開茂水庫庫區(qū)復(fù)合土工膜防滲坡面設(shè)計(jì)

開茂水庫庫區(qū)復(fù)合土工膜防滲坡面設(shè)計(jì)

1復(fù)合土工膜防滲開茂水庫周邊工程位于新縣與安昌市交界處，主要集中在生活、生產(chǎn)和灌溉。其主壩采用面板堆石壩,正常蓄水位高程608m,校核水位高程612m,右岸山脊613m高程以下坡面、573m高程以上坡面采用復(fù)合土工膜防滲+573高程以下基巖帷幕灌漿的組合式防滲體系,復(fù)合土工膜防滲面積約8.2萬m右岸山脊復(fù)合土工膜防滲坡面高度為40m,最高防滲高程為613m,最低防滲高程為573m,斜面平均長度為110m,縱向長度為758m,劃分為1~12個斷面。整個坡面為典型山地地形,1~6斷面坡面594m高程馬道以下為礫巖、泥巖互層,坡面結(jié)構(gòu)較平整,而7~12斷面坡面為黏土、含礫石黏土覆蓋層,坡面覆蓋層承載力滿足設(shè)計(jì)要求。2復(fù)合土工膜技術(shù)指標(biāo)根據(jù)《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50290-2014)、《聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》(SL/T231-98)的規(guī)定和設(shè)計(jì)要求,PE土工膜各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)符合表1所示要求。3施工工藝復(fù)合土工膜施工工藝流程見圖1。4無砂混凝土澆筑右岸坡面復(fù)合土工膜主要施工步驟:坡面開挖與整平→坡面墊層料填筑壓實(shí)→無砂混凝土澆筑→復(fù)合土工膜鋪設(shè)→土工膜焊接→質(zhì)量檢查→蓋板混凝土澆筑。筆者分述如下。4.1墊層開挖的質(zhì)量控制巖石開挖采用自上而下、分層淺孔松動爆破和反挖液壓錘破碎修坡開挖,覆蓋層反挖開挖后進(jìn)行修坡,所形成的坡比緩于1∶2.5。為保證墊層填筑質(zhì)量和坡面平整度,開挖必須保證坡面平順。對6~10斷面坡面起伏變化較大的部位,通過反挖修正、削坡成圓弧面,避免出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折;對坡面出現(xiàn)的孤石、松散土、樹木、草根進(jìn)行挖除,對坡比小于1∶2.5的坡面,保證將該坡面開挖至未擾動原狀土層。右岸坡面在高程613m、594m處分別設(shè)置兩條寬5m、3m馬道,分別在馬道邊緣開挖兩條錨固溝用于土工膜的錨固。4.2坡面放線平臺的壓實(shí)壓實(shí)右岸墊層采用粒徑小于30cm級配的砂石料填筑并壓實(shí)成60cm厚過渡料,坡面開挖完成并經(jīng)驗(yàn)收合格后,過渡料采用自卸汽車從上方馬道運(yùn)到工作面上方、卸到坡面上,反挖自上而下在坡面鋪筑過渡料并分區(qū)進(jìn)行碾壓,鋪層厚度為70cm,填筑區(qū)鋪料平坦后,采用10t斜坡振動碾碾壓,振動碾壓4遍,由試驗(yàn)室人員進(jìn)行現(xiàn)場挖坑注水試驗(yàn),檢查過渡料的干密度,碾壓合格后進(jìn)行下道工序的施工。4.3土的入倉、土壓力填筑區(qū)過渡料施工完成并經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后,對無砂混凝土分條帶進(jìn)行澆筑,每條條帶寬6m,無砂混凝土采用10t自卸汽車從拌和站經(jīng)坡面馬道運(yùn)至倉面附近,用CAT350長臂反挖在馬道上向上部坡面鋪筑混凝土入倉,人工輔助平倉,鋪料厚度為12cm。在倉面頂用小卷揚(yáng)機(jī)牽引平板振搗器自下而上振搗平整,保證無砂混凝土表面平整、無尖角突變,澆筑完成后用塑料薄膜遮蓋,終凝后灑水養(yǎng)護(hù)14d。4.4復(fù)合土工膜的鋪設(shè)無砂混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后,根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場施工條件,右岸坡面復(fù)合土工膜鋪設(shè)以595m高程馬道為界上下分兩部分進(jìn)行鋪設(shè),自上而下依次進(jìn)行,采用分兩段鋪設(shè),在573~576m高程處與帷幕灌漿趾板混凝土錨固連接。4.4.1土工膜的選型(1)按設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)要求選用350g/PE0.8mm/450g的復(fù)合土工膜,即上下面土工織物(土工布)的單位面積質(zhì)量分別為350g/m(2)考慮到右岸坡面復(fù)雜且不平坦,存在圓弧形和凹凸面且長度不一,為避免出現(xiàn)太多褶皺和修補(bǔ)工程量,提高土工膜鋪設(shè)質(zhì)量,選用了幅寬為6m、3m,長度為30m兩種規(guī)格的土工膜。