關于渠道復合土工膜防滲層施工工藝及質量控制的研究
作者：張毅
1 前言
南水北調中線邯石段SG8標渠道工程，防滲設計采用兩布一膜復合土工膜，總干渠渠道典型斷面見圖1。其中膜選用不小于0.3 mm的聚乙烯土工膜，布選用聚酯長絲針刺土工布，復合體幅寬大于5m，兩側土工布表面做加糙處理，且土工布表面手搓時不得脫絲。
2 復合土工膜鋪設與連接施工
結合渠道工程特點，復合土工膜施工分為：材料準備、基礎面準備、鋪設、連接與檢測等幾個步驟。
2.1材料準備
依據渠道主體工程設計技術要求，渠坡土工膜鋪設與渠道中心線方向垂直，渠底復合土工膜沿水流方向鋪設，按照先兩側渠坡、后渠底的施工順序施工。根據渠道鋪設復合土工膜設計尺寸及鋪設范圍，對不同斷面渠段土工膜委托生產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，為減少施工王見場接縫數量，卷長可適當加大。
土工膜生產廠家距工程所在地較遠，因此，防滲土工膜的場內外運輸、裝卸、現場儲存等諸多環(huán)節(jié)是不可避免的，為降低防滲土工膜的破損率，確保原材質量，其運輸、裝卸必須采取防護措施，如：每卷材料采用包裝袋運輸、運輸車廂內側設置柔性材料保護層、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基礎面檢查
復合土工膜鋪設前，需對前一道工序質量進行復查，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，滿足要求后方可進行復合土工膜鋪設。
2.3 復合土工膜鋪設
復合土工膜鋪設采用人工完成，渠坡鋪設時上部預留出設計長度進行固定后，自上而下鋪設，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l2cm預留。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，與渠坡土工膜預留搭接頭采用T縫連接，嚴禁十字接縫，縱橫縫接頭錯開100cm以上。鋪設土工膜與保溫板面貼實，無褶皺，松緊適宜。
2.4復合土工膜焊接
兩布一膜的連接按照下、上層土工布手提自動縫合機縫接和中層聚乙烯膜自動焊接機雙縫熱熔焊接的
3個程序進行，搭接寬度10~12 cm。
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：對搭一折疊底布一縫合一檢查一拉平一折邊一驗收，
采用手提自動縫包機縫合，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，使布與膜聯合受力。中層土工膜焊接并檢測合格后采用相同方法進行上層土工布縫合。
b.土工膜焊接：采用自動調溫（調速）電熱楔式雙道塑料熱合機焊接，焊接前要保持焊接面清潔干燥，無塵土、水汽、油污等。土工膜應平行對iE，搭接不少于lOcm，焊縫雙縫寬度2mm×lOmm，焊縫間留有約lcm的空腔。
每班正式焊接前需做現場焊接小樣試驗，以確定施工時段、環(huán)境下的焊接溫度、焊機行走速度等參數，確定試焊質量效果達標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，檢測合格后進入下一道工序，充氣檢驗不合格時，及時檢查原因，進行修補。
2.5土工膜黏結
土工膜施工過程中，難免會出現破損或污染等問題，如：渠道施工中預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，土工膜無法進行熱熔雙縫焊接，需采用專用KS膠黏劑熱熔黏結。
根據KS膠黏劑生產廠家提供的產品使用說明，膜與膜黏結搭接寬度不小于10cm，黏結劑涂刷均勻飽和，可滿足質量要求。黏結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，在下層土工膜黏結面上均勻涂滿膠液，然后將上層土工膜與黏結面對齊、擠壓，使黏結面充分結合。為保證黏結質量，正式黏結前要進行工藝試驗，實地對按要求黏結的土工膜接頭進行拉拔試驗，土工膜未在焊縫處斷裂，說明焊縫黏結強度不低于母材強度，符合質量要求。
