基于复合土工膜的湖区防渗进占法施工探讨.pdf

第9期2023年9 月文章编号：1 6 7 3-90 0 0（2 0 2 3)0 9-0 1 33-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023基于复合土工膜的湖区防渗进占法施工探讨贾振鹏（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西西安7 1 0 0 6 5）【摘要】为探讨基于复合土工膜的湖区防渗进占法施工，采用工程实例结合理论实践的方法，立足复合土工膜施工前的准备工作，分析复合土工膜防渗施工的要点。结果表明，湖区施工中对防渗效果有很高的要求，采用复合土工膜防渗技术，既能满足湖区对防渗的要求，而且复合土工膜还具有良好的柔韧性，适应变形能力比较强，尤其是抗低温性和抗冻性都好于传统混凝土防渗，值得在类似工程中大力推广和应用。【关键词复合土工膜；湖区防渗；铺设；焊接【中图分类号TV52【文献标识码B我国在早期湖区防渗施工中，多采用混凝土防渗技术，因其原材料易得，且施工成本低。但混凝土缺乏良好抗冻性和抗腐蚀性，再加上长期高水压的影响，其防渗能力会大幅度降低。随着科学技术的不断发展，大量新材料、新技术被广泛应用到水利项目施工建设中，复合土工膜就是一种典型的新材料，和混凝土相比，复合土工膜虽然前提购买材料的成本比较高，但由于其具有较好的抗渗性、抗冻性，无需频繁进行维护检修和大幅度降低后期运维成本，具有显著的综合效益。基于此，开展基于复合土工膜的湖区防渗进占法施工探讨分析就显得尤为必要。1工程概述秦汉新城渭河湿地公园一期PPP项目位于陕西省西咸新区秦汉新城段渭河北岸（秦汉大道机场中段），处于沿渭滨水生态景观带上。建设用地呈带状延伸，自西向东长约5.1 km，总体范围东起渭河横桥，西至机场中线，北至兰池大道，南至渭河滩涂，总用地面积2 0 51 7 0 0 m。再生湿地生境体验园总建筑面积约7 2.6 万m。主要包含西漓广场、风情水车、童趣中心、绿地泡泡、丝路观廊、科普中心等2 4个景观节点施工项目及人工湖水体施工项目、绿化施工项目等。2复合土工膜施工前的准备工作虽然复合土工膜在湖区防渗施工中有很多成功经验，但不同地区地质条件、施工难度等存在较大差异，为最大限度上提升复合土工膜防渗效果，保证施工的连续性，提升施工效果，需要在正式施工前，切实做好施工前的准备工作。（1）做好施工前的技能技术培训。在案例工程复合土工膜施工前，为保证施工质量，邀请复合土工膜生产制造厂家的专业技术人员，对施工人员进行技能技术培训，保证每位施工人员都能很好地掌握复合土工膜施工技巧和注意事项。（2）做好施工场地的准备工作。在复合土工膜正式施工前，需要向监理工程师申请对基础面的联合检查验收工作，全部验收合格之后，才能开始复合土工膜施工。（3）加强对原材料的检验。若复合土工膜自身就存在质量问题，则无论选择何种施工技术，都无法保证最终的施工效果。因此，当复合土工膜进人到施工现场后，必须严格按照相关规范和标准进行抽样检验，坚决杜绝质量不达标的复合土工膜应用到湖区防渗施工中。就案例工程而言，要求复合土工膜的单位面积质量为8 0 0 g/m，厚度为0.4mm，断裂强度不低于1 6 kN/m,CBR顶破强力不低于2.8 kN,撕破强力不低于0.56 kN,断裂伸长率不低于7 0%,以便从根本上保证湖区防渗施工质量。3复合土工膜在湖区防渗施工中的应用要点复合土工膜属于一种新型的防渗施工材料和技术，没有统一的施工规范和标准，但从复合土工膜作为一种施工材料角度来看，其施工内容主要包括：运输和存储、铺设、拼接、焊接、质量检测、压层施工六个方面。