论文部分内容阅读
摘要复合土工膜防渗技术已广泛应用于水利水电工程、堤防渠道工程、水库加固防渗等方面，取得了良好的经济效益和社会效益。近几年来，复合土工膜在山西引黄工程北干线工程的三座水库和南干线联接段备用水源呼延调蓄工程以及南水北调工程渠道防渗处理中得到了广泛的应用，取得了良好防渗效果。本文将结合呼延调蓄工程，将复合土工膜防渗技术的应用及施工过程中的质量控制加以总结，分别在复合土工膜的选择及施工技术、工艺要求，铺设及接缝方法、质量控制等方面进行初步探讨。关键词复合土工膜 施工工艺 质量控制
中图分类号：U215.14 文献标识码：A 文章编号：
1引言
复合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯的增强改性后压延成塑料薄膜与涤纶针刺土工布热合而成，它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断渠底漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应渠身变形；而土工布也是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后不仅提高了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于土工布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。使用复合土工膜与传统的布、膜分离使用相比，其抗老化性能好、耐腐蚀、强度高、耐磨损、变形能力强、施工方便、造价低，不仅提高了使用效果，而且缩短了工期，降低了工程费用，综合效益显著，目前被广泛用于库区、坝体、渠道等水利建筑物的整体与局部防渗加固中，取得了良好的经济效益和社会效益。
2工程概况
呼延调蓄工程的主要建筑物包括调蓄池、连接7#隧洞出口节制闸与调蓄池的进水线路、从调蓄池至联接段尾部消力池的出水线路以及进场公路四部分。调蓄池位于太原市呼延村西与引黄工程联接段出口之间好李子沟内，设计容积为200万m3，池底面积5.26万m2，正常蓄水位897.7m，对应蓄水面积13.28万m2，由半挖半填而成。调蓄池大坝由主坝和副坝两部分组成，大坝坝顶高程899.8m。主坝轴线长度589.1m，最大坝高36.7m；副坝轴线长度125.4m，最大坝高10.7m。调蓄池大坝为均质土坝，调蓄池采用复合土工膜进行防渗处理，复合土工膜铺设总面积为17.4万m2。
3调蓄池防渗结构
呼延调蓄池防渗结构由以下几部分构成：膜下砂垫层（20cm）、复合土工膜、膜上砂垫层（20cm）、级配碎石过渡层（30cm）、混凝土预制块（15cm），具体形式详见图1调蓄池防渗结构图。
图1调蓄池防渗结构图
4复合土工膜技术指标
复合土工膜技术指标见表1。
表1复合土工膜主要技术指标
5复合土工膜施工工艺5.1复合土工膜施工工艺
复合土工膜施工工艺流程见图2。
合格
图2复合土工膜施工工艺流程图
5.2复合土工膜施工步骤
呼延调蓄池复合土工膜施工分为清基、下垫层铺设、复合土工膜铺设焊接、上覆保护层等几个步骤，现分述如下。
5.2.1清理池坡基面在复合土工膜铺设前，应清除池坡基面上可能损伤复合土工膜的带棱硬物，填平凹坑，按要求处理好坡面，坡面平整度、压实度均需达到设计要求后方可进行复合土工膜的下垫层铺设。
5.2.2下垫层铺设
呼延调蓄池复合土工膜下垫层为粗砂垫层，厚度为20cm。砂垫层铺设时采用长臂反铲和皮带机分别从凿冰平台基础和池底送料到坡面，人工用铁锨摊铺平整，然后洒水进行夯实，砂垫层夯实后的相对密度达到设计要求后方可进行复合土工膜铺设。
