1 江坪河復合土工膜方案設計
江坪河水電站建設歷程長、過程復雜, 因種種原因, 對大壩中下部面板增設復合土工膜。從大壩停工前的填筑高程375 m、一期面板頂高程360 m、泄洪放空洞底板高程370 m 等施工控制性高程和水庫放空條件等方面綜合考慮, 確定土工膜頂高程設在382.0 m 高程。考慮到壩高219 m, 水庫蓄水后,接縫位移可能較大, 為提高接縫止水的防滲效果,將382.0 m 高程以上的周邊縫及面板垂直縫處復合土工膜延伸至壩頂。復合土工膜周邊固定在趾板上。土工膜鋪設面積約3.1 萬m2 。
(1) 分區分倉密封設計。借鑒船舶設計經驗,每塊面板土工膜獨立分區, 在分區的基礎上, 又對每塊面板分別在325、362 m 高程處設置兩道水平分隔密封, 避免一點滲漏全區貫通。382 m 高程以下趾板, 距周邊縫2.0 m 范圍鋪設土工膜。
(2) 跨縫設計。從彌補面板或接縫止水可能的缺陷, 提高防滲效果, 以及土工膜的穩定等因素考慮, 實現土工膜對面板和接縫止水的全覆蓋。順面
板坡向, 土工膜密封壓條、螺栓與面板表層止水系統共用。土工膜在周邊縫、垂直縫部位的跨縫設計見圖1、2。
(3) 分期施工設計。根據面板施工分期, 分兩期施工, 一期鋪設頂高程358.0 m, 在358.0 m 高程處, 土工膜不斷開, 采取粘貼或其他方式對端口進
行臨時密封固定, 以免施工過程中雨水浸入, 同時應做好防風破壞等措施。各相鄰條幅土工膜水平分縫不應設在同一高程, 各條幅土工膜水平接縫錯距不小于1 m, 以盡量避免十字型焊接接頭。
(4 ) 土工膜頂高程的密封與固定。為確保土工膜密封可靠性, 分別在382、381、380 m 高程各設一道止水密封。每一道密封均用兩層橡膠墊夾一層光面膜＋扁鋼＋膨脹螺栓止水和固定。為防止從螺栓孔漏水, 在每一道密封的上部, 再焊接一層土工膜,覆蓋膨脹螺栓和扁鋼。
2 復合土工膜的選用及其性能參數
江坪河水電站壩高219 m, 水壓力大, 對土工膜的要求高。綜合考慮水壓力、大壩變形特性、面板接縫位移、土工膜的拉伸強度、斷裂伸長率、低溫彎折性能、耐靜水壓力、滲透系數、熱老化性能、脹破強度、刺破強度等因素, 選用PVC 聚氯乙烯土工膜, 厚度為2.5 mm(500 g／m2 ) 。其主要性能參數見表1。
3 施工工藝
3.1 土工膜的鋪設
(1) 施工前, 應劃分施工區域, 精確定位, 按施工區域和測量定位有序施工。每塊混凝土面板作為一個分區單元。
(2) 下料前, 應建立膜塊命令系統。PVC 膜的裁剪應選擇在平坦寬闊且不能有損壞PVC 膜的堅硬場地進行, 裁剪之前, 先丈量相關鋪設尺寸, 然后用專用勾刀按實際尺寸進行裁剪, 并逐片編號作記錄, 以便在今后的鋪設、檢測、竣工資料、竣工圖中使用。
(3) 丈量鋪設尺寸時, 要考慮如下相關因素,即兩幅土工膜之間的搭接寬度為100 mm, 并應保證最小寬度不小于80 mm。為方便施工和保證施工質量, PVC 土工膜鋪設應根據錨固螺栓的間距, 分段從上至下鋪設, 錨固孔至PVC 膜的邊沿必須保證50 mm 的寬度, 條幅寬應不小于2 m, 切邊應整齊。鋪設安裝PVC 防滲膜時, 要求平整、松弛, 應預留設計要求的變形量。
(4) 土工膜宜人工裝卸, 若采用機械吊裝時,吊繩宜用尼龍編織帶一類柔性繩帶, 不得使用鋼絲繩等一類繩索直接吊卸, 絕對禁止野蠻吊卸。