3.1运输和存储在进行复合土工膜运输中，要加强保护，避免在装卸、运输中复合土工膜表面及四周造成磨损和损坏，同时按照施工中所需复合土工膜的下料长度的要求留出适当的余量。并在复合土工膜的货包上张贴标签，标签上要清楚工整的书写制造厂商的名称、制造号、安装号、类型、规格、重量等，并附有装卸和使用的说明书。此外，复合土工膜在运输和存放中要加强覆盖保护，避免风吹、雨淋、日晒，运输到施工现场后要尽量存放在通风、干燥的区域，避免受潮结块，存放在取用容易的位置，以减少搬运次数。收稿日期 2 0 2 2-1 1-2 4【作者简介贾振鹏（1 97 9-），男，陕西神木人，高级工程师，主要从事水利水电、园林绿化施工技术及投资业务工作。133第9 期2023年9 月3.2铺设铺设应用复合土工膜的关键工序，为最大限度上发挥出复合土工膜在湖区防渗中优势，本工程在复合土工膜铺设中严格控制好以下几个方面，取得了良好效果。（1）在采用进占法铺设复合土工膜前，需要通过基础锚固槽开挖验收，完成防滑槽的开挖以及坡面的清理工作，并对湖区铺设复合土工膜基面进行平整碾压2。基础锚固槽和防滑槽的断面开挖尺寸需要能够达到设计图纸规定的要求。本工程复合土工膜主要通过锚固槽和进出水路线上的混凝土进行固定，尤其是顶部要锚固在防浪墙混凝土中，以提升整体防渗效果，锚固长度也要符合设计要求。（2）当湖区基础造形结束后，及时开展湖底基础平整度碾压、夯实、削坡等处理工作。如果基础发生了扰动，需要进行置换和回填时，要做到分层回填、分层夯实，每层回填夯实厚度控制在40 cm以下。在复合土工膜铺设面清理中要做到平整压实，去除砖石、铁丝、玻璃、树枝、草根等。如果湖底存在大量杂草，还要喷洒除草剂，以消除杂草，以免杂草生长时刺破复合土工膜出现渗漏问题。和复合土工膜相互接触的基面，还要铺设一层粘土作为防护层，控制站土层的铺设厚度不低于30 cm。（3）参与复合土工膜铺设的操作人员，需要穿软质胶鞋，避免穿钉鞋进人铺设现场，切不可在复合土工膜上进行损坏材料的操作，如敲击、捶打、硬拖等。在调整复合土工膜位置是要避免使用尖锐的器材，更不能在复合土工膜之上进行块体物料的直接卸放操作。复合土工膜要采取进占法，进行从上到下滚铺，注意铺设时要做到张弛适中，本工程采取了波浪形松弛铺设方法，控制富余度在1.5%左右，以保证复合土工膜能够良好地适应湖区基础变形和边坡的变形情况，以免发生应力集中和人为损伤问题。（4）复合土工膜和湖区基础面之间不能起泡，也不能架空，要保证二者之间能够紧密贴合，并压平压实。当天铺设的复合土工膜需要保证能够全部完成拼接，若在铺设期间突遇大风、大雨等恶劣天气，要立即停止铺设工作，并对保护层进行处理，用接触面柔软的重物，如沙袋将复合土工膜边缘压紧，避免风力损坏复合土工膜。（5）在复合土工膜铺设之前需要提前规划行车道路，如果车辆必须经过复合土工膜铺设区域，要提前做好防护工作。并且在实际摊铺中，若发生复合土工膜被损坏的情况，在修理前要先去除已经发生破损的位置，填入符合要求的物料，并进行平整处理之后，再在现场监理的监督和指导下完成修复工作。针对那些已经被损坏的复合土工膜，需要在破损位置的上方再铺设一层质量达标的复合土工膜，针对加厚后的复合土工膜，要保证新铺设的复合土工膜覆盖范围超过破坏复合土工膜范围的1 0 0 cm以上，并做好土工膜的拼接处理工作。3.3拼接拼接也是复合土工膜施工的主要环节，也是最容易发生渗漏的环节，因此，在具体施工中必须加强处理和控制。具体的拼接方法为：揭开相邻两块复合土工膜衔接位置的土工布，先对下层相邻两块土工布进行缝合处理；再调整中间134陕西水利Shaanxi WaterResources两幅膜的焊接边缘，相互搭接至少1 5cm；最后进行中间层复合土工膜的焊接，全部拼接完成后，及时进行质量检测，合格后再完成上层土工布的缝合。