(3)為保證土工膜焊接質(zhì)量,在復(fù)合土工膜兩側(cè)預(yù)留了20cm寬膜與土工布不粘合的光面膜。4.4.2土工膜厚度檢測對于首先進(jìn)入現(xiàn)場的復(fù)合土工膜,現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員必須檢查其出廠合格證書、廠家出具的質(zhì)量檢測報(bào)告,同時采用游標(biāo)卡尺對土工膜厚度進(jìn)行初步檢測,檢查復(fù)合土工膜的外觀質(zhì)量,土工膜不允許出現(xiàn)沙眼、疵點(diǎn);現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室根據(jù)設(shè)計(jì)與規(guī)范要求和《土工合成材料測試規(guī)程》SL235-2014,對不同產(chǎn)品型號、數(shù)量、批次的土工膜各項(xiàng)物理性能進(jìn)行抽樣檢測,主要包括撕裂強(qiáng)力、頂破強(qiáng)力、單位面積重量、厚度、斷裂伸長度指標(biāo),待各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求后方可投入使用。4.4.3無砂混凝土表面處理無砂混凝土澆筑完成、養(yǎng)護(hù)14d后,對無砂混凝土表面的松散石子、混凝土塊、鐵釘?shù)燃饫怆s物進(jìn)行清掃,以保證土工膜的鋪設(shè)質(zhì)量,防止穿透、刺破土工膜。4.4.4復(fù)合土工膜的鋪設(shè)與焊接(1)繪制土工膜鋪設(shè)示意圖。在復(fù)合土工膜鋪設(shè)前,為保證土工膜鋪設(shè)平整,盡量減少褶皺、裁剪和材料浪費(fèi),避免出現(xiàn)十字縫,確保相鄰兩幅土工膜橫向焊縫距離大于1m,必須根據(jù)坡面地形和面積、結(jié)合土工膜幅寬繪制土工膜鋪設(shè)示意圖后再進(jìn)行施工,包括選擇土工膜鋪設(shè)幅寬、焊縫位置設(shè)計(jì)。(2)復(fù)合土工膜焊接試驗(yàn)。該工程復(fù)合土工膜的拼接采用熱熔焊接,焊接設(shè)備采用800型土工膜焊接機(jī)、手扶式熱風(fēng)焊槍。在每次鋪設(shè)焊接前,根據(jù)當(dāng)時的氣候條件以及膜的厚度,調(diào)節(jié)焊接設(shè)備溫度狀態(tài),現(xiàn)場做小樣焊接試驗(yàn),試焊接1m長的土工膜樣品。確定焊機(jī)在合適的焊接溫度、焊接機(jī)行走速度等參數(shù)條件下工作,以保證焊接質(zhì)量。(3)復(fù)合土工膜的鋪設(shè)方法。右岸坡面土工膜分595m高程以上及以下兩部分分別鋪設(shè)。首先進(jìn)行上部鋪設(shè),鋪設(shè)之前,對錨固溝進(jìn)行處理,清除溝底松散的亂石與雜物并修理平整。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,將土工膜上端埋入錨固溝的長度達(dá)1.2m,要求其緊貼錨固溝內(nèi)側(cè)并留有富裕,鋪設(shè)完成、焊接結(jié)束后,采用黏土回填至設(shè)計(jì)高程,利用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)。坡面復(fù)合土工膜鋪設(shè)時,應(yīng)保證在無雨天氣施工,按流水作業(yè)的順序分區(qū)分塊進(jìn)行,采用人工鋪設(shè),一次鋪設(shè)長度為30m。沿坡面從上向下滾鋪鋪設(shè),鋪設(shè)應(yīng)自然松弛,不應(yīng)拉得太緊,應(yīng)留有富裕度以適應(yīng)變形的要求。為保證防水層整體質(zhì)量,避免形成十字縫,鋪設(shè)過程中,作業(yè)人員應(yīng)穿平底布鞋或軟膠鞋;施工時,若發(fā)現(xiàn)土工膜損壞,應(yīng)及時進(jìn)行修補(bǔ)。(4)復(fù)合土工膜的焊接。復(fù)合土工膜攤鋪完成后,由人工進(jìn)行調(diào)整,以確保其能滿足焊接搭接寬度,人工用手提電動縫包機(jī)對底層土工布進(jìn)行縫合,復(fù)合土工膜接縫的焊接采用800型土工膜焊接機(jī)進(jìn)行熱熔焊接。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,采用雙焊縫,寬度為10mm。T型接頭采用母材補(bǔ)焊,補(bǔ)焊尺寸為300mm×300mm。