復合土工膜與建筑物黏結時，要根據建筑物尺寸在復合土工膜上進行標識，再根據標識線進行裁剪，標識尺寸應考慮建筑物的黏結寬度，黏結寬度不小于設計要求，建筑物周圍復合土工膜要充分松弛。為保證土工膜與建筑物黏結牢固，防水密封可靠，在對土工膜或墩柱進行涂膠之前，先將涂膠基面打磨清理干凈，保持干燥。涂膠均勻布滿黏結面，無過厚、漏涂現象。對于膠黏劑黏結處不便采用漏檢或破檢的部位，按照尺量黏結搭接寬度不小于lOcm，目測黏結劑涂刷均勻飽和即為合格。
3質量控制要點及措施
渠道防滲土工膜是防止渠道內水外滲的關鍵，由于面積大、接頭多，又屬隱蔽工程，質量控制好壞對渠道滲漏有重大影響。因此從原材料進場檢測驗收到鋪設、焊接、檢驗等各個環(huán)節(jié)都要嚴格控制。
3.1 材料進場質量檢測
南水北調工程中，復合土工膜由甲方統一招標選擇生產規(guī)模大、質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，進場的材料必須有出廠合格證、產品說明書等必要資料，檢查齊全后，按照規(guī)范要求隨機抽取樣品進行各項性能指標的檢測，檢測合格后方可投入使用。
3.2土工膜的接頭及焊接
土工膜鋪設展開過程中仔細檢查外觀質量，目測檢查土工膜材料有無撕裂、孔洞、破損等缺陷，發(fā)現缺陷要及時用合格的母材修補，修補范圍超出缺陷邊緣10～20Cm．
渠坡土工膜只允許垂直水流方向的橫向連接縫，不允許順水流方向的縱向連接縫；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lOOcm以上，接縫預留搭接長度50~ 80cm，坡肩土工膜預留長度應滿足設計要求；橫向縫應使上游側土工膜壓下游側土工膜，坡腳縱向縫應使渠底土工膜壓渠坡土工膜；齒槽部位鋪設后應用臨時支撐固定。
土工膜焊接采用專用焊接設備，焊接人員上崗前進行施工技術培訓，使其熟練掌握焊接技術，并保持人員相對固定。焊接前進行工藝試驗，確定合適的焊接溫度和行走速度等參數。試驗時，焊接溫度與行走速度的最佳狀態(tài)表現為焊痕平整透明；如果焊機行走速度偏慢或溫度過高，會出現焊痕嚴重破損現象；如果焊機行走速度偏快或焊接溫度偏低，會出現焊痕不透明或呈白色現象。
熱熔焊接時，開機后仔細觀察儀表顯示溫度情況，使設備充分預熱至預定溫度后開始焊接。焊接溫度應結合焊接試驗及環(huán)境氣溫適時調整。向焊機插入膜時，要做到動作迅速，搭接尺寸準確。
在焊接時和焊接后2h內，土工膜不得承受任何拉力，焊接面嚴禁發(fā)生錯動，當天鋪設的土工膜要在當天全部拼接完成。
3.3 焊縫質量檢查與檢測
外觀質量檢查：目測法，復合土工膜焊接好后，觀察有無漏接，接縫是否燙損，有無褶皺，是否拼接均勻等。焊縫應達到平整美觀，呈透明玻璃狀，無漏焊、虛焊、燙傷、皺褶、孔洞等，若有不合格處，需進行修補。充氣檢漏：復合土工膜每條焊接縫必須進行檢漏。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，用熱熔風槍烤至軟化并粘貼緊密，形成一個封閉的充氣區(qū)，插入打壓設備充氣針頭進行充氣檢測，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，避免針孔擴大漏氣，按照該工程復合土工膜焊接檢驗要求，對于0.3mm厚的復合土工膜檢驗，焊縫充氣壓力按0.15~0. 20M Pa控制，穩(wěn)壓時間2~5min，壓力無明顯下降即為合格；對于0.5 mm厚的復合土工膜檢驗，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。
3.4 土工膜材料的保護
復合土工膜材料的保護貫穿轉運、裝車、卸車、鋪設、保護層施工等整個施工流程的各個環(huán)節(jié)。使用專車運輸，裝卸、搬運過程中不得拖拉、硬拽；土工膜鋪設人員要穿軟底鞋作業(yè)，鋪設好的復合土工膜嚴禁踩踏，嚴禁在土工膜上進行一切可能導致土工膜損壞的施工作業(yè)；土工膜鋪設過程中，要用沙袋或軟性重物覆壓，以防風動；土工膜鋪設進度結合混凝土襯砌施工進度安排，形成流水作業(yè)，縮短土工膜暴露時間，對于堤頂及坡腳預留的土工膜要及時進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，防止損壞和老化；施工現場嚴禁煙火，機械檢修等電氣焊作業(yè)要遠離復合土工膜。
