土工膜水平防渗层施工技术

土工膜水平防渗层施工技术随着科技的发展，土工膜的技术已经相当成熟了，尤其是在水利水电工程中的应用。土工膜的主要应用领域有土石坝工程、混凝土坝、渠道与水池及隧洞工程等.本文主要介绍土工膜防渗技术在舟山市六横金润山塘水库的应用，土工膜的主要应用范围、在设计时要考虑的因素以及它的施工质量控制。标签：土工膜；应用范围；质量控制土工膜在国外的应用范围较广，主要应用于坝面防渗、坝内防渗、水库及海堤防渗、渠道衬护、地下工程防水等领域。20世纪60年代开始，各种建筑坝挡水面都开始应用PVC土工膜。目前国外最高的土工膜斜墙防渗的堆石坝为西班牙1984年建造的PozadeLosRamos，此坝一直运行顺畅，如今坝高已从刚开始的97m增加至现在的134m。日本的一个抽水蓄能电站上水库也采用的土工膜进行库底防渗，防渗水头高达40m。一、舟山市六横金润山塘水库土工膜应用六横金润山塘水库是民营企业投资，供水、消防二用水库，设计采用各种方案比较，工程安全和造价都离不开水库防渗技术。绝大多数的抽水蓄能电站上水库，地势一般均较高，正常蓄水位经常高于地下水位，库四周山体单薄、构造发育不全面，存在渗漏的可能极高，而且水库渗漏严重威胁着地下厂房系统的运行，所以，大部分情况需采取全库盆或较大范围的防渗处理措施。其防渗形式主要包括混凝土面板、沥青混凝土面板和粘土铺盖等。但作为库底的防渗材料，混凝土面板不适用于地基不均匀沉降量较大的工程，因为它会产生大量裂缝，不易修补；沥青混凝土防渗则可以用于地基变形较大的工程，但是它施工起来比较复杂、造价高。粘土则常常因为料源而受到限制，且从保护土地资源方面考虑，不宜大量开采。六横金润山塘水库在2008年就完成其可行性报告。由于其上水库地质条件较为复杂，经过对多种方案的认真比较和审查，最终确定采用土工膜铺盖做库底，采用混凝土面板做库岸和大坝，再采用帷幕灌浆的综合防渗措施。该工程上水库内以开挖的强风化石渣进行回填并经碾压，回填深度各不相同，因为地基存在较大的不均匀沉降，所以，我们在采用可以适应地基较大变形的土工膜铺盖防渗技术。这是国内比较大型的水电工程第一次应用土工膜作为库底填渣体上的水平防渗铺盖材料。随着舟山六横金润山塘水库的设计和施工，我国小型水电工程的主要建筑物也逐渐在使用土工膜防渗技术。舟山六横金润山塘水库防渗设计时，它的防渗水头达到15m，这使得水库防渗技术在历史上取得了跨越性的发展。由于过去土工膜在大型主体工程中应用较少，工程实际经验不足，也没有健全的技术标准，所以，在工程建设中，土工膜防渗施工技术还有很多问题需要我们去解决。二、土工膜应用的主要领域土石坝工程土工膜用在土石坝工程中主要是为了防止坝体或坝基渗漏，它不仅可以用于新坝，也经常用于旧坝修补和加高。包括既作斜墙，又可以做上游铺盖；如果坝建在透水地基上，作双层衬砌铺盖，斜墙用单层膜；铺盖部位位于软弱层上或它所处的区域极易破坏，那么铺盖选用单层土工膜，铺盖下用土工格栅或高强度、高模量土工织物加筋土体；以土工膜作垂直防渗；贯穿坝体的垂直防渗墙，可用于新建坝或旧坝；折线形防渗墙，在新建坝中随填土施工逐块焊接向上延伸；当旧坝需要加高时可以用作加高部分坝体的防渗墙；对两种两种材料压缩性不同的坝体，在两种材料界面处的坝坡上用土工膜防止裂缝渗漏；如果遇到旧坝漏水的情况，用土工膜作斜墙；也可以用土工膜修补地基漏洞等。混凝土坝工程土工膜既可以用于旧坝，也可以用于新建坝。因为旧坝上游表面长期浸泡在水里，表面被腐蚀，导致其透水性增大，这时土工膜就用作旧坝上游的坝面修理，以土工膜贴面起防渗作用；而对于新建的碾压混凝土坝，土工膜仅仅是作为上游坝面的材料，使其能够很好地起到防渗作用。渠道与水池利用土工膜作为渠道与水池防渗衬砌的例子数不胜数。值得一提的是美国垦务局1989年在正过水的加州Coachella渠道上完成了长达300m的土工膜衬砌铺设试验。