溧陽(yáng)抽水蓄能電站上水庫(kù)庫(kù)底防滲土工膜施工與質(zhì)量控制

劉 新 星， 劉 聰， 韓 敬 澤

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

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溧陽(yáng)抽水蓄能電站上水庫(kù)庫(kù)底防滲土工膜施工與質(zhì)量控制

劉 新 星， 劉 聰， 韓 敬 澤

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

江蘇溧陽(yáng)抽水蓄能電站上水庫(kù)全庫(kù)底采用HDPE土工膜防滲，土工膜防滲面積達(dá)25.4萬(wàn)m2，底部基礎(chǔ)分開(kāi)挖區(qū)和回填區(qū)，其中最大回填高度為70 m，土工膜與趾板、進(jìn)出水口、交通橋等結(jié)構(gòu)物連接部位較多，根據(jù)工程的實(shí)際情況，從土工膜施工程序、施工方法、安全和質(zhì)量控制等方面進(jìn)行了總結(jié)，可供其它類似工程參考借鑒。

HDPE土工膜； 防滲； 施工技術(shù)； 質(zhì)量控制；溧陽(yáng)抽水蓄能電站

1 工程概述

溧陽(yáng)抽水蓄能電站地處江蘇省溧陽(yáng)市，樞紐建筑物主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下發(fā)電廠房及下水庫(kù)等組成，電站總裝機(jī)容量為1 500 MW。電站上水庫(kù)庫(kù)盆由主壩、兩座副壩、庫(kù)岸和庫(kù)底組成，主壩和副壩均為面板堆石壩，庫(kù)周全部采用混凝土面板防滲，庫(kù)底采用全庫(kù)盆HDPE土工膜防滲，庫(kù)底防滲總面積達(dá)25.4萬(wàn)m2。庫(kù)底為半挖半填區(qū)，庫(kù)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(diǎn)及難點(diǎn)

(1)庫(kù)底為不規(guī)則地形，土工膜防滲面積達(dá)29.7萬(wàn)m2，需要進(jìn)行合理的布置和分區(qū)順序施工，才能保證工程質(zhì)量、減少工程投入、減少材料浪費(fèi)、加快施工進(jìn)度。

(2)庫(kù)底土工膜與庫(kù)周的混凝土面板、排水廊道、庫(kù)底的進(jìn)出水塔和交通橋等結(jié)構(gòu)建筑物連接，只有選擇正確的連接結(jié)構(gòu)方式，采取合適的施工方案，才能夠保證連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連接處的防滲質(zhì)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(zhì)量較為薄弱的部位。對(duì)于這部分只有選擇合適的參數(shù)和嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施進(jìn)行加強(qiáng)處理，才能保障焊接質(zhì)量，避免留下隱患。

3 設(shè)計(jì)及施工規(guī)劃

3.1 土工膜防滲體系設(shè)計(jì)

庫(kù)底土工膜防滲體系設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)從下至上分別由0.4 m厚碎石墊層、5 cm厚級(jí)配砂、1 800 g/m2三維復(fù)合排水網(wǎng)、1.5 mm厚HDPE土工膜、500 g/m2土工布及0.1 m厚混凝土預(yù)制塊護(hù)面組成，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。考慮到上水庫(kù)庫(kù)底地形情況、運(yùn)行期水流方向等因素，庫(kù)底土工膜鋪設(shè)計(jì)劃分為三個(gè)區(qū)，具體情況見(jiàn)圖2。

圖1 上水庫(kù)庫(kù)底防滲體系結(jié)構(gòu)圖

3.2 施工分區(qū)

土工膜施工時(shí)，周圍作業(yè)面多，在盡可能減少交叉作業(yè)的前提下，既考慮到施工作業(yè)的連續(xù)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(jié)束前開(kāi)始施工三期，最后施工四期。其中一期主要是指庫(kù)底247.7 m高程以上的中間區(qū)域；二期主要是指庫(kù)周20 m區(qū)域，該區(qū)域在對(duì)應(yīng)面板混凝土、垂直縫表面止水及防浪墻混凝土施工結(jié)束后施工；三期指247.7 m高程以下的、除進(jìn)出水口之間及其周圍30 m以外和1#排水洞出口附近的區(qū)域；四期為剩余區(qū)域，該區(qū)域在進(jìn)出水塔啟閉機(jī)安裝結(jié)束后再進(jìn)行施工。

