淺析大體積調蓄水池池底防滲施工技術

婁 巖

（北京市南水北調環線管理處,北京 100176）

1 工程概況

北京市南水北調配套工程東干渠亦莊調節池擴建工程位于北京市大興區亦莊鎮,承擔第十水廠和亦莊水廠的水源切換任務。調節池總調節容積260 萬m3,蓄水面積41 hm2,占地面積75 hm2。

主要建筑物包括調節池池體、進水管線、進水口、亦莊水廠取水口、退水溢流管等。工程等別為I 等。主要建筑物為1 級,次要建筑物為3 級,臨時建筑物為5 級,設計地震烈度為8 度。

2 設計參數

亦莊調節池擴建工程調節池池底高程為26.30 m,最高水位32.50 m,正常運行水位31.90 m,最低運行水位26.80 m,正常水深5.6 m。調節池斷面型式為復式結構,池底采用生態聯鎖板護砌,以方便運行期檢修清淤。護底下為防滲結構,防滲體為土工膜與改性砂質粉土相結合的復合防滲（以下簡稱復合防滲）,由下至上為改性砂質粉土厚1000 mm、長絲無紡布（300 g）、土工膜（厚1.0 mm）、長絲無紡布（300 g）、中細砂墊層厚800 mm、生態聯鎖板厚100 mm。

圖1 工程平面圖

護坡主要斷面為混凝土擋墻,墻頂高程31.40 m,墻頂設置寬度3 m～8 m 淺水灣平臺,然后采用1∶3～1∶8 土坡至池頂高程33.50 m；周邊設70 m 綠化隔離帶和5 m～6 m 寬混凝土環湖路。

3 工藝流程

本工程調節池池底防滲為42.72 萬m2,主要施工內容包括：池區土方開挖、圍封回填、改性砂質粉土防滲層、土工布鋪設、HDPE 膜鋪設、原土回填、生態連鎖砌塊安裝。

調節池池底防滲施工工序如下：

基底處理→1 m 厚改性砂質粉土防滲層攤鋪碾壓→底層長絲無紡土工布鋪設→HDPE 膜鋪設焊接→上層長絲無紡土工布鋪設→0.8 m 厚中細砂保護層攤鋪碾壓→護底生態聯鎖砌塊鋪砌

圖2 池區防滲斷面圖

4 施工技術

4.1 基底處理

調節池池底防滲施工需土方開挖,機械開挖至距基底高程20 cm 時,為避免擾動原基采用人工清基。開完至設計高程后,經推土機整平,控制高程高于設計開挖底高程50 mm左右,使用22 T 振動碾碾壓,壓實后無粘性土相對密度不低于0.65,粘性土壓實度不低于94%,地基承載力不小于120 kPa。

根據設計要求,部分區域需采用改性中細砂回填,待改性中細砂回填至調節池池底防滲施工高程后,進行壓實度檢驗,地基承載力不小于200 kPa。

4.2 土料防滲層施工

4.2.1改性砂質粉土拌和

本工程改性土拌和采用廠拌法。用于拌制改性土的土料為本工程開挖土方中經檢測合格的砂質粉土,采用WCB800型改性土拌合系統將砂質粉土與42.5 硅酸鹽水泥拌合均勻,不合格的改性土半制品不得用于工程填筑施工。拌合完成的改性土,及時運至攤鋪現場,以保證改性土的性能。改性土采用密封自卸車運輸至填筑工作面,防止遺撒、揚塵,并減少運輸環節含水量損失。

4.2.2改性砂質粉土填筑

改性土填筑由基坑最低處開始填筑,由低到高分層分區域水平鋪筑、整平、碾壓施工。改性土的鋪設在基礎處理達到設計要求的壓實度后進行。拌合合格的改性土料用自卸汽車運輸至填筑作業面,采用“進占法”進行卸料,用推土機將土料推平,推平厚度保持在碾壓試驗確定的虛鋪厚度（±2 cm）。