该试验用PVC土工膜厚0.75mm，其上粘有针制土工织物，在它上面直接浇筑混凝士护面板。每片土工膜尺寸均为61mx17.9m，粘贴剂为四氢化呋喃.施工时采用了特制的160t的挖掘平坡机和180t的水下铺设机，这两种设备均配有履带，并安装在跨度为31.4m的横跨渠道的桁架上.隧洞工程无论是有压隧洞还是无压隧洞均可以采用土工膜。土工膜在隧洞工程中的主要作用是防渗，人们为了解决来自围岩裂隙的渗水，经常采用背面粘有针刺土工织物的复合土工膜.三、土工膜的施工工序关于土工膜的铺设工序大致有以下几步：验收垫层、铺设土工膜、矫正、压膜、定型、擦拭尘土、焊接、检测、修补加固、复检、防护层施工、防护层验收铺设方法：一次从坝底向坝上位置按照由内而外的顺序进行铺设，一边铺一边压重，在土工膜覆盖之前，工作人员应严格检查覆盖面，以免其上有岩石尖角或者尖锐物导致土工膜划伤，应检查覆盖面上是否有凹凸不平、树根或其他会损害土工膜的杂物存在，铺设人员在工作室应尽量穿软底鞋，土工膜的宽度应尽量不要变，采用原有幅宽，尽量不要在现场拼接，在施工之前应按照土工膜幅宽、现场长度需要，在专用场地剪裁，并拼接成符合要求尺寸的块体，卷在钢管上，然后搬运到工作面进行铺设。铺设时尽可能不要拉得太紧，要留有一定的褶皱，松动率大于5%。黏合：不管是热力黏合还是采用黏接剂粘接，在粘结之前都必须进行现场粘接的永久性防渗试验和强度试验，充分了解土工膜的焊接工艺流程及接头性能。膜面上的沙子、泥土等必须清除干净，确保膜面清洁，在保证膜与膜接头处铺设平整后再施焊。焊接：土工膜的焊接一般采用热焊接方法，对于铺设好的土工膜，边缘接缝处不能存在污物、尘土等污染物，焊接前要把接缝两边的PVC膜搭接好，使之有一定的搭接宽度，确保平整无褶皱；焊接过程中要尽量采用不同类型的焊接机组合进行焊接，对于焊接区域，因为不小心而形成的焊洞修补时要用焊接机进行修补。土工膜焊接机的速度大约在1.50〜2m/s，施焊温度为180〜220°C，采用双自动土工膜焊接机进行焊接。拼接焊缝两边宽各10cm，设两道焊缝，每道宽10mm，在两道焊缝之间需留有12mm宽的空腔，作用是检查其焊接质量。除锚固端外，其余三边预留10cm宽拼接带，方便日后施工时膜与膜的拼接。4.检测：在结束安装之后，按照焊接质量的相关控制要求对所铺设的土工膜表面进行目测以检查其损坏的地方，及时标记便于进行修补，确定铺设表面是否存在损坏的外来物质，如断针等异物。在施工时要做到边施工边检测。修补：如果检查出来有损坏的部分要及时进行修补，在缝合处，要重新缝合修补，并保证跳针的末端已重新缝合。对于磨损的土工膜应该通过铺设和热连接土工膜小片来修补，土工膜小片要比缺陷的边缘在各个方向最少长200mm。必须严格控制热连接以确保土工膜补片和土工膜能够紧密结合，而且对土工膜无损害。土工膜进行修补时应按照以下的技术要求：对于补洞或补裂缝的补丁必须和土工膜材质一致；补丁应至少延伸到受损土工膜范围以外30cm的范围；要是裂口长度大于卷材宽度的10%，那么，受损部分应该切除掉，然后将两部分土工膜连接起来。保护层：土工膜焊接完而且验收合格后，应该立刻在膜上面铺设均匀砂砾石保护层。保护层总厚度为100cm，有两层组成。①下保护层料采用挖掘机摔挖进料，人工配合铺料。下保护层厚度50cm，填料细砂砾料最大粒径不应大于20mm，禁止用机械铺设，采用人工拍实，下保护层铺设前应先在土工膜表面铺一道细沙或过筛细土。②上保护层料采用挖掘机摔挖进料，人工配合铺料。上保护层厚度50cm，填料粗砂砾料最大粒径小于80mm，砂砾料中粒径小于0.10mm的颗粒含量不超过5%，上保护层铺料采用18t振动平碾静碾6〜8遍，经压实后，砌筑厚度为50cm的干砌块石防护层。四、结语土工膜的连接对于其作用的发挥很关键，急需研制出一种能自动控制温度和焊接速率的焊接机，同时能够现场快速检测焊缝质量的设备也很重要。土工膜和结构物如何有效的连接同样值得研究，国外许多厂商实行生产、销售、现场焊接和质量