溧陽抽水蓄能電站上水庫庫底防滲土工膜施工與質量控制

劉 新 星， 劉 聰， 韓 敬 澤

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

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溧陽抽水蓄能電站上水庫庫底防滲土工膜施工與質量控制

劉 新 星， 劉 聰， 韓 敬 澤

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

江蘇溧陽抽水蓄能電站上水庫全庫底采用HDPE土工膜防滲，土工膜防滲面積達25.4萬m2，底部基礎分開挖區和回填區，其中最大回填高度為70 m，土工膜與趾板、進出水口、交通橋等結構物連接部位較多，根據工程的實際情況，從土工膜施工程序、施工方法、安全和質量控制等方面進行了總結，可供其它類似工程參考借鑒。

HDPE土工膜； 防滲； 施工技術； 質量控制；溧陽抽水蓄能電站

1 工程概述

溧陽抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽市，樞紐建筑物主要由上水庫、輸水系統、地下發電廠房及下水庫等組成，電站總裝機容量為1 500 MW。電站上水庫庫盆由主壩、兩座副壩、庫岸和庫底組成，主壩和副壩均為面板堆石壩，庫周全部采用混凝土面板防滲，庫底采用全庫盆HDPE土工膜防滲，庫底防滲總面積達25.4萬m2。庫底為半挖半填區，庫底最大回填高度為70 m，蓄水期最大水頭為54 m。

2 土工膜防滲體系的施工特點及難點

(1)庫底為不規則地形，土工膜防滲面積達29.7萬m2，需要進行合理的布置和分區順序施工，才能保證工程質量、減少工程投入、減少材料浪費、加快施工進度。

(2)庫底土工膜與庫周的混凝土面板、排水廊道、庫底的進出水塔和交通橋等結構建筑物連接，只有選擇正確的連接結構方式，采取合適的施工方案，才能夠保證連接結構的穩定性和連接處的防滲質量。

(3)該工程土工膜防滲面積大，縱、橫搭接形成的T型接頭多，此處為焊接質量較為薄弱的部位。對于這部分只有選擇合適的參數和嚴格的質量控制措施進行加強處理，才能保障焊接質量，避免留下隱患。

3 設計及施工規劃

3.1 土工膜防滲體系設計

庫底土工膜防滲體系設計其結構從下至上分別由0.4 m厚碎石墊層、5 cm厚級配砂、1 800 g/m2三維復合排水網、1.5 mm厚HDPE土工膜、500 g/m2土工布及0.1 m厚混凝土預制塊護面組成，具體結構見圖1。考慮到上水庫庫底地形情況、運行期水流方向等因素，庫底土工膜鋪設計劃分為三個區，具體情況見圖2。

圖1 上水庫庫底防滲體系結構圖

3.2 施工分區

土工膜施工時，周圍作業面多，在盡可能減少交叉作業的前提下，既考慮到施工作業的連續性，又能保證土工膜整體的施工工期，將施工分為四期(圖3)：先施工一期，再施工二期，在斜坡以上的二期施工快結束前開始施工三期，最后施工四期。其中一期主要是指庫底247.7 m高程以上的中間區域；二期主要是指庫周20 m區域，該區域在對應面板混凝土、垂直縫表面止水及防浪墻混凝土施工結束后施工；三期指247.7 m高程以下的、除進出水口之間及其周圍30 m以外和1#排水洞出口附近的區域；四期為剩余區域，該區域在進出水塔啟閉機安裝結束后再進行施工。

圖2 土工膜規劃分區示意圖

圖3 土工膜施工分區示意圖

根據設計和施工分區，同時結合土工膜生產廠家的設備情況，將土工膜單卷加工尺寸定為100 m×8 m×1.5 mm(長×寬×厚)，單卷重量為1 128 kg。

4 庫底土工膜施工技術

4.1 庫底大面積平面土工膜施工

土工膜施工前，先用攤鋪機在已經施工完成的碎石墊層上部攤鋪一層7 cm厚的人工砂，攤鋪后再用26 t振動碾靜碾2遍，碾壓后的厚度為5 cm。土工膜施工時，先采用8 t汽車吊將土工膜吊至作業面最近位置，然后由人工抬至指定地點進行攤鋪。土工膜鋪設展開并完成后，采取瑞士LEISTER(Fusion3)熱熔焊接機焊接，對于熱熔焊接機達不到的地方，用瑞士LEISTER(Comet70 mm)焊接機焊接。