4.2.3碾壓

為保證改性土的性能, 填筑完一個碾壓區域后, 立即進行碾壓。碾壓采用22 t 平面振動碾碾壓, 碾壓速度控制在2 km/h 范圍內,采用前進振動后退靜壓的碾壓方式。具體碾壓方法及各項碾壓參數均按照碾壓試驗所得參數控制。碾壓層間需根據天氣和層面干燥情況,灑水濕潤。碾壓作業要做到無偏壓、無死角、無松散等現象。

易漏壓或機械碾壓不到的區域,由人工采用蛙夯或沖擊夯等小型設備夯實,夯跡雙向套壓,夯壓夯1/3,行壓行1/3,夯夯相連,不漏夯。碾壓結束后,用環刀法取樣檢測壓實度,符合設計要求后方可進行下一層的填筑。

4.3 土工膜布敷設

4.3.1無紡布鋪設

無紡布鋪設前,人工清理、揀出鋪設面上一切樹根、雜草和尖石,保證鋪設墊層面平整,不允許出現突起或凹陷的部位,碾壓密實；基礎通過驗收合格后,方可進行無紡布鋪設。每捆無紡布采用裝載機配合人工運至鋪設現場,采用人工滾鋪,布面要平整,并適當留有變形余量。本工程無紡布采用手提式縫紉機進行縫合拼接?？p合的寬度為不小于100 mm,自然搭接寬度不小于200 mm?？p合后應檢查無紡布是否鋪設平整,是否存在缺陷。驗收合格后,用沙袋臨時錨固壓實。下層的無紡布鋪設面積以滿足第二天HDPE 膜敷設的要求即可,不得過大面積的鋪設。下層無紡布的鋪設進度應與上層HDPE 膜及無紡布的鋪設相結合,以保證施工工期及質量。

4.3.2HDPE 膜鋪設

HDPE 膜進場后,隨機抽取HDPE 膜對其性能指標委托相關有資質的檢測機構進行復檢,復檢結果合格后方可在工程中使用。下層無紡布驗收合格后,方可進行HDPE 膜的鋪設。每捆膜布采用裝載機配合人工運至鋪設現場。而后由人工抬至鋪設線并將膜布鋪展開,施工中保證鋪設平順,無破損。膜布與調節池擋墻錨固連接前,在距離擋墻底板200 mm處挖設一條300 mm×300 mm 的錨固溝。

第一幅膜布鋪設完畢后,人工將第二幅膜布運至第一幅膜布的旁邊,沿第一幅鋪設開的膜布將第二幅膜布鋪開,使兩幅膜布的端頭錯開50 cm 以上,避免端頭搭接時形成十字接頭。再使HDPE 膜搭接,調整兩幅膜布焊接邊緣走向,使之搭接10 cm。而后在膜布上用沙袋臨時錨固壓實,防止膜布被風吹起或人為移動影響搭接尺寸。

4.3.3HDPE 膜焊接

（1）焊接參數設定。進行膜布施工焊接前需進行試焊：試焊在提供的防滲材料樣品上進行,樣品長0.9 m,寬0.3 m,每天早、中開工前分別做一次試焊。試樣用拉力機,進行現場撕拉檢測試驗,焊縫不被撕拉破壞為合格。確保焊接性能,焊接方法,焊接溫度等外界條件無誤后,征得監理同意下用已調節好工作狀態的熱楔焊機逐幅進行正式焊接。試焊過程中試焊及其測試結果應記錄。 試驗性焊接在與生產性焊接相同的膜面和環境條件下進行,也就是HDPE 膜施工現場進行試驗性焊接。試驗性焊接完成后,割下3 塊2.5 cm 寬的試塊,測試撕裂強度和焊接抗剪強度。

（2）焊接工藝要求。HDPE 膜每一幅長60 m,寬7 m。防滲材料與基礎及支持層之間壓平貼緊,避免架空,清除氣泡,以保證質量。并根據施工氣溫進行試焊,確定行走速度和施焊溫度。防滲材料與基礎及支持層之間壓平貼緊,避免架空,清除氣泡,以保證質量。并根據施工氣溫進行試焊,確定行走速度和施焊溫度。拼接焊縫兩條,每條寬10 mm,兩條焊縫間留有10 mm 的空腔,用此空腔檢查其焊縫質量。