圖2 土工膜規(guī)劃分區(qū)示意圖

圖3 土工膜施工分區(qū)示意圖

根據(jù)設(shè)計(jì)和施工分區(qū)，同時(shí)結(jié)合土工膜生產(chǎn)廠家的設(shè)備情況，將土工膜單卷加工尺寸定為100 m×8 m×1.5 mm(長(zhǎng)×寬×厚)，單卷重量為1 128 kg。

4 庫(kù)底土工膜施工技術(shù)

4.1 庫(kù)底大面積平面土工膜施工

土工膜施工前，先用攤鋪機(jī)在已經(jīng)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(dòng)碾靜碾2遍，碾壓后的厚度為5 cm。土工膜施工時(shí)，先采用8 t汽車吊將土工膜吊至作業(yè)面最近位置，然后由人工抬至指定地點(diǎn)進(jìn)行攤鋪。土工膜鋪設(shè)展開(kāi)并完成后，采取瑞士LEISTER(Fusion3)熱熔焊接機(jī)焊接，對(duì)于熱熔焊接機(jī)達(dá)不到的地方，用瑞士LEISTER(Comet70 mm)焊接機(jī)焊接。

在土工膜正式焊接前需進(jìn)行試焊，焊接參數(shù)要求如下：

(1)在現(xiàn)場(chǎng)溫度為10℃～30℃的條件下，現(xiàn)場(chǎng)焊機(jī)焊速為2～2.5 m/min、焊接溫度調(diào)節(jié)至270 ℃～350 ℃左右，焊接壓力采用700～800 N。

(2)在現(xiàn)場(chǎng)溫度為5 ℃～10 ℃的條件下，現(xiàn)場(chǎng)焊機(jī)焊速為2 m/min、焊接溫度調(diào)節(jié)至300 ℃～420 ℃左右，焊接壓力采用800～900 N。

土工膜焊接完成并通過(guò)驗(yàn)收后進(jìn)行土工布鋪設(shè)，土工布運(yùn)輸和攤鋪方式與土工膜一致。人工攤鋪時(shí)，在相鄰塊土工布預(yù)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(jī)縫合。土工布縫合后，由人工搬運(yùn)0.1 m厚的混凝土塊壓覆。

4.2 土工膜與庫(kù)盆面板的連接

4.2.1 連接部位的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

庫(kù)底土工膜與庫(kù)盆面板連接結(jié)構(gòu)由兩部分組成，首先是在庫(kù)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(kù)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(jié)構(gòu)詳圖

圖5 土工膜與周邊面板周邊縫連接結(jié)構(gòu)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(kù)底排水廊道在澆筑時(shí)預(yù)留的“V”型槽內(nèi)及兩側(cè)20 cm范圍內(nèi)混凝土打磨并清理干凈，然后在打磨面及“V”型槽內(nèi)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(jìn)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(shí)鋪設(shè)5 mm厚的SR填料找平層，而后將土工膜伸入槽內(nèi)，用手按壓土工膜，使土工膜與找平層粘結(jié)在一起；土工膜安裝完成后，在周邊縫填料范圍內(nèi)的土工膜上涂刷2道SR底膠，然后在槽內(nèi)安放氯丁橡膠棒；填充SR填料，形成一個(gè)半徑約110 mm的鼓包。SR填料采用專用設(shè)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(jié)構(gòu)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(nèi)充實(shí)。螺栓固定后，對(duì)螺栓表面和蓋片側(cè)模刷封邊劑封閉。考慮到土工膜的伸縮性，在進(jìn)行周邊縫土工膜裁剪時(shí)，預(yù)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(kāi)始前，首先將梯形槽內(nèi)的混凝土面打磨平順，局部低洼處采用預(yù)縮砂漿填平，利用吹風(fēng)機(jī)將溝槽內(nèi)的灰塵等吹掃干凈，然后及時(shí)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(nèi)與SR填料找平層粘結(jié)在一起。在槽內(nèi)土工膜面預(yù)鋪設(shè)不銹鋼扁鋼，按照扁鋼上的預(yù)留孔眼鉆孔，孔深130 mm，錨固范圍內(nèi)的螺栓孔鉆完后，將不銹鋼扁鋼移開(kāi)，用吹風(fēng)機(jī)將鉆孔內(nèi)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(nèi)；最后，在梯形槽內(nèi)填充20 mm厚SR填料，并在填料上澆筑M7.5砂漿并進(jìn)行壓覆，砂漿在場(chǎng)外拌制好后由人工挑運(yùn)至倉(cāng)面，人工用木抹拍實(shí)(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(cè)原土工膜焊接在一起。

