好壞對渠道滲漏有重大影響。因此從原材料進(jìn)場檢測驗(yàn)收到鋪設(shè)、焊接、檢驗(yàn)等各個環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格控制。

3.1材料進(jìn)場質(zhì)量檢測

南水北調(diào)工程中，復(fù)合土工膜由甲方統(tǒng)一招標(biāo)選擇生產(chǎn)規(guī)模大、質(zhì)量符合要求的廠家供貨。使用方委托廠家按照定尺規(guī)格生產(chǎn)，進(jìn)場的材料必須有出廠合格證、產(chǎn)品說明書等必要資料，檢查齊全后，按照規(guī)范要求隨機(jī)抽取樣品進(jìn)行各項性能指標(biāo)的檢測，檢測合格后方可投入使用。

3.2土工膜的接頭及焊接

土工膜鋪設(shè)展開過程中仔細(xì)檢查外觀質(zhì)量，目測檢查土工膜材料有無撕裂、孔洞、破損等缺陷，發(fā)現(xiàn)缺陷要及時用合格的母材修補(bǔ)，修補(bǔ)范圍超出缺陷邊緣10～20cm。

渠坡土工膜只允許垂直水流方向的橫向連接縫，不允許順?biāo)鞣较虻目v向連接縫；土工膜要錯縫連接，只允許“T”字縫，不允許“十”字縫，縱橫縫接頭要錯開100cm以上，接縫預(yù)留搭接長度50～80cm，坡肩土工膜預(yù)留長度應(yīng)滿足設(shè)計要求；橫向縫應(yīng)使上游側(cè)土工膜壓下游側(cè)土工膜，坡腳縱向縫應(yīng)使渠底土工膜壓渠坡土工膜；齒槽部位鋪設(shè)后應(yīng)用臨時支撐固定。

土工膜焊接采用專用焊接設(shè)備，焊接人員上崗前進(jìn)行施工技術(shù)培訓(xùn)，使其熟練掌握焊接技術(shù)，并保持人員相對固定。焊接前進(jìn)行工藝試驗(yàn)，確定合適的焊接溫度和行走速度等參數(shù)。試驗(yàn)時，焊接溫度與行走速度的最佳狀態(tài)表現(xiàn)為焊痕平整透明；如果焊機(jī)行走速度偏慢或溫度過高，會出現(xiàn)焊痕嚴(yán)重破損現(xiàn)象；如果焊機(jī)行走速度偏快或焊接溫度偏低，會出現(xiàn)焊痕不透明或呈白色現(xiàn)象。

熱熔焊接時，開機(jī)后仔細(xì)觀察儀表顯示溫度情況，使設(shè)備充分預(yù)熱至預(yù)定溫度后開始焊接。焊接溫度應(yīng)結(jié)合焊接試驗(yàn)及環(huán)境氣溫適時調(diào)整。向焊機(jī)插入膜時，要做到動作迅速，搭接尺寸準(zhǔn)確。

在焊接時和焊接后2h內(nèi)，土工膜不得承受任何拉力，焊接面嚴(yán)禁發(fā)生錯動，當(dāng)天鋪設(shè)的土工膜要在當(dāng)天全部拼接完成。

3.3焊縫質(zhì)量檢查與檢測

外觀質(zhì)量檢查：目測法，復(fù)合土工膜焊接好后，觀察有無漏接，接縫是否燙損，有無褶皺，是否拼接均勻等。焊縫應(yīng)達(dá)到平整美觀，呈透明玻璃狀，無漏焊、虛焊、燙傷、皺褶、孔洞等，若有不合格處，需進(jìn)行修補(bǔ)。

充氣檢漏：復(fù)合土工膜每條焊接縫必須進(jìn)行檢漏。將焊縫兩端封死，對焊膜的密封性采取帶有壓力表的充氣法檢測。檢測方法：將待測段雙焊縫之間的空腔兩端各不小于5cm范圍內(nèi)，用熱熔風(fēng)槍烤至軟化并粘貼緊密，形成一個封閉的充氣區(qū)，插入打壓設(shè)備充氣針頭進(jìn)行充氣檢測，針頭形狀以錐形為宜。充氣針頭平行于焊縫方向緩慢插入充氣空腔，不得晃動，避免針孔擴(kuò)大漏氣。按照該工程復(fù)合土工膜焊接檢驗(yàn)要求，對于0.3mm厚的復(fù)合土工膜檢驗(yàn)，焊縫充氣壓力按0.15～0.20MPa控制，穩(wěn)壓時間2～5min，壓力無明顯下降即為合格；對于0.5mm厚的復(fù)合土工膜檢驗(yàn)，焊縫充氣壓力按0.20MPa控制，穩(wěn)壓時間5min，壓力無明顯下降即為合格；若氣壓明顯下降，說明焊接不合格，需及時檢查、修補(bǔ)。