5.2.3复合土工膜焊接试验复合土工膜的拼接应进行现场试验，确定焊接温度、焊接机行走速度、温度调节系数等参数，试验结果批准后方可进行现场施工。
5.2.4复合土工膜铺设复合土工膜铺设包括四个工序：摊铺→底层土工布粘接→土工膜焊接→焊接质量检验→面层土工布缝合
5.2.4.1复合土工膜摊铺前的外观检查复合土工膜在摊铺前应检查复合土工膜外观质量，土工膜不允许有沙眼、疵点杂质，记录并修补出现的机械损伤等缺陷，严重的予以更换。
5.2.4.2复合土工膜的铺设方法复合土工膜铺设分为池坡铺设、池底铺设2个部分。铺设时，应在气温5℃以上，风力4级以下，无雨、无雪的天气施工，按流水作业的顺序分区分块进行，采用人工铺设。铺设方法：池坡在验收合格后，从上向下滚铺，与池底的复合土工膜连接采用丁字形连接。为保证防水层整体质量，避免形成十字缝。铺设过程中，作业人员应穿平底布鞋或软胶鞋，机械不得碾压土工膜及其保护层，施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。
5.2.4.3焊接中应注意的问题复合土工膜底层土工布采用热风焊枪粘接，土工膜焊接采用热熔焊法施工，为了确保焊接质最，焊接应尽量在厂内进行，但为了施工方便，复合土工膜幅宽又不应太宽，必须在施工现场拼接，对拼接处的施工质量要控制好，做好现场检验和仔细检查。土工膜焊接完成经检验合格后进行面层土工布缝合，面层土工布缝合采用手提式缝纫机缝合，用尼纶线缝合两道。在土工膜的拼接处注意在同一个断面上边坡上面的膜要压在下面的膜上面。
5.2.4.4上覆保護层呼延调蓄池上覆保护层包括砂垫层、级配碎石和混凝土预制块，其厚度分别为20cm、30cm和15cm。复合土工膜焊接完并经质量验收合格后，及时进行砂垫层、级配碎石和混凝土预制块的铺设，以防止其在紫外线照射下易老化和其它因素引起的破坏。
3复合土工膜施工质量控制复合土工膜铺设质量直接影响调蓄池的防渗效果，因此在各个环节都要严格把关。
3.1进场复合土工膜质量检测结合工程实际及所选复合土工膜的规格，确定复合土工膜的质量标准、几何尺寸，选择生产规模较大、产品质量符合要求的生产厂家进行采购。对于进场的复合土工膜必须有厂家提供的合格证书、性能及特性指标和使用说明书。复合土工膜进场后，随机抽取复合土工膜，对其性能指标进行复测，确保用于工程的材料合格。
3.2焊缝质量检测复合土工膜拼接质量是关系到防渗的主要问题，目前采用的检测方法主要有目测法和现场检漏法，目测法主要是观察焊缝有无漏接、烫损、褶皱，拼接是否均匀等。现场检漏法是对焊缝进行充气检测，将待检焊缝两端封死，在两条焊缝之间的空腔部位插入气针，充气至0.1MPa，静观lmin，观察真空表，若气压稳定，表明焊缝质量合格，若气压下降，则对焊缝进行逐处检查，找出焊接不牢的部位及时修补。
3.3施工过程质量控制要点3.3.1由于土工膜缺少约束支撑，在承受土压力时被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏等，严重影响焊缝的密封性。铺设前一定要先仔细检查所用土工膜的外观质量，选用膜面平整的土工膜，避免造成不必要的返工。
3.3.2保护措施，铺设过程中作业人员不准直接在复合土工膜上卸放易造成土工膜损坏的器具，不准在土工膜上进行易损坏土工膜的操作。施工作业时，应将复合土工膜上、下垫层中的的砾石和硬土块清理干净，防止在复合土工膜上、下垫层铺设施工时，人为踩踏刺破土工膜，影响防渗效果。
3.3.3土工膜的原材料是高分子聚合物，这种物质是链节结构，它对氧化(老化)十分敏感，容易发生降解反应和交换反应，引起其组成、结构的变化而逐渐失去原有的优良性能。对于铺设完成的复合土工膜要及时进行覆盖。
