攔沙壩復合土工膜施工技術

徐 麗

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工程概況

河北豐寧抽水蓄能電站下水庫工程攔沙壩的壩軸線，位于下水庫進出水口上游直線距離約1.65 km處，壩型為復合土工膜防滲心墻土石壩，壩頂高程為1 066.0 m，最大壩高23.5 m，壩頂長度548 m，壩頂寬度8.0 m，上下游壩坡均為1∶2.2。壩體填筑分區從上游至下游依次分為：大塊石護坡、堆石料、過渡料、細沙保護層、復合土工膜、細沙保護層、過渡料、堆石料、大塊石護坡。

其中壩體防滲采用PE復合土工膜防滲，復合土工膜底部和周邊與攔沙壩基座混凝土錨固連接，頂部與攔沙壩防浪墻錨固連接。復合土工膜兩側各采用細沙作為保護層進行防護，寬度2.5 m，細沙外側與過渡料相接。

2 主要設計要求

2.1 復合土工膜設計要求

根據設計圖紙要求，攔沙壩復合土工膜主要要求如下：

復合土工膜主膜無裂口，針眼，主膜與無紡布粘合較好，無脫離或起皺，物理性能應滿足《土工合成材料 聚乙烯土工膜》(GB/T 17643-2011)和《土工合同材料非織造布復合土工膜》(GB/T 17642-2008)的要求，復合土工膜的施工、搭接、檢測、驗收應滿足攔沙庫攔沙壩壩體填筑施工技術的要求及《水電工程土工膜防滲技術規范》(NB/T35027-2014)

2.2 復合土工膜施工要求

復合土工膜宜在5 ℃以上，風力小于5級的無雨、無雪、無沙塵的天氣進行，在特殊環境施工時，要進行工藝試驗，并采取有效的防護措施。在采用焊接時，接縫焊接強度應不小于母材強度的85%。復合土工膜兩側保護的細沙需采用級配良好的人工砂，細度模數為2.4～2.8，飽和面干含水率宜不超過6%。

復合土工膜連接采用熱熔焊接和縫接，下、上層無紡布采用縫合連接，中層膜采用熱熔焊接。無紡布縫接用手提式封包機、用尼龍線進行雙道縫接，搭接寬度10 cm。復合土工膜膜與膜連接采用雙縫熱熔焊接，焊接工具采用雙縫熱熔焊機；局部焊不到的地方或孔洞、缺陷處，則采用熱風焊槍補焊。

3 主要施工方法

3.1 施工準備

3.1.1 原材料

進入施工現場的復合土工膜要進行外觀交貨檢查和物理力學指標復檢，外觀上不允許有針眼、疵點和厚薄不均勻，土工布不允許有裂口、孔洞、裂紋或退化變質等現象，復檢結果要符合設計指標要求。

復合土工膜進場后先集中堆存在溢洪道鋼筋加工廠內，堆放部位應選擇在干燥的混凝土地面，底部用方木架起，防止底部受地面堅硬物體或石子扎傷復膜的表面。上部用三防帆布覆蓋，以防止氧化。與混凝土基座連接材料根據設計圖紙數量和規格進行采購，并將材料合格證明等提交給監理工程師審核后使用。

3.1.2 人員培訓

復合土工膜正式施工前必須對參與施工的管理人員進行交底，使其明確設計技術要求，施工方法，試驗檢測方法，施工質量及安全注意事項等，對作業人員進行技能培訓，使其掌握設備性能、使用方式、操作要領，明確質量安全要求，施工注意事項等。

3.1.3 工藝試驗

復合土工膜正式施工前進行工藝試驗，根據工藝試驗成果報送施工參數給監理工程師，待審核批復后根據批復的施工參數進行施工。

3.2 復合土工膜運輸

現場施工時采用裝載機將復合土工膜卷材轉運至攤鋪部位旁。運輸復合土工膜時應人工裝卸，禁止直接用裝載機卸料，施工現場的復合土工膜應沿著細沙條帶擺放，禁止放置在過渡料上。

3.3 復合土工膜攤鋪

(1)復合土工膜攤鋪前應根據軸線長度和卷材長度，繪制攤鋪圖，標記焊縫及編號。

復合土工膜攤鋪按焊接順序進行，攤鋪一塊焊接一塊。復合土工膜鋪設施工要沿壩軸線方向攤鋪，每卷長度50 m，攤鋪須采用人工進行，要沿壩軸線方向從左岸至右岸或從右岸向左岸將復合土工膜依次展開，然后再用人工將復合土工膜沿幅寬方向卷起，放置并采取壓重固定措施(采用沙袋)。