在土工膜正式焊接前需進行試焊，焊接參數要求如下：

(1)在現場溫度為10℃～30℃的條件下，現場焊機焊速為2～2.5 m/min、焊接溫度調節至270 ℃～350 ℃左右，焊接壓力采用700～800 N。

(2)在現場溫度為5 ℃～10 ℃的條件下，現場焊機焊速為2 m/min、焊接溫度調節至300 ℃～420 ℃左右，焊接壓力采用800～900 N。

土工膜焊接完成并通過驗收后進行土工布鋪設，土工布運輸和攤鋪方式與土工膜一致。人工攤鋪時，在相鄰塊土工布預留25 cm的搭接寬度，用于后期人工手持CH-9型手提式封包機縫合。土工布縫合后，由人工搬運0.1 m厚的混凝土塊壓覆。

4.2 土工膜與庫盆面板的連接

4.2.1 連接部位的設計結構

庫底土工膜與庫盆面板連接結構由兩部分組成，首先是在庫底排水廊道或者主壩連接板混凝土頂部的錨固(圖4)；然后是與庫周混凝土面板周邊縫的連接(圖5)。

圖4 土工膜與周邊錨固結構詳圖

圖5 土工膜與周邊面板周邊縫連接結構詳圖

4.2.2 土工膜與面板連接施工

周邊縫表面接縫止水施工前，首先將混凝土面板與庫底排水廊道在澆筑時預留的“V”型槽內及兩側20 cm范圍內混凝土打磨并清理干凈，然后在打磨面及“V”型槽內涂刷2道SR底膠，第2道SR底膠要待第1道SR底膠晾干后方可進行涂刷；在扁鋼壓覆部位和“V”型槽的下平面涂刷第2道SR底膠后適時鋪設5 mm厚的SR填料找平層，而后將土工膜伸入槽內，用手按壓土工膜，使土工膜與找平層粘結在一起；土工膜安裝完成后，在周邊縫填料范圍內的土工膜上涂刷2道SR底膠，然后在槽內安放氯丁橡膠棒；填充SR填料，形成一個半徑約110 mm的鼓包。SR填料采用專用設備直接壓制而成指定形狀，最后用SR防滲蓋片覆蓋填料鼓包，并利用50 mm×6 mm不銹鋼扁鋼及M10×180 mm不銹鋼螺栓將SR防滲蓋片固定在面板與廊道混凝土結構面上。

SR防滲蓋片固定前，使用專用注射槍往螺栓孔底部注入喜得利錨固劑，以填充螺栓與混凝土間的空隙，確保孔內充實。螺栓固定后，對螺栓表面和蓋片側模刷封邊劑封閉。考慮到土工膜的伸縮性，在進行周邊縫土工膜裁剪時，預留5～10 cm左右的余量，并盡可能在一天之中的早晚裁剪。

4.2.3 土工膜與廊道及連接板的錨固施工

施工開始前，首先將梯形槽內的混凝土面打磨平順，局部低洼處采用預縮砂漿填平，利用吹風機將溝槽內的灰塵等吹掃干凈，然后及時人工涂刷SR底膠2道，底膠晾干后，在溝槽底部粘貼5 mm厚的SR填料找平層，再將土工膜鋪入梯形槽內與SR填料找平層粘結在一起。在槽內土工膜面預鋪設不銹鋼扁鋼，按照扁鋼上的預留孔眼鉆孔，孔深130 mm，錨固范圍內的螺栓孔鉆完后，將不銹鋼扁鋼移開，用吹風機將鉆孔內和土工膜表面的粉塵吹掃干凈，在土工膜表面再刷2道SR底膠，然后用50 mm×6 mm不銹鋼扁鋼及M10×180 mm不銹鋼螺栓將土工膜固定在梯形槽內；最后，在梯形槽內填充20 mm厚SR填料，并在填料上澆筑M7.5砂漿并進行壓覆，砂漿在場外拌制好后由人工挑運至倉面，人工用木抹拍實(需注意砂漿頂面低于溝邊5 mm左右)。澆筑完成后，另外裁取600 mm寬的土工膜覆蓋住壓覆砂漿并與梯形槽兩側原土工膜焊接在一起。