4 施工中應關注的幾個問題
4.1 土工膜材料及鋪設的統籌規(guī)劃
按照渠道設計斷面尺寸、鋪設技術要求和供貨廠家生產參數對土工膜原材料進行統籌規(guī)劃，以SG8標某段渠道為例，見圖2。土工膜單卷幅寬設計要求為不小于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場接縫數量，卷長可適當加大。
按圖2所示汁算單坡土工膜卷長示例：
渠底板襯砌寬度21m，順水流鋪設3卷(單卷幅寬5. 85m)，按12cm搭接寬度計算，有效鋪設總寬度為：5. 85×3-0.12×4=17. 07m，剩余部分采取渠坡土工膜預留搭接頭的方式連接，即21 - 17. 07=3.93m，分兩側，每側各1. 97m。
坡L設=1. 97 +0. 42 +0.4+0.5 +16. 88 +0. 36+0.1 +0.3=20. 93m
結合施工實踐，松弛系數按照1%考慮：
坡L實=L設+L設×1% =21. 14m
土工膜的生產會產生少許尺寸誤差，受施工現場不同環(huán)境條件的影響，如：熱脹冷縮，鋪設時也會產生一定的誤差，所以在坡面土工膜鋪設時首先要確保坡腳預留搭接長度滿足圖紙計算的尺寸要求，且各幅底部預留端部要順直，以便于后續(xù)與渠底土工膜良好連接，將材料和鋪設中的少量誤差留在坡頂。
4.2 外露土工膜的保護
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，對于坡腳預留外露土工膜的保護就越不利，對后續(xù)的連接施工和土工膜自身的質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，這樣既減少了預留土工膜保護的工作量，也保證了土工膜的質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，轉彎段較多，轉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，生產廠家供應的定尺土工膜只是在四個邊預留了約Im長的PE膜光面焊接區(qū)（PE膜與土工布分離，未黏合），施工中因異形面經常出現焊接區(qū)超出預留焊接區(qū)，造成焊接困難，不得不采取黏結的方式連接，增加了工作量和難度，且質量不易保證。建議在采購土工膜時向廠家訂購一部分未黏合的PE膜和土工布原材料，現場根據異形尺寸進行裁剪、焊接、縫合，既減少了材料的浪費，也保證了質量。
4.4土工膜焊接注意事項
考慮到經濟實用、便于檢測的因素，土工膜盡可能采用雙縫焊接的方法連接，按照施工技術要求，每班焊接作業(yè)前，要先進行試焊，用于確定當前環(huán)境下的焊接控制參數。在施工過程中這一要求實施起來較為煩瑣，主要還需從以下幾個方面來控制焊接質量。
a．對焊接作業(yè)人員進行實際操作培訓，考核合格后方可從事焊接作業(yè)。
b．盡可能固定焊接人員，避免隨意調換作業(yè)人員。
c．操作熟練后，可根據所在環(huán)境條件選擇不同時段進行焊接作業(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)時掌握好焊機溫度與速度的關系，防止因溫度過高出現焊融孔洞或溫度過低焊不牢的現象。
5 結語
南水北調中線工程調水距離遠、跨省市、跨流域，干渠經過高填區(qū)、采空區(qū)、特殊地質段等區(qū)域，渠道的滲漏不僅造成水量損失，而且可能會導致渠岸坍塌、潰決等直接威脅人民生命與財產安全的事故。因此渠道防滲工程施工質量與調水有效利用率和工程安全運行關系密切，必須尤為關注。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)是復合土工膜的鋪設和接縫連接質量，施工中要嚴格按照設計要求控制現場焊接質量，確保其整體防滲效果。
6【摘 要】 南水北調中線工程以明渠為主，輸水干渠全長1277km。總干渠明渠在經過特殊地形、地質段采用復合土工膜加強防滲，以提高調水的有效利用率，保證工程安全運行。本文以邯石段SG8標渠道工程為對象，簡要介紹復合土工膜防滲層施工工藝及質量控制要點，以期為類似工程提供參考。
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