土工布防渗膜施工方案（精选9篇）
基础（支持层）
1.1 基础密实均匀、平整，土质基础的干密度不得小于1.4t/m3, 均匀误差不超过10%。
1.2受地下水的影响的土基，宜在平整的基础上，铺一道 2cm砂层或一层无纺布。
1.3不受地下水的影响的土基，清除地表树根等易刺破土工膜的杂物后直接铺设，不过需要设置“逆置阀”或膜下排气，排水措施。
1.4 上端应设置锚固槽。复合土工膜的铺设
2.1 接缝连接方法
2.1.1一布一膜接边方法：
(1)膜热焊接，膜布、布布KS胶粘结
(2)膜膜、膜布、布布KS胶粘结
(3)KS膜胶粘结
2.1.2两布一膜接边方法：
(1)膜热焊接，膜布、布布KS胶粘结
(2)膜膜、膜布、布布KS胶粘结
上述方法接边强度均大于母材强度80%以上，达到施工技术规范SL/T225-98要求(接缝强度必须大于母材强度的80%且断裂发生在母材上）。
2.2接缝质量检测方法 2.2.1 目测法
当选择膜与膜热焊接时，对所有的缝观察，若焊缝透明，均匀，无皱褶，无空洞，手剥离坚固，可目视为合格。
当选择膜与膜采用KS胶粘结，粘宽10cm，接缝不得有翘曲、突起、脱胶、孔洞、疏松、缺胶，剥离后破坏发生在胶粘剂上，非粘结面。
2.2.2 现场检验法
真空法：利用包括吸盘、真空泵和真空机的一套设备。检测时将待测部位刷净，涂肥皂水，放上吸盘，压紧，抽真空至负压0.02～0.03MPa，关闭气泵。静观30s，看吸盘顶部透明罩内有无肥皂水泡产生和真空表有无下降，如有表示漏气，应予补救。
充气法：焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔。将待测段两端封死，插入气针，充气至0.05～0.2MPa（视膜后选择），静观30s，观察真空表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应及时修补。
2.2.3 抽样测试法
约1000㎡取一试样，做拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。
注意接缝的质量检测，往往是上述几种方法相结合，来判断，控制质量。
复合土工膜防渗施工工艺原理及施工工艺
流程
1、复合土工膜施工工艺原理
复合土工膜是一种土工合成材料，具有较好的防渗效果，将复合土工膜铺设在需要进行防渗处理的坡面上，上面铺设砂垫层和砼，堤顶封顶层砼形成一个整体完全封闭的防渗体系。
2、复合土工膜施工工艺流程
在复合土工膜铺设前，渠道土方填筑及坡面修整完毕，坡面平整度、压实度均达到设计要求并经监理工程师验收合格后方可进行复合土工膜的铺设.复合土工膜施工方法
1、施工预备
1）复合土工膜材料质量检测 本工程所用复合土工膜为两布一膜复合土工膜，山东泰峰塑料土工材料有限公司生产产品，使用前委托黑龙江省水利工程质量检测中心站对产品的各项技术指标进行检测，各项指标均符合标准规定和设计要求。
2）堤坡的清理、平整场地，清除一切尖角杂物，欠坡回填夯实、富坡削坡挖平后经监理验收合格，为复合土工膜铺设提供工作面。
3）土工膜场内拼接 为了施工方便，保证拼接质量，复合土工膜应尽量采用宽幅，减少现场拼接量，施工前应根据复合土工膜幅宽、现场长度需要，在单位内剪裁，并拼接成合符要求尺寸的块体，卷在钢管上，人工搬运到工作面铺设。
2、复合土工膜的铺设
1）复合土工膜的铺设方法
复合土工膜铺设分渠底铺设、坡面铺设两个部分。铺设方法：沿渠道轴线方向水平滚铺。坡面铺设在坡面验收合格后，从顺坡面轴线方向滚铺，与渠底的复合土工膜连接采用丁字形连接。
2）复合土工膜的铺设技术要求
铺设应在干燥和暖天气进行，为了便于拼接，防止应力集中，复合土工膜铺设采用波浪形松驰方式，富余度约为1.5%，摊开后及时拉平，拉开，要求复合土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜，施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。
3、复合土工膜的拼接
1）本项目采用两布一膜复合土工膜，焊接采用热熔焊法施工，拼接包括土工布的缝接、土工膜的焊接，为了确保焊接质量，焊接应尽量在厂内进行，但为了施工方便，复合土工膜幅宽又不应太宽，必须在施工现场拼接。
2）复合土工膜焊接质量的好坏是复合土工膜防渗性能成败的关键，所以务必做好土工膜的焊接，确保焊接质量，因此，土工膜焊接应由生产厂家派专业技术人员到现场操作，指导，培训，采用土工膜专用焊接设备进行。本工程土工膜焊接采用zpr—210v型热合土工膜焊接机，土工布采用手提式封包机缝接。