(5) 土工膜周邊采用不銹鋼壓條及螺栓進行固定密封, 各分區防滲膜的密封固定采用不銹鋼壓條、密封墊、密封膠等進行固定。防滲膜安裝的不銹鋼壓條、螺栓與分縫處表層止水防滲蓋片共用。為方便施工, 保證施工質量, PVC 土工膜鋪設應根據錨固螺栓的間距, 協調表止水施工進度, 分段從上至下鋪設, 分段長度根據現場實際情況確定。
(6) 在邊坡鋪設大塊或整卷PVC 膜時, 不能使用靠重力自由滑落的方式, PVC 膜卷在打開時應得到控制, 例如拉動、抬起或者卷起。鋪設方式必須保證PVC 膜和其他任何下層的土工材料不受到損害。
(7) 每塊已安裝的PVC 膜塊, 必須使用不易磨去的墨水粗體清晰注明: 鋪設順序號碼, 所在卷號碼, 鋪設日期。
(8) 不同幅土工膜的搭接接口應鋪設為T 型、F接口, 盡量避免十字接口, 土工膜鋪設流程見圖3。
3.2 土工膜的焊接
(1) 復合土工膜PVC 膜接縫采用熱熔焊接聯接,一般焊接溫度為250 ~350 ℃, 速度1 ~2 m／min。
(2) 焊縫搭接寬度不小于50 mm, 焊縫為寬10 mm、縫間距15 mm 的雙焊縫。局部短距離焊接、T 型接頭、F 型接頭和缺陷修補使用電熨斗進行擠壓焊接。
(3) 復合土工膜室外施工宜在氣溫5 ℃以上,風力5 級以下并無雨雪天氣下進行。焊接時, 焊接縫接面必須使用棉布擦拭, 并使用電吹風烘干, 粘結面上不得有油污、灰塵。雨雪天必須施工時, 應在雨棚下作業, 以保持粘結面干燥。
(4) 復合土工膜焊接強度不低于母材強度。
3.3 土工膜的固定連接
不銹鋼壓條和螺栓密封固定系統具體構造措施如下:
(1) 對安裝密封壓條處的混凝土表面進行打磨清洗吹干后, 采用環氧膠泥進行找平, 找平寬度200 mm。
(3) 在找平區域涂聚氨酯密封膠, 然后安裝上EPDM橡膠密封條, 在橡膠密封條上再涂一道密封膠。
(4) 將PVC 土工膜穿過固定螺栓, 安裝在橡膠密封條上, 并鋪設平整。
(5) 在土工膜上涂一層密封膠后, 安裝上層橡膠密封條, 用不銹鋼壓條壓實, 并擰緊螺栓螺母固定。
3.4 土工膜的缺陷修補
PVC 膜在生產、運輸和施工中, 產生的劃痕、折損、燙損、孔洞、虛焊、漏焊和檢測針孔等缺陷的修補, 采用外貼光面PVC 膜利用擠壓焊機將上下兩層PVC 膜熱熔粘結。修補部位用1 cm 寬度鋸條人工適度搓毛, 并保持焊接面清潔干燥。搓毛范圍稍大于用于修補的PVC 膜面積大小。修補完成后須100％ 檢測其滲透性。
4 質量控制
復合土工膜施工質量控制措施如下:
(1) 鋪設范圍內實行封閉作業。
(2) 應在氣溫5 ℃以上, 膜溫20 ℃以上( 電吹風加熱) , 風力5 級以下, 無雨、無雪的干燥溫和的天氣時進行符合土工膜的焊接工作。
(3) 焊接操作人員、質量檢測人員、修補人員必須經過培訓合格, 操作熟練后才允許持證上崗。
(4) 所有與土工膜接觸面必須平整、無雜物、油污, 復合土工膜搬運過程中不得撕裂外包裝, 避免受損破壞； 土工膜焊接接觸部位必須干燥、潔凈。
(5) 在焊接過程中, 隨時注意焊機的運行情況,根據現場實際情況對焊機行走速度和壓力進行微調；當施工環境不滿足技術要求或影響焊接質量時, 停止復合土工膜焊接。
(6) 不宜長時間暴露, 施工中宜邊鋪、邊焊接。
(7) 接縫邊緣位置校正和剝離檢測時, 采用多人手鉗細心拉拽, 避免土工膜集中受力破壞。
(8) 作業時, 工具要求輕拿輕放, 小型工具采用專用工具箱存放, 工具或工具箱與復合土工膜接觸部位可采用柔軟的材料加以防護； 施工電源采用護套線, 并加裝漏電保護器, 避免電纜短路著火燙傷土工膜。