3.4土工膜材料的保護(hù)

復(fù)合土工膜材料的保護(hù)貫穿轉(zhuǎn)運(yùn)、裝車、卸車、鋪設(shè)、保護(hù)層施工等整個施工流程的各個環(huán)節(jié)。使用專車運(yùn)輸，裝卸、搬運(yùn)過程中不得拖拉、硬拽；土工膜鋪設(shè)人員要穿軟底鞋作業(yè)，鋪設(shè)好的復(fù)合土工膜嚴(yán)禁踩踏，嚴(yán)禁在土工膜上進(jìn)行一切可能導(dǎo)致土工膜損壞的施工作業(yè)；土工膜鋪設(shè)過程中，要用沙袋或軟性重物覆壓，以防風(fēng)動；土工膜鋪設(shè)進(jìn)度結(jié)合混凝土襯砌施工進(jìn)度安排，形成流水作業(yè)，縮短土工膜暴露時間，對于堤頂及坡腳預(yù)留的土工膜要及時進(jìn)行下一道工序施工對其封壓，如：安裝路緣石、渠底混凝土澆筑等，不能及時施工的部位采取包裹后埋壓保護(hù)，防止損壞和老化；施工現(xiàn)場嚴(yán)禁煙火，機(jī)械檢修等電氣焊作業(yè)要遠(yuǎn)離復(fù)合土工膜。

4施工中應(yīng)關(guān)注的幾個問題

4.1土工膜材料及鋪設(shè)的統(tǒng)籌規(guī)劃

圖中0.12m為考慮搭接寬度；5.85m為單卷幅寬；21m為渠底板襯砌寬度。圖2　渠道復(fù)合土工膜尺寸規(guī)劃示意圖(單位：m)

按照渠道設(shè)計斷面尺寸、鋪設(shè)技術(shù)要求和供貨廠家生產(chǎn)參數(shù)對土工膜原材料進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，以SG8標(biāo)某段渠道為例，見圖2。土工膜單卷幅寬設(shè)計要求為不小于5m，廠家出廠尺寸為5.85m。渠坡卷長要考慮坡長、坡肩錨固尺寸、坡腳搭接尺寸、松弛率等，以單坡長度(含錨固、搭接長度)為原則確定土工膜單卷長度，渠底用土工膜為減少施工現(xiàn)場接縫數(shù)量，卷長可適當(dāng)加大。按圖2所示計算單坡土工膜卷長示例：

渠底板襯砌寬度21m，順?biāo)麂佋O(shè)3卷(單卷幅寬5.85m)，按12cm搭接寬度計算，有效鋪設(shè)總寬度為：5.85×3-0.12×4=17.07m，剩余部分采取渠坡土工膜預(yù)留搭接頭的方式連接，即21-17.07=3.93m，分兩側(cè)，每側(cè)各1.97m。

坡L設(shè)=1.97+0.42+0.4+0.5+16.88+0.36+0.1+0.3=20.93m

結(jié)合施工實(shí)踐，松弛系數(shù)按照1%考慮:

坡L實(shí)=L設(shè)+L設(shè)×1%=21.14m

土工膜的生產(chǎn)會產(chǎn)生少許尺寸誤差，受施工現(xiàn)場不同環(huán)境條件的影響，如：熱脹冷縮，鋪設(shè)時也會產(chǎn)生一定的誤差，所以在坡面土工膜鋪設(shè)時首先要確保坡腳預(yù)留搭接長度滿足圖紙計算的尺寸要求，且各幅底部預(yù)留端部要順直，以便于后續(xù)與渠底土工膜良好連接，將材料和鋪設(shè)中的少量誤差留在坡頂。

4.2外露土工膜的保護(hù)