6结语复合土工膜作为一种新型的防渗材料在水库和渠道防渗中应用前景很好，由于复合土工膜防渗的核心问题是保证施工中土工膜的完整性和土工膜的铺设质量，因此在水库和渠道防渗施工中只要严格按复合土工膜施工技术要求，严格现场焊接和粘接的质量控制，避免人为或其他因素的破坏而产生缺陷影响防渗效果，就能使复合土工膜各项性能指标均满足设计要求，质量得到保证。
中图分类号：U215.14 文献标识码：A 文章编号：
1引言
复合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯的增强改性后压延成塑料薄膜与涤纶针刺土工布热合而成，它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断渠底漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应渠身变形；而土工布也是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后不仅提高了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于土工布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。使用复合土工膜与传统的布、膜分离使用相比，其抗老化性能好、耐腐蚀、强度高、耐磨损、变形能力强、施工方便、造价低，不仅提高了使用效果，而且缩短了工期，降低了工程费用，综合效益显著，目前被广泛用于库区、坝体、渠道等水利建筑物的整体与局部防渗加固中，取得了良好的经济效益和社会效益。
2工程概况
呼延调蓄工程的主要建筑物包括调蓄池、连接7#隧洞出口节制闸与调蓄池的进水线路、从调蓄池至联接段尾部消力池的出水线路以及进场公路四部分。调蓄池位于太原市呼延村西与引黄工程联接段出口之间好李子沟内，设计容积为200万m3，池底面积5.26万m2，正常蓄水位897.7m，对应蓄水面积13.28万m2，由半挖半填而成。调蓄池大坝由主坝和副坝两部分组成，大坝坝顶高程899.8m。主坝轴线长度589.1m，最大坝高36.7m；副坝轴线长度125.4m，最大坝高10.7m。调蓄池大坝为均质土坝，调蓄池采用复合土工膜进行防渗处理，复合土工膜铺设总面积为17.4万m2。
3调蓄池防渗结构
呼延调蓄池防渗结构由以下几部分构成：膜下砂垫层（20cm）、复合土工膜、膜上砂垫层（20cm）、级配碎石过渡层（30cm）、混凝土预制块（15cm），具体形式详见图1调蓄池防渗结构图。
图1调蓄池防渗结构图
4复合土工膜技术指标
复合土工膜技术指标见表1。
表1复合土工膜主要技术指标
5复合土工膜施工工艺5.1复合土工膜施工工艺
复合土工膜施工工艺流程见图2。
合格
图2复合土工膜施工工艺流程图
5.2复合土工膜施工步骤
呼延调蓄池复合土工膜施工分为清基、下垫层铺设、复合土工膜铺设焊接、上覆保护层等几个步骤，现分述如下。
5.2.1清理池坡基面在复合土工膜铺设前，应清除池坡基面上可能损伤复合土工膜的带棱硬物，填平凹坑，按要求处理好坡面，坡面平整度、压实度均需达到设计要求后方可进行复合土工膜的下垫层铺设。
5.2.2下垫层铺设
呼延调蓄池复合土工膜下垫层为粗砂垫层，厚度为20cm。砂垫层铺设时采用长臂反铲和皮带机分别从凿冰平台基础和池底送料到坡面，人工用铁锨摊铺平整，然后洒水进行夯实，砂垫层夯实后的相对密度达到设计要求后方可进行复合土工膜铺设。
5.2.3复合土工膜焊接试验复合土工膜的拼接应进行现场试验，确定焊接温度、焊接机行走速度、温度调节系数等参数，试验结果批准后方可进行现场施工。
5.2.4复合土工膜铺设复合土工膜铺设包括四个工序：摊铺→底层土工布粘接→土工膜焊接→焊接质量检验→面层土工布缝合