3.4焊接在进行复合土工膜焊接操作中，常用的焊机有两种，一种的热锲焊机，另一是挤压焊条式焊接，在本工程复合土工膜焊接中采取了后者，为保证焊接质量，在正式焊接之前，对焊接位置的杂物进行全面清理，以保证焊接质量。结合现场条件和温度先进行试焊接，以确定最佳的焊接工艺参数，控制焊接机行走的速度在1.5m/s2.5m/s之间，焊接温度控制在2 1 0 30 0 之间。焊接操作前，需要在两幅复合土工膜焊接位置的底部提前垫上一块长木板，作为复合土工膜拼接的操作平台，也方便焊机能够稳定行走。但木板所选择的木板必须表面光滑，无毛刺，以免刺破复合土工膜，影响防渗效果。在焊接时每天焊缝的要预留出约1.2 cm的宽度，且相互之间需要预留出约1.2 cm左右的空腔。如果复合土工膜焊接范围内，存在灰尘、油污、水渍等，可用压缩空气来清除，以保证焊接面相对干净、整洁，更好地保证焊接质量。3.5质量检测质量检测是衡量复合土工膜施工质量的关键环节，当复合土工膜完成焊接之后，需要进行全方位的质量检测，先进行外观检测，检查复合土工膜拼接位置是否存在漏焊，或者外观质量不达标的问题，如褶皱、烫损、夹渣、气泡、未熔合、未焊透等，发现这些问题及时处理，漏焊、熔点可采用热风枪进行补焊，其他缺陷可按照缺陷的程度进行处理，如果缺陷程度比较轻，可打磨后重新焊接，如果缺陷严重，焊缝要全部铲除后再进行焊接5。当复合土工膜施工质量自检达标后及时进行验收，验收通过后进行回填上部砂土和土层施工。3.6压层施工压层施工是复合土工膜施工的最后一步，也是比较关键的一步，复合土工膜施工完成后，为降低风力、阳光等对复合土工膜造成的不良影响，要及时回填压层。如果受到现场施工条件和机械设备的影响，在48 小时内无法为复合土工膜压层施工，需要布设临时遮阳措施。在复合土工膜防渗施工中，要尽量做到边铺设、边焊接、边覆盖上部保护层，以减少人直接在复合土工膜上行走的次数。4结语综上，在该工程防渗漏施工中采取了进占法来铺贴复合土工膜，施工完成湖内蓄水后，没有出现任何渗漏问题，实践表明，在进行湖区防渗施工中，采取此种技术具有施工方便、操作简单、施工速度快、防渗效果好等一系列优势，可在类似工程中进行大范围推广。1】帅志勇.某灌区渠道防渗处理中复合土工膜的应用 .河南水利与南水北调,2 0 2 2,51（0 8）：99-1 0 0.2魏咏.大体积调蓄水池复合土工膜防渗技术分析J.散装水泥,2 0 2 2(0 3)：1 42-1 44.（下转第1 37 页）No.9September,2023参考文献第9 期2023年9 月围岩稳定性有利 3。马蹄形断面的圆弧形仰拱较复杂，对施工运输有一定影响，但本工程隧洞分洪断面尺寸较大，仰拱对施工的影响微弱。综上，从施工角度分析，与城门洞型相比，马蹄形断面仍然具备优势。3.4工程投资比较在相同的工程布置及工程地质条件下，两种断面所对应的工程投资见表4。马蹄形断面比城门洞型断面节省投资约6.17亿元，节省投资达35.2%。从控制投资的角度来看，马蹄形断面是经济合理的选择。表4隧洞体型工程部分投资比较表项目费用马蹄形建筑工程154722.50机电设备及安装工程1073.92金属设备及安装工程1490.52施工临时工程18094.85工程部分总投资175391.79工程部分总投资差值3.5综合比较分洪洞断面型式综合比选表见表5。