4.3 土工膜與進(jìn)出水塔的連接施工

4.3.1 連接部位的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

肉牛養(yǎng)殖中，胃腸道疾病是十分常見(jiàn)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(yǎng)管理。在具體診治中，應(yīng)該結(jié)合肉牛臨床癥狀，明確致病原因，采取針對(duì)性措施進(jìn)行治療，避免隨意用藥，增加藥物耐藥性，降低治療效果。

庫(kù)底布置有兩座進(jìn)出水塔，進(jìn)出水塔在其井座段結(jié)構(gòu)與庫(kù)底相接處預(yù)留一圓環(huán)形平臺(tái)，平臺(tái)高程為239.7 m，寬度為1.5 m，庫(kù)底土工膜在該平臺(tái)上與進(jìn)出水塔進(jìn)行結(jié)構(gòu)連接。土工膜與進(jìn)出水塔結(jié)構(gòu)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(jìn)出水塔的連接施工

連接處施工開(kāi)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(duì)圓環(huán)平臺(tái)土工膜鋪設(shè)部位進(jìn)行打磨，并用手持吹風(fēng)機(jī)將打磨掉的灰塵吹掃干凈，混凝土殘?jiān)染哂屑怃J棱角的殘留物在吹掃前需清理干凈；吹掃干凈后及時(shí)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(jìn)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(jié)在一起。而后在土工膜面上預(yù)鋪設(shè)不銹鋼扁鋼，按照扁鋼上的預(yù)留孔眼鉆孔，孔深130 mm，錨固范圍內(nèi)的螺栓孔鉆完后，將不銹鋼扁鋼移開(kāi)，用吹風(fēng)機(jī)將鉆孔內(nèi)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(jìn)出水塔混凝土結(jié)構(gòu)面上。

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

5 土工膜施工期的安全防護(hù)

土工膜施工期間，存在分區(qū)施工前后時(shí)間跨度大、相鄰作業(yè)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(shè)過(guò)程中防護(hù)不到位，容易破壞已完成的土工膜，留下質(zhì)量隱患，因此，對(duì)其進(jìn)行安全防護(hù)非常重要。

5.1 施工期分區(qū)邊緣的安全防護(hù)

5.2 施工期與相鄰建筑物上下垂直作業(yè)安全防護(hù)技術(shù)

溧陽(yáng)抽水蓄能電站采用了上下雙重防護(hù)措施，確保了土工膜施工安全。首先進(jìn)行上部防護(hù)，在面板及進(jìn)出水口頂部位置搭設(shè)簡(jiǎn)易的腳手架，然后在其上掛阻燃式密目網(wǎng)，使上部施工時(shí)不慎掉下的雜物等無(wú)法對(duì)土工膜施工造成影響，同時(shí)對(duì)下部施工完成的土工膜在相鄰建筑物周邊3 m范圍內(nèi)全部覆蓋棉被，既使上部施工有雜物遺漏下來(lái)，也不能對(duì)土工膜產(chǎn)生破壞，同時(shí)將鋪設(shè)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(jiǎn)單且實(shí)用。

6 土工膜施工期質(zhì)量控制技術(shù)

土工膜焊縫焊接質(zhì)量控制是庫(kù)底土工膜防滲施工中的重中之重。溧陽(yáng)抽水蓄能電站采用熱熔焊法完成焊縫長(zhǎng)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(qiáng)729個(gè)。通過(guò)采用合理的質(zhì)量控制措施和檢測(cè)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(cè)一次合格率為100%，熱熔焊焊接法完成的焊縫非破壞性檢測(cè)一次合格率為99.29%，同時(shí)焊縫取樣后進(jìn)行破壞性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均為合格。所采取的具體措施和手段如下。