(2)在復合土工膜攤鋪時，應將兩卷復合土工膜之間的接頭與上層復合土工膜的接頭錯開，形成“T”形接頭，不得成“十”字型形接頭。鋪設復合土工膜時應適當放松，并避免人為的硬折和損傷。兩卷復合土工膜的接口處至少要搭接重疊10 cm。復合土工膜與基座連接的拐角處，應注意適當裁剪，以保證其與周邊妥善聯接，且與上層膜的邊緣平行。

(3)在鋪膜過程中，應隨時檢查膜的外觀有無破損、麻點、孔眼等缺陷。發現膜面有孔眼等缺陷或損傷，應及時用新鮮母材修補，補疤每邊應超過破損部位10～20 cm。

(4)細部增強處理：基座折角處的陰陽角時應做加強處理，陽角在底部劃開，用一塊半徑不小于0.5 m復合土工膜搭接焊接；陰角底部劃開處將劃開的兩部分重合焊接，然后用另一塊半徑不小于0.5 m復合土工膜進行加強。

3.4 復合土工膜的焊接

3.4.1 焊接設備

復合土工膜水平縫和垂直縫連接采用雙縫熱熔焊接，焊接機采用廠家提供的萊斯特800土工膜焊接機，該機器采用熱楔式結構，溫度控制部分采用自動恒溫PID控制，控制精度高，溫度波動就小。速度控制部分采用脈寬調制(PWM)自動穩壓穩速電路，直流伺服電機驅動，輸出力矩大，行走平穩，能在爬坡、垂直爬行及路面負載發生變化時保持速度穩定。其主要參數為：

輸入電壓220 V、頻率50 Hz、搭接寬度10 cm,功率800 W，焊接速度0.5～5 m/min，加熱溫度0～450 ℃，焊接材料厚度0.2～2.0 mm，焊接寬度12.5 mm×2條，中間空腔12 mm，整機重量5.0 kg、絕緣等級II類。

局部焊不到的地方或孔洞、缺陷處，則采用DSH-XA/C熱風焊槍焊接，設備參數為：輸入電壓220 V、頻率50/60 Hz，功率1 500 W，空氣流量max230 L/min，溫度范圍30～700 ℃，整機重量1.2 kg。

3.4.2 焊接參數

根據前期現場焊接工藝試驗，當溫度處于23～33 ℃范圍內復合土工膜焊接參數宜采用II檔焊接速度(0.8 M/min)，焊接溫度270±15 ℃；III檔速度1 M/min，焊接溫度300±15 ℃，IV檔1.2 M/min，330±15 ℃，在此基礎上，現場焊接作業時，實際焊接溫度，焊接速度根據現場環境進行微調。

3.4.3 水平縫焊接

水平縫焊接采用雙縫熱熔焊接，施工方法如下：

(1)在復合土工膜側50 cm處鋪設3 cm厚30 cm寬木板，作為爬焊機施焊平臺。將已施工的復合土工膜邊緣展開，剝離土工布，將焊接面情理潔凈，放置在木板上。然后將需焊接加長的復合土工膜搭接在其上，搭接寬度大于10 cm。雨后焊接時，應在細沙表面鋪設防雨布，隔離細沙內蒸發的水汽，再鋪設木板。

(2)將焊接電源及電纜線理順，放置在另一側。并連接通電測試焊接設備狀況。

(3)檢查復合土工膜邊緣的土工布剝離情況，以及焊接面的清潔度、干燥度，做好焊接面的清潔干燥工作，焊縫搭接面不得有污垢、沙土、積水(包括露水)等影響焊接質量的雜質存在。工膜表面焊縫搭接處200 mm左右范圍內的膜面，要用濕抹布擦掉灰塵、污物，用干凈紗布擦拭干凈，使這部分保持清潔、干燥，且應使膜平行對正。