(9) 上游鋪蓋施工前, 對土工膜面進行全面的檢查驗收, 并對表面褶皺及時處理。蓄水初期, 保持水位緩慢上升, 避免壩體沉降過快導致復合土工膜尤其是周邊縫附近土工膜受到破壞。
(10) 焊接作業中, 隨時進行安全檢查, 確保作業標準化、規范化。
5 質量檢測
(1) 復合土工膜材料的檢查。首先對每批復合土工膜進行外觀檢查, 再對其物理性能、水力學性質、力學性能和耐久性能進行抽樣檢驗。
(2) 施工期質量檢查驗收。①在復合土工膜被覆蓋前, 應檢查有無漏接, 接縫是否無燙損、無褶皺, 鋪設是否平整。②拼接縫強度的測試檢驗。每1 000 m2取一個試樣, 做拉伸強度試驗, 要求接縫處強度不低于母材, 且試件斷裂不得在接縫處, 否則接縫不合格。③焊縫質量檢測。所有焊縫應在焊縫完全冷卻后進行檢測, 焊縫質量檢測應遵循相關試驗規程。檢測方法采用充氣法和真空法。充氣檢測法即用于雙焊縫質量檢測, 充氣長度30 ~60 cm,充氣壓力0.10 ~0.25 MPa, 保持1 ~5 min, 壓力無明顯下降即為合格。真空檢測法用于單焊縫、T 型及F 型結點和修補點質量檢測, 真空壓力不小于0.005 MPa, 保持30 s, 肥皂液不起泡即為合格。監督碾壓； 同時, 對碾壓無法監控的部位或區域加強試驗檢測以判斷碾壓是否滿足要求。
3.6 實驗檢測
各區壩料碾壓完成后, 結合碾壓監控成果現場及時進行碾壓質量檢查( 碾壓軌跡、錯距等) , 確認碾壓滿足要求后及時進行干密度試驗檢測, 試驗合格后方可進行上面一層填筑施工。
4 質量檢測結果及評價
在壩體填筑施工中, 充分發揮第3 方質量檢測實驗室和施工單位實驗室的監督、檢測作用, 以此促進試驗檢測管理工作。根據試驗檢測成果, 對工程質量實施動態控制。嚴格執行第3 方檢測機構的1票否決權, 只要檢測有1 組不合格, 監理工程師及時要求施工單位進行返工處理, 處理后再進行取樣試驗檢測。大壩各分區填筑碾壓后的試驗檢測成果見表1, 檢測的干密度、孔隙率、滲透系數等均滿足設計指標要求。
5 結 語
江坪河水電站大壩工程合理利用冰漬巖填筑面板堆石壩壩體, 通過采取有效的工程質量控制措施,壩體填筑質量得到了可靠保證。試驗檢測結果顯示,冰漬巖填筑面板堆石壩壩體填筑質量滿足設計及規范要求, 質量控制措施在技術上是可行的、成功的。下閘蓄水后, 大壩原型監測數值變化較小且趨勢穩定, 混凝土面板未發現異常, 大壩整體運行正常。
參考文獻：
[1] 長江勘測規劃設計研究有限責任公司江坪河工程監理部.江坪河水電站下閘蓄水土建工程監理監理自檢報告[ R].武漢: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司, 2019.
[2] DL／T 5113.14—2018 水電水利基本建設工程單元工程質量等級評定標準第14 部分: 混凝土面板堆石壩工程[ S].
[3] DL／T 5128—2009 混凝土面板堆石壩施工規范[ S].
[4] DL／T 5355—2006 水利水電工程土工試驗規程[ S].
[5] DL／T 5178—2016 混凝土壩安全監測技術規范[ S].
[6] DL／T 5356—2006 水利水電工程粗粒土試驗規程[ S].
[7] 長江勘測規劃設計研究有限責任公司江坪河工程監理部.江坪河水電站蓄水階段監測工程監理單位自查報告[ R].武漢: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司, 2019.