焊縫焊接前,對焊接搭接寬度進(jìn)行了檢查,對搭接太寬的部分進(jìn)行了修剪并保證搭接符合要求、整齊,以提高焊接質(zhì)量。雙縫焊接必須嚴(yán)格按照焊縫試驗(yàn)確定的參數(shù)調(diào)整焊機(jī)進(jìn)行焊接,同時根據(jù)現(xiàn)場施工氣溫確定行走速度和溫度。焊接完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行面層土工布的縫合,面層土工布縫合同樣采用手提式縫紉機(jī)縫合,用尼綸線縫合兩道,焊接情況見圖2、3。焊縫處的PE土工膜應(yīng)熔結(jié)為一個整體,不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超量焊;出現(xiàn)虛焊、漏焊時,必須切開焊縫,使用熱熔擠壓機(jī)對切開的損傷部位用大于破損部位直徑一倍以上的母材補(bǔ)焊。如遇到焊接過程中出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象,應(yīng)立即切斷電源,重新進(jìn)行焊接,防止增大土工膜的燙傷面積。4.5現(xiàn)場檢漏法法的應(yīng)用復(fù)合土工膜的拼接質(zhì)量是關(guān)系到防滲的主要問題,復(fù)合土工膜鋪設(shè)完成后必須全面檢查土工膜的焊接、補(bǔ)焊、接頭以及整個鋪設(shè)面,確保焊接質(zhì)量合格,土工膜無孔洞、破洞、焊縫焊接合格;對焊接質(zhì)量不合格、破損的地方及時通過焊風(fēng)槍修補(bǔ)。該工程采用的檢測方法主要有目測法和現(xiàn)場檢漏法。目測法的用途主要是觀察焊縫有無漏接、燙傷、針眼、孔洞,拼接是否均勻等?，F(xiàn)場檢漏法的用途是對焊縫進(jìn)行雙縫充氣檢測。焊縫檢測設(shè)備(儀器)包括活塞壓氣筒、壓力表、電熱焊風(fēng)槍,充氣長度為30m,將焊縫兩端封死,在兩條焊縫之間的空腔部位插入氣針,充氣至0.15~0.2MPa,保持1~5min,壓力無明顯下降即為合格;若氣壓下降,則對焊縫進(jìn)行逐處檢查,找出焊接不牢的部位及時進(jìn)行修補(bǔ)。對單縫、T型接點(diǎn)及補(bǔ)焊采用真空檢測,真空罩為直徑40cm的透明塑料罩,在接點(diǎn)、焊縫表面涂肥皂液,將真空罩罩在檢測處,四周用橡皮泥密封,抽真空度為0.005MPa,保持30s,壓力無明顯下降即為合格(圖4)。焊縫處PE土工膜應(yīng)熔結(jié)為一個整體,不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超量焊;出現(xiàn)虛焊、漏焊時,必須切開焊縫,使用熱熔擠壓機(jī)對切開損傷部位用大于破損直徑一倍以上的母材實(shí)施補(bǔ)焊。4.6復(fù)合土工膜焊縫的處理(1)無砂混凝土表面的處理。該工程施工過程中發(fā)現(xiàn),由于無砂混凝土骨料缺少粒徑5mm以下的砂,采用二級配且粗骨料為人工骨料有棱角的碎石,澆筑完成后局部表面無法避免會出現(xiàn)不平整、骨料突出、尖銳的部位。為防止尖銳骨料頂破土工膜,采用將人工骨料換成天然骨料的措施。同時,對已澆筑的部分,考慮無砂混凝土的滲透性,采用撒粗砂將局部表面小坑進(jìn)行填補(bǔ)、修整的措施進(jìn)行處理。(2)復(fù)合土工膜的膜面處理?，F(xiàn)場焊接時,采用電吹風(fēng)吹去膜面的泥土等雜物,同時用干凈的紗擦拭焊縫搭接處,做到無水、無塵、無垢,土工膜應(yīng)平行對正,適量搭接。(3)無光面土工膜焊縫的特殊處理。鑒于右岸坡面地形凹凸不平、長度不一,對于現(xiàn)場施工無法避免將土工膜裁剪、進(jìn)行拼湊鋪設(shè)的區(qū)域,由于裁剪后的土工膜不再具有光面膜,經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)無法保證土工布的焊接質(zhì)量,為此,采用磨光機(jī)或人工將焊縫兩側(cè)土工膜焊接面的土工膜清除干凈后再進(jìn)行焊接的方式。(4)保護(hù)措施。鋪設(shè)過程中,作業(yè)人員不準(zhǔn)直接在復(fù)合土工膜上卸放易造成土工膜損壞的器具,不準(zhǔn)在土工膜上進(jìn)行易損壞土工膜的操作。施工作業(yè)時,應(yīng)將復(fù)合土工膜下墊層中的松散骨料清理干凈,防止施工人員在復(fù)合土工膜上踩踏、刺破土工膜而影響防滲效果。土工膜的原材料是高分子聚合物,該物質(zhì)為鏈節(jié)結(jié)構(gòu),耐紫外線差、對氧化(老化)十分敏感,容易發(fā)生降解反應(yīng)和交換反應(yīng),尤其是在