6.1 焊接參數(shù)控制

焊接作業(yè)人員在土工膜正式焊接前均需進(jìn)行試焊。試焊前，先測(cè)定環(huán)境溫度、濕度及風(fēng)速，并依據(jù)此參數(shù)初步確定熱熔焊焊機(jī)的預(yù)熱溫度、焊接溫度及焊接速度。試焊時(shí)，記錄試焊樣品編號(hào)、焊接人員、焊接設(shè)備、焊接參數(shù)、焊接時(shí)間及焊縫樣品檢測(cè)結(jié)果。試焊完成后，進(jìn)行焊縫剝離與剪切檢測(cè)。若樣品的剪切、剝離檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，則進(jìn)行土工膜正常焊接，反之，則需對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，重新進(jìn)行試焊，直至連續(xù)兩次試焊結(jié)果均能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)方可進(jìn)行正常焊接。

土工膜焊接受環(huán)境溫度影響較大，現(xiàn)場(chǎng)安排專人對(duì)環(huán)境溫度及風(fēng)速不定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)環(huán)境溫度變化超過(guò)5 ℃時(shí)，必須重新進(jìn)行試焊以確定新的焊接施工參數(shù)，且試焊結(jié)果滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)后方可進(jìn)行正常焊接。另外，焊接時(shí)周邊風(fēng)力大于3級(jí)，環(huán)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(cè)

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(hào)筆記錄焊縫編號(hào)、焊接設(shè)備編碼、焊接人員編號(hào)及姓名、焊接日期和時(shí)間。在焊接完成后及時(shí)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(duì)每一條焊縫及接頭進(jìn)行非破壞性檢測(cè)，對(duì)于檢測(cè)不合格的焊縫及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)完成后再進(jìn)行復(fù)檢，直至合格。焊縫非破壞性檢測(cè)合格后，部分關(guān)鍵部位的焊縫還需取樣送第三方進(jìn)行焊縫的破壞性檢測(cè)，以確保焊縫的剪切及剝離值符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。

6.3 土工膜與周邊建筑物連接質(zhì)量控制

土工膜與周邊建筑物采用錨固的形式進(jìn)行連接，土工膜錨固前，對(duì)連接部位的混凝土表面進(jìn)行處理，確保混凝土表面無(wú)任何可能破壞土工膜的尖銳雜物。整個(gè)錨固過(guò)程安排專人負(fù)責(zé)，從涂刷SR底膠開(kāi)始對(duì)每一道工序進(jìn)行驗(yàn)收并做好相關(guān)記錄，上道工序驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一道工序施工。同時(shí)，在指定位置的土工膜表面鋪設(shè)棉被，作業(yè)人員將施工所用的器具放置在棉被上，防止施工器具對(duì)土工膜造成破壞。

7 結(jié) 語(yǔ)溧陽(yáng)抽水蓄能電站根據(jù)上水庫(kù)庫(kù)底土工膜防滲體系的特點(diǎn)，針對(duì)大面積土工膜施工中的分區(qū)規(guī)劃、與周邊結(jié)構(gòu)建筑物連接施工、施工期的土工膜保護(hù)、質(zhì)量控制等各方面采取了切實(shí)可行的施工技術(shù)，共完成25.4萬(wàn)m2的防滲土工膜鋪設(shè)，共157個(gè)單元工程，合格率為100%，優(yōu)良率為95.5%。在上水庫(kù)蓄水至正常蓄水位后，整個(gè)庫(kù)區(qū)的滲漏量基本保持在10 L/s以內(nèi)，不足庫(kù)容的萬(wàn)0.04‰。所取得的經(jīng)驗(yàn)在其它類似工程施工時(shí)可以參考借鑒。

[1] 李岳軍.抽水蓄能電站水庫(kù)土工膜防滲技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2006.32(3)：67-69；

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

(責(zé)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(yáng)人，項(xiàng)目副總工程師，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

劉 聰(1973-)，男，重慶云陽(yáng)人，項(xiàng)目總工程師，高級(jí)工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

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