表5分洪洞断面型式综合比选表编号项目1断面型式2设计水深h/m3流速VI(m/s)4过流面积A/m5净空比1%双洞分洪流量6Q/(m/s)7过流能力8结构受力条件施工开挖较困难，模施工条件好，开挖板台车制作较复杂，便捷，模板台车制9施工条件10工程部分投资11比选结果4隧洞体型比较结论以上从水力条件、结构设计、施工条件、工程投资四个陕西水利Shaanxi WaterResources角度对设计拟定的三种分洪隧洞断面形式进行分析比较，结果表明：（1）限定洞高条件下圆形断面无法满足泄量要求，而城门洞型断面与马蹄形断面均能满足设计需求；（2）从结构设计角度来说，城门洞型断面与马蹄形断面在一次支护措施上基本相同，但两者结构衬砌计算结果存在差异，同等条件下马蹄形断面衬砌厚度更薄，钢筋用量更少；（3）从施工条件角度来看，马蹄形断面对围岩压力适应性强，结构整体受力更好，有利于围岩稳定性，且本工程施工断面较大，仰拱施工的不利因素对工程影响微弱；（4）从工程投资的角度来单位：万元说，与城门洞型断面相比，马蹄形断面更为经济合理。综上，本分洪工程推荐采用马蹄形断面作为设计断面。城门洞型215814.701105.711521.9218635.27237077.60+61695.81马蹄形城门洞形35.17122.3R182562412.308.7875.72100.0316.911145较强受力条件较优弧形仰拱影响运输，由于本工程断面较大，作容易，运输方便，施工进度快。施工进度影响较小。17.54亿元推荐洞型No.9September,20235结语（1）隧洞型式在实现分洪任务的前提下，具有占地少、工程投资较小的优点，对长距离分洪隧洞来说，断面型式的合理拟定具有非常重要的意义，本工程通过比选采用马蹄形断面，相比城门洞型节省投资6.1 7 亿元，约占工程投资的35.2%。（2）马蹄型断面利用率高，对复杂地质情况下围岩压力适应性强，结构受力更均匀，有利于施工期围岩稳定，因此结构计算中马蹄型断面衬砌厚度更薄，钢筋用量更少。后期设计中应针对本工程中占比最大的类围岩深入研究，优化隧洞断面支护型式、衬砌厚度、配筋型式。（3）马蹄型断面对施工控制要求高，如控制不利可能开挖成城门洞型，在钻爆法进行洞室开挖过程应加强施工技术8.842水平，在保证工程安全的前提下实现节省投资的目的。5.57（4）本次分洪隧洞工程断面比选设计从水力计算、结构102.58计算、施工条件、工程投资四个方面进行综合分析，在满足16.93主体设计功能的前提下，推荐隧洞断面型式选取马蹄形。在1145后期设计中，可采用有限元设计软件对隧洞断面进行结构分较弱析，确定受力薄弱点、应力集中点，并采取相应工程措施。受力条件较差1李炜.水力计算手册（第二版）【M.北京：中国水利水电出版社,2 0 0 6.2SL279-2016,水工隧洞设计规范 S.北京：中国水利水电出版23.71亿元社,2 0 1 6.比较洞型3赵鹏博.某引水工程中长输水隧洞断面初选设计分析 J.地下水,2 0 2 0(0 1):2 1 5-2 59.4钟德恩.紧水滩引调水工程隧洞断面型式设计比选 J.陕西水利,2 0 1 9(1 2):1 39-1 43.参考文献（上接第1 34页）3苏畅，谢宝丰，张凯，等.西霞院反调节水库复合土工膜耐久性及其防渗安全分析 J.人民黄河，2 0 2 1,43（1 2）：1 31-1 34+1 38.4王术学，张建祥，刘辉.岩溶地区水库库盆防渗复合土工膜应力应变影响因素数值分析 J.甘肃水利水电技术，2 0 2 1,57(09):42-48.5万侃强.复合土工膜在水库防渗加固工程中的施工技术分析 J.甘肃科技纵横，2 0 2 1,50（0 9）：49-51.6杨洋，刘辉，李玉桥.库水位和地下水位作用下岩溶地区水库防渗复合土工膜的应力变形分析 J.人民珠江，2 0 2 1,42（0 8)：6 2-6 8.137