按照渠道襯砌施工操作指南的要求，先襯砌邊坡，后襯砌底板。施工中往往會造成渠底與渠坡施工間隔時間較長的情況，渠坡施工后坡腳預(yù)留的土工膜需要與后期施工的渠底土工膜連接，渠坡與渠底施工間隔時間越長，對于坡腳預(yù)留外露土工膜的保護(hù)就越不利，對后續(xù)的連接施工和土工膜自身的質(zhì)量都會造成不良影響。所以在施工過程中要合理規(guī)劃作業(yè)面，縮短渠坡與渠底施工間隔時間，使各工序合理銜接。例如：以橋梁為界分段施工，渠坡施工完成后渠底施工緊隨其后，逐段完成渠道全斷面襯砌，避免形成半拉子工作面，這樣既減少了預(yù)留土工膜保護(hù)的工作量，也保證了土工膜的質(zhì)量不受長期暴露的影響。

4.3異形段施工注意事項

渠道線路長，轉(zhuǎn)彎段較多，轉(zhuǎn)彎段的工作面兩端弧長相差較大，會造成定尺土工膜連接困難，生產(chǎn)廠家供應(yīng)的定尺土工膜只是在四個邊預(yù)留了約1m長的PE膜光面焊接區(qū)(PE膜與土工布分離，未黏合)，施工中因異形面經(jīng)常出現(xiàn)焊接區(qū)超出預(yù)留焊接區(qū)，造成焊接困難，不得不采取黏結(jié)的方式連接，增加了工作量和難度，且質(zhì)量不易保證。建議在采購?fù)凉つr向廠家訂購一部分未黏合的PE膜和土工布原材料，現(xiàn)場根據(jù)異形尺寸進(jìn)行裁剪、焊接、縫合，既減少了材料的浪費(fèi)，也保證了質(zhì)量。

4.4土工膜焊接注意事項

考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用、便于檢測的因素，土工膜盡可能采用雙縫焊接的方法連接，按照施工技術(shù)要求，每班焊接作業(yè)前，要先進(jìn)行試焊，用于確定當(dāng)前環(huán)境下的焊接控制參數(shù)。在施工過程中這一要求實(shí)施起來較為煩瑣，主要還需從以下幾個方面來控制焊接質(zhì)量。

a.對焊接作業(yè)人員進(jìn)行實(shí)際操作培訓(xùn)，考核合格后方可從事焊接作業(yè)。

b.盡可能固定焊接人員，避免隨意調(diào)換作業(yè)人員。

c.操作熟練后，可根據(jù)所在環(huán)境條件選擇不同時段進(jìn)行焊接作業(yè)，例如：環(huán)境氣溫較低時，在中午時段焊接；環(huán)境潮濕時，在下午時段焊接；環(huán)境溫度較高時，在早、晚時段焊接。

d.焊接作業(yè)時掌握好焊機(jī)溫度與速度的關(guān)系，防止因溫度過高出現(xiàn)焊融孔洞或溫度過低焊不牢的現(xiàn)象。

5結(jié)語

南水北調(diào)中線工程調(diào)水距離遠(yuǎn)、跨省市、跨流域，干渠經(jīng)過高填區(qū)、采空區(qū)、特殊地質(zhì)段等區(qū)域，渠道的滲漏不僅造成水量損失，而且可能會導(dǎo)致渠岸坍塌、潰決等直接威脅人民生命與財產(chǎn)安全的事故。因此渠道防滲工程施工質(zhì)量與調(diào)水有效利用率和工程安全運(yùn)行關(guān)系密切，必須尤為關(guān)注。在防滲層施工中必須保證土工膜的完整性，其重要環(huán)節(jié)是復(fù)合土工膜的鋪設(shè)和接縫連接質(zhì)量，施工中要嚴(yán)格按照設(shè)計要求控制現(xiàn)場焊接質(zhì)量，確保其整體防滲效果。

參考文獻(xiàn)

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[3]SL/T 225—98水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

Construction process and quality control of channel composite

geomembrane impermeable layer

ZHANG Yubo

(ChinaWaterConservancyandHydropowerNo.11ConstructionBureauCo.,Ltd.,Zhengzhou450001,China)

Abstract：South-to-North Water Diversion midline project is based on open channel. Water conveyance main canal has total length of 1277 km. Composite geomembrane is adopted for strengthening seepage control in open channel of the main canal when special topography and geological section are passed, thereby improving effective utilization rate of water diversion, and guaranteeing safe operation of the project. In the paper, Hanshi section SG8 bid channel project is adopted as an object. Composite geomembrane impermeable layer construction technology and quality control points are briefly introduced so as to provide reference for similar projects.

Key words：South-to-North Water Diversion midline; canal seepage control; composite geomembrane; construction technology; quality control

中圖分類號：TV91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1005-4774(2015)12-0050-05

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.12.014