(4)測量環境溫度，調試焊接設備，并將設備加熱至焊接溫度，然后，取300×600 mm的小塊膜進行試焊，目測檢查焊縫質量有無異常，并進行手撕剝離試驗，確定施焊溫度(最終確定的最終施焊溫度在批復的溫度范圍之內)。當現場溫度、風速有較大變化時，亦應及時調整參數，重做試驗，以確保施工的焊機性能、現場條件、產品質量符合規范要求，一般每天每臺不少于兩次，一次在正式作業前，一次在中班，試驗性焊接是與生產性焊接相同的表面和環境條件下進行。現場剝離試驗合格后，用已調節好的工作狀態進行正式焊接。只有通過試驗性剝離焊接，才能進行生產性焊接，焊接時要將機頭對正接縫，不得焊偏，不允許滑焊、漏焊、跳焊、超量焊。

(5)開機后，仔細觀察批示儀表顯示的溫升情況，使設備充分預熱，在焊接中，司焊人員要密切注視焊縫的狀況，及時調整焊接速度，以確保焊接質量，在焊接中要保持焊縫的平直整齊，應及早對膜下不平整部分采取應對措施，避免影響焊機順利自行。遇害到特殊故障時，應及時停機，避免將膜燙壞。

(6)焊接過程中，應設置專人負責保持復合土工膜穩定，防止風吹造成復合土工膜移位。焊縫前方設置2個專人負責縫間清潔度檢查和焊縫搭接寬度，焊機后方設置2～3人交替跟隨焊縫負責復合土工膜穩定，待焊縫溫度降至常溫后方可撤離。

3.4.4 垂直縫焊接

垂直縫焊主要為每卷復合土工膜接頭焊接，每次施焊垂直縫焊接長度6 m。垂直縫焊接采用雙縫熱熔焊接，焊接方法于水平縫焊接相同，但在焊接過程中應在兩側配置3-5人，將復合土工膜焊縫兩側5 m的土工膜展開固定，保證焊縫平整，直至焊縫至常溫后方可將焊接過的復合土工膜沿幅寬方向卷起。橫向焊接完成后，在“T”形接頭處焊接方形300×300 mm補丁，對接頭進行加強焊接。

3.4.5 修補焊接

修補焊接采用熱熔焊接，主要采用擠壓焊。對于復合土工膜施工過程中發現的針眼、孔洞、刺破處、膜面嚴重損傷處、取樣處、“T”交叉處、皺折處以及其它各種因素造成的缺損部位，均采用加蓋補丁方法來修補。修補采用同樣材質的復合土工膜，用熱風槍加熱修復部位，從起焊點一側向對側焊接，邊焊接邊擠壓，使修補材料與原材成為一個整體。擠壓焊接時，作業人員應穿戴隔熱手套。針對不同部位，補疤焊接分別采用不同的補丁，具體如下：

(1)對針眼、孔洞等缺陷，加蓋補丁邊每邊應超過破損部位10～20 cm。

(2)當復合土工膜搭接處出現在皺折時，應去掉皺折。若皺折消除大于10 cm時應采用圓形或橢圓補丁，補丁大小應超出切口周邊15 cm。

(3)在“T”形接頭處要加一塊切角的方形300×300 mm補丁，補丁的直角應修圓，補丁邊距缺陷處不小于10～20 cm。

每道焊縫焊接完成后，需對焊縫進行外觀檢查：搭接寬度、焊縫寬度和兩焊縫間空腔寬度，焊縫應平整美觀、順直平順，焊縫輪廓明顯，成透明玻璃態，無燙傷、氣泡、虛焊漏點。復合土工膜焊接施工及質量檢查過程中發現的缺陷均應用油漆筆進行標注編號，并根據缺陷類型進行逐一修復記錄。

3.5 復合土工膜縫接施工

復合土工膜焊接結束，焊接質量經檢查合格，所有孔洞及缺陷處理完畢，經監理工程師驗收合格，才能進行土工布縫接施工。土工布縫接時先將復合土工膜打開放平，四周松緊程度要保持一致，將兩面復合土工膜的土工布的邊緣豎起拉緊并折疊一起后，再用手提縫紉機采用尼龍線雙道縫合。

4 結 語

河北豐寧抽水蓄能電站下水庫工程攔沙壩壩體復合土工膜施工過程中，通過現場試驗，取得了工藝性試驗成果。并根據工藝試驗成果，用于指導現場施工，壩體復合土工膜施工質量滿足規范及設計要求，確保了攔沙壩壩體防滲質量，為其它類似工程施工提供了一定的參考作用。