每天焊接開始時,必須在現場先試焊一條0.9 mm×0.3 mm的試樣,搭接寬度不小于10 cm,并用拉力機現場進行剝離和剪切試驗,試樣合格后,便可用當時調整好的速度、壓力、溫度進行正式焊接。試樣上需標明日期、時刻、環境溫度。擠壓焊接機在焊接過程中,經常檢查槍頭的滑塊,磨損較嚴重時應及時更換滑塊,以免損傷膜面。

4.3.4HDPE 膜錨固

本工程HEPE 膜與調節池擋墻基礎錨固的方法采用膨脹螺栓錨固。HDPE 膜與調節池擋墻基礎錨固時,采用膨脹螺栓、橡膠墊片和鋼板壓條錨固,并結合二期混凝土壓緊的方式。膨脹螺栓采用直徑12 mm 長300 mm,橡膠墊片采用寬100 mm厚6 mm,鋼板壓條采用寬60 mm 厚5 mm。錨固示意見圖3。

圖3 調節池擋墻底部與HOPE 膜錨固示意圖

4.4 中細砂保護層攤鋪

HDPE 膜驗收合格后, 上層土工布鋪設完成后, 進行80 cm 厚的中細砂保護層的攤鋪,壓實度≥0.6。膜上覆蓋層回填優先選用開挖料中的中細砂、粉細砂,儲量不夠時可采用開挖料中的砂質粉土,回填料不含有任何使土工膜破損的尖銳物體或雜物。

覆土使用自卸汽車采用進占法卸料,采用小型機械進行攤鋪。分兩層,每層45 cm 進行攤鋪碾壓,中細砂保護層無粘性土相對密度不低于0.60,粘性土壓實度不小于90%。所有的機械設備不能在膜上行走,避免損傷膜布。

4.5 生態聯鎖砌塊護底施工

中細砂保護層施工完畢后,采用混凝土強度等級C15 的生態聯鎖砌塊（500 mm×400 mm×100 mm）進行調節池的護底施工,生態聯鎖砌塊采用無砂混凝土預制加工而成。

4.6 岸坡防滲

待擋墻后背回填到設計圖紙要求后,進行岸坡防滲施工,防滲膜布垂直于擋墻方向鋪設。HDPE 膜與調節池擋墻基礎錨固時,采用膨脹螺栓、橡膠墊片和鋼板壓條錨固,并結合二期混凝土壓緊的方式。膨脹螺栓采用直徑12 mm 長300 mm,橡膠墊片采用寬100 mm 厚6 mm,鋼板壓條采用寬60 mm 厚5 mm。首先在坡頂開挖一條橫截面為400 mm×400 mm 的錨固溝,HDPE 膜和無紡布在槽內作“U”型折皺,回填土夯實,然后沿垂直于擋墻方向鋪設至混凝土擋墻處,用螺栓錨固連接。

5 工程效果

本工程完工且設計蓄水的所有分部工程驗收合格后,首先進行蓄水安全鑒定,蓄水安全鑒定具備下閘蓄水條件后,進行池區蓄水試驗,本工程設計全池蓄水試驗設計允許滲漏量為：實測穩定的滲漏系數連續14 天以上,要求土工膜防滲區滲漏量≤5 mm/d。試驗過程中同時觀測降水量和蒸發量。最終試驗數據表明,本工程蓄水試驗期間連續14 天日均滲水高度為2.5 mm 左右,日均滲水量約為1000 m3,監測結果滿足日滲水高度不超過5 mm 的設計要求。

6 結語

調節池池體防滲關系到蓄水工程成敗的質量關鍵點,項目參建各方高度注重細節管理,建設單位組織專題例會,規范質量自檢和評定程序,設計單位優化方案,確定設計參數,監理單位現場監造,嚴控原材質量,施工單位規劃鋪設方案,保證焊接質量。

綜上所述,水利工程中大體積調蓄水池池底防滲,關鍵在于改性土換填和防滲膜鋪設,尤其是HDPE 膜的鋪設和焊接,對施工工藝的質量控制是工程成敗的關鍵。防滲膜的焊接質量、與混凝土結構的錨固連接和二期混凝土、膜上覆土、聯鎖版鋪設施工過程中對防滲膜的成品保護直接影響調節池蓄水的成敗。