4.3 土工膜與進出水塔的連接施工

4.3.1 連接部位的設計結構

肉牛養殖中，胃腸道疾病是十分常見的一類疾病。引起肉牛胃腸道疾病的致病原因多樣，包括致病原因和飼養管理。在具體診治中，應該結合肉牛臨床癥狀，明確致病原因，采取針對性措施進行治療，避免隨意用藥，增加藥物耐藥性，降低治療效果。

庫底布置有兩座進出水塔，進出水塔在其井座段結構與庫底相接處預留一圓環形平臺，平臺高程為239.7 m，寬度為1.5 m，庫底土工膜在該平臺上與進出水塔進行結構連接。土工膜與進出水塔結構間采用“螺栓錨固+混凝土壓覆”的連接方式。

4.3.2 土工膜與進出水塔的連接施工

連接處施工開始前，同廊道混凝土錨固溝槽與面板周邊縫“V”型槽處土工膜施工方式相同。首先對圓環平臺土工膜鋪設部位進行打磨，并用手持吹風機將打磨掉的灰塵吹掃干凈，混凝土殘渣等具有尖銳棱角的殘留物在吹掃前需清理干凈；吹掃干凈后及時涂刷SR底膠2道，第2道SR底膠要待第1道SR底膠晾干后方可進行涂刷；第2道底膠晾干后，在底膠表面粘貼5 mm厚的SR找平層，然后將土工膜與SR找平層粘結在一起。而后在土工膜面上預鋪設不銹鋼扁鋼，按照扁鋼上的預留孔眼鉆孔，孔深130 mm，錨固范圍內的螺栓孔鉆完后，將不銹鋼扁鋼移開，用吹風機將鉆孔內和土工膜表面的粉塵吹掃干凈，在土工膜表面再刷2道SR底膠，底膠晾干后用50 mm×6 mm不銹鋼扁鋼及M10×180 mm不銹鋼螺栓將土工膜固定在進出水塔混凝土結構面上。

土工膜固定完成后，在進行壓覆混凝土施工時，出于保護底部成品土工膜考慮，施工時不能采用電焊和釘子等尖銳物品進行施工。

5 土工膜施工期的安全防護

土工膜施工期間，存在分區施工前后時間跨度大、相鄰作業面多、交叉干擾大的情況，加之土工膜容易被尖銳和高溫物體破壞，如果鋪設過程中防護不到位，容易破壞已完成的土工膜，留下質量隱患，因此，對其進行安全防護非常重要。

5.1 施工期分區邊緣的安全防護

5.2 施工期與相鄰建筑物上下垂直作業安全防護技術

溧陽抽水蓄能電站采用了上下雙重防護措施，確保了土工膜施工安全。首先進行上部防護，在面板及進出水口頂部位置搭設簡易的腳手架，然后在其上掛阻燃式密目網，使上部施工時不慎掉下的雜物等無法對土工膜施工造成影響，同時對下部施工完成的土工膜在相鄰建筑物周邊3 m范圍內全部覆蓋棉被，既使上部施工有雜物遺漏下來，也不能對土工膜產生破壞，同時將鋪設的棉被用做施工通道，避免施工人員直接在土工膜上行走。該方法投入成本少，操作簡單且實用。

