彭 凱，殷彥高，王國輝，歐紅光

(中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410014)

1 江坪河復(fù)合土工膜方案設(shè)計

江坪河水電站建設(shè)歷程長、過程復(fù)雜，因種種原因，對大壩中下部面板增設(shè)復(fù)合土工膜。從大壩停工前的填筑高程375 m、一期面板頂高程360 m、泄洪放空洞底板高程370 m等施工控制性高程和水庫放空條件等方面綜合考慮，確定土工膜頂高程設(shè)在382.0 m高程?？紤]到壩高219 m，水庫蓄水后，接縫位移可能較大，為提高接縫止水的防滲效果，將382.0 m高程以上的周邊縫及面板垂直縫處復(fù)合土工膜延伸至壩頂。復(fù)合土工膜周邊固定在趾板上。土工膜鋪設(shè)面積約3.1萬m2。

(1)分區(qū)分倉密封設(shè)計。借鑒船舶設(shè)計經(jīng)驗，每塊面板土工膜獨立分區(qū)，在分區(qū)的基礎(chǔ)上，又對每塊面板分別在325、362 m高程處設(shè)置兩道水平分隔密封，避免一點滲漏全區(qū)貫通。382 m高程以下趾板，距周邊縫2.0 m范圍鋪設(shè)土工膜。

(2)跨縫設(shè)計。從彌補(bǔ)面板或接縫止水可能的缺陷，提高防滲效果，以及土工膜的穩(wěn)定等因素考慮，實現(xiàn)土工膜對面板和接縫止水的全覆蓋。順面板坡向，土工膜密封壓條、螺栓與面板表層止水系統(tǒng)共用。土工膜在周邊縫、垂直縫部位的跨縫設(shè)計見圖1、2。

(3)分期施工設(shè)計。根據(jù)面板施工分期，分兩期施工，一期鋪設(shè)頂高程358.0 m，在358.0 m高程處，土工膜不斷開，采取粘貼或其他方式對端口進(jìn)行臨時密封固定，以免施工過程中雨水浸入，同時應(yīng)做好防風(fēng)破壞等措施。各相鄰條幅土工膜水平分縫不應(yīng)設(shè)在同一高程，各條幅土工膜水平接縫錯距不小于1 m，以盡量避免十字型焊接接頭。

圖1 壓性垂直縫復(fù)合土工膜固定連接

圖2 張性垂直縫/周邊縫復(fù)合土工膜固定連接(單位：mm)

表1 江坪河大壩土工膜性能參數(shù)

(4)土工膜頂高程的密封與固定。為確保土工膜密封可靠性，分別在382、381、 380 m高程各設(shè)一道止水密封。每一道密封均用兩層橡膠墊夾一層光面膜+扁鋼+膨脹螺栓止水和固定。為防止從螺栓孔漏水，在每一道密封的上部，再焊接一層土工膜，覆蓋膨脹螺栓和扁鋼。

2 復(fù)合土工膜的選用及其性能參數(shù)

江坪河水電站壩高219 m，水壓力大，對土工膜的要求高。綜合考慮水壓力、大壩變形特性、面板接縫位移、土工膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、低溫彎折性能、耐靜水壓力、滲透系數(shù)、熱老化性能、脹破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度等因素，選用PVC聚氯乙烯土工膜，厚度為2.5 mm(500 g/m2)。其主要性能參數(shù)見表1。

3 施工工藝

3.1 土工膜的鋪設(shè)

(1)施工前，應(yīng)劃分施工區(qū)域，精確定位，按施工區(qū)域和測量定位有序施工。每塊混凝土面板作為一個分區(qū)單元。

(2)下料前，應(yīng)建立膜塊命令系統(tǒng)。PVC膜的裁剪應(yīng)選擇在平坦寬闊且不能有損壞PVC膜的堅硬場地進(jìn)行，裁剪之前，先丈量相關(guān)鋪設(shè)尺寸，然后用專用勾刀按實際尺寸進(jìn)行裁剪，并逐片編號作記錄，以便在今后的鋪設(shè)、檢測、竣工資料、竣工圖中使用。

(3)丈量鋪設(shè)尺寸時，要考慮如下相關(guān)因素，即兩幅土工膜之間的搭接寬度為100 mm，并應(yīng)保證最小寬度不小于80 mm。為方便施工和保證施工質(zhì)量，PVC土工膜鋪設(shè)應(yīng)根據(jù)錨固螺栓的間距，分段從上至下鋪設(shè)，錨固孔至PVC膜的邊沿必須保證50 mm 的寬度，條幅寬應(yīng)不小于2 m，切邊應(yīng)整齊。鋪設(shè)安裝PVC防滲膜時，要求平整、松弛，應(yīng)預(yù)留設(shè)計要求的變形量。