5.2.4.1复合土工膜摊铺前的外观检查复合土工膜在摊铺前应检查复合土工膜外观质量，土工膜不允许有沙眼、疵点杂质，记录并修补出现的机械损伤等缺陷，严重的予以更换。
5.2.4.2复合土工膜的铺设方法复合土工膜铺设分为池坡铺设、池底铺设2个部分。铺设时，应在气温5℃以上，风力4级以下，无雨、无雪的天气施工，按流水作业的顺序分区分块进行，采用人工铺设。铺设方法：池坡在验收合格后，从上向下滚铺，与池底的复合土工膜连接采用丁字形连接。为保证防水层整体质量，避免形成十字缝。铺设过程中，作业人员应穿平底布鞋或软胶鞋，机械不得碾压土工膜及其保护层，施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。
5.2.4.3焊接中应注意的问题复合土工膜底层土工布采用热风焊枪粘接，土工膜焊接采用热熔焊法施工，为了确保焊接质最，焊接应尽量在厂内进行，但为了施工方便，复合土工膜幅宽又不应太宽，必须在施工现场拼接，对拼接处的施工质量要控制好，做好现场检验和仔细检查。土工膜焊接完成经检验合格后进行面层土工布缝合，面层土工布缝合采用手提式缝纫机缝合，用尼纶线缝合两道。在土工膜的拼接处注意在同一个断面上边坡上面的膜要压在下面的膜上面。
5.2.4.4上覆保護层呼延调蓄池上覆保护层包括砂垫层、级配碎石和混凝土预制块，其厚度分别为20cm、30cm和15cm。复合土工膜焊接完并经质量验收合格后，及时进行砂垫层、级配碎石和混凝土预制块的铺设，以防止其在紫外线照射下易老化和其它因素引起的破坏。
3复合土工膜施工质量控制复合土工膜铺设质量直接影响调蓄池的防渗效果，因此在各个环节都要严格把关。
3.1进场复合土工膜质量检测结合工程实际及所选复合土工膜的规格，确定复合土工膜的质量标准、几何尺寸，选择生产规模较大、产品质量符合要求的生产厂家进行采购。对于进场的复合土工膜必须有厂家提供的合格证书、性能及特性指标和使用说明书。复合土工膜进场后，随机抽取复合土工膜，对其性能指标进行复测，确保用于工程的材料合格。
3.2焊缝质量检测复合土工膜拼接质量是关系到防渗的主要问题，目前采用的检测方法主要有目测法和现场检漏法，目测法主要是观察焊缝有无漏接、烫损、褶皱，拼接是否均匀等。现场检漏法是对焊缝进行充气检测，将待检焊缝两端封死，在两条焊缝之间的空腔部位插入气针，充气至0.1MPa，静观lmin，观察真空表，若气压稳定，表明焊缝质量合格，若气压下降，则对焊缝进行逐处检查，找出焊接不牢的部位及时修补。
3.3施工过程质量控制要点3.3.1由于土工膜缺少约束支撑，在承受土压力时被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏等，严重影响焊缝的密封性。铺设前一定要先仔细检查所用土工膜的外观质量，选用膜面平整的土工膜，避免造成不必要的返工。
3.3.2保护措施，铺设过程中作业人员不准直接在复合土工膜上卸放易造成土工膜损坏的器具，不准在土工膜上进行易损坏土工膜的操作。施工作业时，应将复合土工膜上、下垫层中的的砾石和硬土块清理干净，防止在复合土工膜上、下垫层铺设施工时，人为踩踏刺破土工膜，影响防渗效果。
3.3.3土工膜的原材料是高分子聚合物，这种物质是链节结构，它对氧化(老化)十分敏感，容易发生降解反应和交换反应，引起其组成、结构的变化而逐渐失去原有的优良性能。对于铺设完成的复合土工膜要及时进行覆盖。
6结语复合土工膜作为一种新型的防渗材料在水库和渠道防渗中应用前景很好，由于复合土工膜防渗的核心问题是保证施工中土工膜的完整性和土工膜的铺设质量，因此在水库和渠道防渗施工中只要严格按复合土工膜施工技术要求，严格现场焊接和粘接的质量控制，避免人为或其他因素的破坏而产生缺陷影响防渗效果，就能使复合土工膜各项性能指标均满足设计要求，质量得到保证。