6 土工膜施工期質量控制技術

土工膜焊縫焊接質量控制是庫底土工膜防滲施工中的重中之重。溧陽抽水蓄能電站采用熱熔焊法完成焊縫長度為21 127.91 m，采用擠壓焊接法完成焊縫3 201 m，完成“T”型接頭加強729個。通過采用合理的質量控制措施和檢測手段，采用擠壓焊接法完成的焊縫及“T”型接頭非破壞性檢測一次合格率為100%，熱熔焊焊接法完成的焊縫非破壞性檢測一次合格率為99.29%，同時焊縫取樣后進行破壞性檢測，檢測結果均為合格。所采取的具體措施和手段如下。

6.1 焊接參數控制

焊接作業人員在土工膜正式焊接前均需進行試焊。試焊前，先測定環境溫度、濕度及風速，并依據此參數初步確定熱熔焊焊機的預熱溫度、焊接溫度及焊接速度。試焊時，記錄試焊樣品編號、焊接人員、焊接設備、焊接參數、焊接時間及焊縫樣品檢測結果。試焊完成后，進行焊縫剝離與剪切檢測。若樣品的剪切、剝離檢測達到設計指標，則進行土工膜正常焊接，反之，則需對焊接參數進行適當調整，重新進行試焊，直至連續兩次試焊結果均能達到設計指標時方可進行正常焊接。

土工膜焊接受環境溫度影響較大，現場安排專人對環境溫度及風速不定時進行觀測。當環境溫度變化超過5 ℃時，必須重新進行試焊以確定新的焊接施工參數，且試焊結果滿足設計指標后方可進行正常焊接。另外，焊接時周邊風力大于3級，環境溫度在5 ℃以下或者至35 ℃以上暫停焊接施工。

6.2 焊縫檢測

該工程土工膜焊接采用了熱熔焊接及擠壓焊接兩種。在焊縫起焊的位置用不易磨去的墨水粗體記號筆記錄焊縫編號、焊接設備編碼、焊接人員編號及姓名、焊接日期和時間。在焊接完成后及時填寫司焊記錄。焊接完成后采用充氣法、真空罩或電火花法對每一條焊縫及接頭進行非破壞性檢測，對于檢測不合格的焊縫及時進行修補，修補完成后再進行復檢，直至合格。焊縫非破壞性檢測合格后，部分關鍵部位的焊縫還需取樣送第三方進行焊縫的破壞性檢測，以確保焊縫的剪切及剝離值符合設計指標。

6.3 土工膜與周邊建筑物連接質量控制

土工膜與周邊建筑物采用錨固的形式進行連接，土工膜錨固前，對連接部位的混凝土表面進行處理，確保混凝土表面無任何可能破壞土工膜的尖銳雜物。整個錨固過程安排專人負責，從涂刷SR底膠開始對每一道工序進行驗收并做好相關記錄，上道工序驗收合格后方可進行下一道工序施工。同時，在指定位置的土工膜表面鋪設棉被，作業人員將施工所用的器具放置在棉被上，防止施工器具對土工膜造成破壞。

7 結 語溧陽抽水蓄能電站根據上水庫庫底土工膜防滲體系的特點，針對大面積土工膜施工中的分區規劃、與周邊結構建筑物連接施工、施工期的土工膜保護、質量控制等各方面采取了切實可行的施工技術，共完成25.4萬m2的防滲土工膜鋪設，共157個單元工程，合格率為100%，優良率為95.5%。在上水庫蓄水至正常蓄水位后，整個庫區的滲漏量基本保持在10 L/s以內，不足庫容的萬0.04‰。所取得的經驗在其它類似工程施工時可以參考借鑒。

[1] 李岳軍.抽水蓄能電站水庫土工膜防滲技術的研究和應用[J].水力發電，2006.32(3)：67-69；

[2] 孫曉博.泰安抽水蓄能電站上水庫庫底土工膜防滲工程質量控制[J]. 水利水電技術,2010, 41(1)：58-60.

(責任編輯：李燕輝)

2017-04-23

TV7;TV52；TV523；TV441；TV743

B

1001-2184(2017)03-0004-04

劉新星(1987-)，男，湖南益陽人，項目副總工程師，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

劉 聰(1973-)，男，重慶云陽人，項目總工程師，高級工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

韓敬澤(1969-)，男，湖北宜昌，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.