(4)土工膜宜人工裝卸，若采用機(jī)械吊裝時，吊繩宜用尼龍編織帶一類柔性繩帶，不得使用鋼絲繩等一類繩索直接吊卸，絕對禁止野蠻吊卸。

(5)土工膜周邊采用不銹鋼壓條及螺栓進(jìn)行固定密封，各分區(qū)防滲膜的密封固定采用不銹鋼壓條、密封墊、密封膠等進(jìn)行固定。防滲膜安裝的不銹鋼壓條、螺栓與分縫處表層止水防滲蓋片共用。為方便施工，保證施工質(zhì)量，PVC土工膜鋪設(shè)應(yīng)根據(jù)錨固螺栓的間距，協(xié)調(diào)表止水施工進(jìn)度，分段從上至下鋪設(shè)，分段長度根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。

(6)在邊坡鋪設(shè)大塊或整卷PVC膜時，不能使用靠重力自由滑落的方式，PVC膜卷在打開時應(yīng)得到控制，例如拉動、抬起或者卷起。鋪設(shè)方式必須保證PVC膜和其他任何下層的土工材料不受到損害。

(7)每塊已安裝的PVC膜塊，必須使用不易磨去的墨水粗體清晰注明：鋪設(shè)順序號碼，所在卷號碼，鋪設(shè)日期。

(8)不同幅土工膜的搭接接口應(yīng)鋪設(shè)為T型、F型接口，盡量避免十字接口，土工膜鋪設(shè)流程見圖3。

圖3 土工膜鋪設(shè)流程

3.2 土工膜的焊接

(1)復(fù)合土工膜PVC膜接縫采用熱熔焊接聯(lián)接，一般焊接溫度為250～350 ℃，速度1～2 m/min。

(2)焊縫搭接寬度不小于50 mm，焊縫為寬10 mm、縫間距15 mm的雙焊縫。局部短距離焊接、T型接頭、F型接頭和缺陷修補(bǔ)使用電熨斗進(jìn)行擠壓焊接。

(3)復(fù)合土工膜室外施工宜在氣溫 5 ℃以上，風(fēng)力 5 級以下并無雨雪天氣下進(jìn)行。焊接時，焊接縫接面必須使用棉布擦拭，并使用電吹風(fēng)烘干，粘結(jié)面上不得有油污、灰塵。雨雪天必須施工時，應(yīng)在雨棚下作業(yè)，以保持粘結(jié)面干燥。

(4)復(fù)合土工膜焊接強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度。

3.3 土工膜的固定連接

不銹鋼壓條和螺栓密封固定系統(tǒng)具體構(gòu)造措施如下：

(1)對安裝密封壓條處的混凝土表面進(jìn)行打磨清洗吹干后，采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行找平，找平寬度200 mm。

(2)安裝化學(xué)螺栓，螺栓間距250 mm。

(3)在找平區(qū)域涂聚氨酯密封膠，然后安裝上EPDM橡膠密封條，在橡膠密封條上再涂一道密封膠。

(4)將PVC土工膜穿過固定螺栓，安裝在橡膠密封條上，并鋪設(shè)平整。

(5)在土工膜上涂一層密封膠后，安裝上層橡膠密封條，用不銹鋼壓條壓實，并擰緊螺栓螺母固定。

3.4 土工膜的缺陷修補(bǔ)

PVC膜在生產(chǎn)、運輸和施工中，產(chǎn)生的劃痕、折損、燙損、孔洞、虛焊、漏焊和檢測針孔等缺陷的修補(bǔ)，采用外貼光面PVC膜利用擠壓焊機(jī)將上下兩層PVC膜熱熔粘結(jié)。

修補(bǔ)部位用1 cm寬度鋸條人工適度搓毛，并保持焊接面清潔干燥。搓毛范圍稍大于用于修補(bǔ)的PVC膜面積大小。修補(bǔ)完成后須100%檢測其滲透性。

4 質(zhì)量控制

復(fù)合土工膜施工質(zhì)量控制措施如下：

(1)鋪設(shè)范圍內(nèi)實行封閉作業(yè)。

(2)應(yīng)在氣溫5 ℃以上，膜溫20 ℃以上(電吹風(fēng)加熱)，風(fēng)力5級以下，無雨、無雪的干燥溫和的天氣時進(jìn)行符合土工膜的焊接工作。

(3)焊接操作人員、質(zhì)量檢測人員、修補(bǔ)人員必須經(jīng)過培訓(xùn)合格，操作熟練后才允許持證上崗。

(4)所有與土工膜接觸面必須平整、無雜物、油污，復(fù)合土工膜搬運過程中不得撕裂外包裝，避免受損破壞；土工膜焊接接觸部位必須干燥、潔凈。

(5)在焊接過程中，隨時注意焊機(jī)的運行情況，根據(jù)現(xiàn)場實際情況對焊機(jī)行走速度和壓力進(jìn)行微調(diào)；當(dāng)施工環(huán)境不滿足技術(shù)要求或影響焊接質(zhì)量時，停止復(fù)合土工膜焊接。

(6)不宜長時間暴露，施工中宜邊鋪、邊焊接。

(7)接縫邊緣位置校正和剝離檢測時，采用多人手鉗細(xì)心拉拽，避免土工膜集中受力破壞。

(8)作業(yè)時，工具要求輕拿輕放，小型工具采用專用工具箱存放，工具或工具箱與復(fù)合土工膜接觸部位可采用柔軟的材料加以防護(hù)；施工電源采用護(hù)套線，并加裝漏電保護(hù)器，避免電纜短路著火燙傷土工膜。

(9)上游鋪蓋施工前，對土工膜面進(jìn)行全面的檢查驗收，并對表面褶皺及時處理。蓄水初期，保持水位緩慢上升，避免壩體沉降過快導(dǎo)致復(fù)合土工膜尤其是周邊縫附近土工膜受到破壞。

(10)焊接作業(yè)中，隨時進(jìn)行安全檢查，確保作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

5 質(zhì)量檢測

(1)復(fù)合土工膜材料的檢查。首先對每批復(fù)合土工膜進(jìn)行外觀檢查，再對其物理性能、水力學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性能和耐久性能進(jìn)行抽樣檢驗。

(2)施工期質(zhì)量檢查驗收。①在復(fù)合土工膜被覆蓋前，應(yīng)檢查有無漏接，接縫是否無燙損、無褶皺，鋪設(shè)是否平整。②拼接縫強(qiáng)度的測試檢驗。每1 000 m2取一個試樣，做拉伸強(qiáng)度試驗，要求接縫處強(qiáng)度不低于母材，且試件斷裂不得在接縫處，否則接縫不合格。③焊縫質(zhì)量檢測。所有焊縫應(yīng)在焊縫完全冷卻后進(jìn)行檢測，焊縫質(zhì)量檢測應(yīng)遵循相關(guān)試驗規(guī)程。檢測方法采用充氣法和真空法。充氣檢測法即用于雙焊縫質(zhì)量檢測，充氣長度30～60 cm，充氣壓力0.10～0.25 MPa，保持1～5 min，壓力無明顯下降即為合格。真空檢測法用于單焊縫、T型及F型結(jié)點和修補(bǔ)點質(zhì)量檢測，真空壓力不小于0.005 MPa，保持30 s，肥皂液不起泡即為合格。

6 結(jié) 語

復(fù)合土工膜具有良好的耐久性、優(yōu)異的延展性能以及耐靜水壓力高、滲透系數(shù)低、抗刺破能力強(qiáng)、施工焊接性能優(yōu)越等特點，在水利水電工程中的應(yīng)用日益廣泛，不僅用于圍堰的防滲設(shè)計，也用于許多中低壩的防滲設(shè)計以及大壩的漏水修復(fù)處理等。而在200 m級高面板堆石壩中的應(yīng)用，國內(nèi)外尚屬首次，借鑒船舶設(shè)計理念，對江坪河復(fù)合土工膜進(jìn)行了分區(qū)分倉密封設(shè)計，且土工膜密封壓條和螺栓與面板表層止水壓條和螺栓共用，既避免了一點滲漏全區(qū)貫通的缺點，提高了土工膜的防滲效果，又有利于土工膜在施工和運行期的穩(wěn)定，具有創(chuàng)新性。

江坪河水電站大壩建設(shè)實際情況表明，在1∶1.4的斜坡上大面積施工土工膜是可行的，只要按照設(shè)計要求施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，其施工質(zhì)量是可以保證的；選用復(fù)合土工膜作為大壩中下部面板的加強(qiáng)防滲措施是合適的，可為復(fù)合土工膜在高壩防滲技術(shù)中的應(yīng)用積累經(jīng)驗。