3）本项目两布一膜复合土工膜焊接流程： 4）焊接工艺：第一幅土工膜铺好后，将需焊接的边翻叠（约60cm宽），第二幅反向铺在第一幅膜上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接10cm。
5）焊接前用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等脏物，保证膜面干净，在焊接部分的底下垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量，正式焊接前，根据施工气温进行试焊，确定行走速度和施焊温度，一般把握行走
速度1.5～2.5m/s，施焊温度为220～300 0c。拼接焊缝两条，每条宽10mm，两条焊缝间留有10mm的空腔，用此空腔检查其焊缝质量。
4、复合土工膜的锚固
复合土工膜上部锚固采用在堤顶处嵌固足够长度复合土工膜，砼封顶板形式，其结构形式见大样图a。a膜层顶部铺设示意图
5、垫层及砼护砌
复合土工膜的上面均匀铺设10cm砂垫层，找平拍实后铺设10cm砼。坡面复合土工膜铺设合格后应及时铺上垫层压盖，防止风吹及复合土工膜暴晒老化，同时做好砼护砌，加强复合土工膜的保护。
复合土工膜施工质量控制
复合土工膜施工质量控制
包括进场原材料质量控制、施工操作过程控制、施工完质量检测。
1、原材料质量控制 进场的复合土工膜必须有厂家提供的合格证书，性能及特性指标和使用说明书。否则不能用于工程施工，本工程所用的是两布一膜复合土工膜，设计复合土工膜技术参数为：设计克重400g/m2，垂直渗透系数＜1010cm/s。复合土工膜进场后，随机抽取复合土工膜对其性能指标委托黑龙江省水利工程质量检测中心站进行复检，复检结果全部合格。
2、施工操作过程控制 复合土工膜铺设前编好施工组织设计，说明铺设方法和技术措施，经监理批准后方使用，施工人员均应穿平底布鞋或软胶底鞋进行铺设，严禁穿钉鞋以防踩坏土工膜，做到随铺随压，复合土工膜铺设要与保护层铺设相协调。拼接中复合土工膜焊缝质量是拼接关键，施工中尤其要加强接缝检测，检测方法有一目测法、二现场检漏。目测法：复合土工膜焊接好后，观察有无漏接，接缝是否烫损，有无褶皱，是否拼接均匀等。现场检漏 采用充气法对全部焊缝进行检测，焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔，将待测段两端封死，插入气针，充气至0.05mpa～0.20mpa，静观0.5min，观察真空表，如气压无下降，表明不漏，焊缝合格，否则要查找原因及时修补。复合土工膜上下部锚固是重要的环节，严格按施工图纸并经监理验收后施工。
3、施工完质量检测。施工完质量检测主要是抽样检测，施工每约1000m2取一试件，做拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在
关键词：复合土工膜,土石坝,防渗心墙,施工工艺
一、复合土工膜的特性
复合土工膜是把塑料颗粒通过淋膜的方法, 制作成塑料薄膜, 成为土工膜, 也称防水板 (根据土工膜的厚度来区分) 。复合土工膜采用土工布 (机织布或塑料编织布) 作为基布, 具有机械强度高、耐老化、抗穿刺性强、摩擦系数大、柔韧、耐腐蚀、耐环境应力开裂性和粘接性能强, 各项力学指标均高于普通聚乙烯等特点, 各项测试指标如表1所列。土工膜同时兼有质轻、幅宽、耐低温、防水性好、铺设加工容易、焊接性好等优点, 施工中非常方便, 焊接效果非常好。复合土工膜一般分类两布一膜和一布一膜, 复合土工膜也是一种新型工程防渗材料, 克重从400克~2000克不等, 一般最为常用的从400克~1000克之间, 复合土工膜中间膜为HDPE聚乙烯土工膜, 两边布为无纺土工布, 中间膜的厚度从0.2毫米~1.0毫米不等, 两边土工布重量从150克~350克不等, 两边土工布主要是起到保护中间膜的作用。土工膜的使用年限主要是由塑料薄HDPE膜是否失去防渗隔水作用而定, 一般使用年限都大于20年, 理论上是40年。完全可以满足大坝防渗要求的使用年限。广泛应用于水利堤坝、筑路、机场、排水、房屋、环保等许多领域, 在工程中主要起防渗、防护、加固等作用, 取得了良好的经济效益和社会效益。
二、土石坝复合土工膜防渗心墙施工工艺
采用复合土工膜作为堤坝防渗的主体, 将复合土工膜分别锚固在垂直防渗墙顶和上、下游岸坡防渗盖板上, 以构建一个完全封闭的防渗体系。
㈠施工准备及材料准备
1. 施工准备。
在展铺PVC复合土工膜之前, 进行施工场地清理, 先整平工作面并清除一切尖锐物, 其目的在于防止尖锐物轧破PVC复合土工膜。检查各种设备是否处于正常状态, 以满足施工需要。
2. 材料准备。
⑴材料准备:保护层用砂选择混凝土用砂, 在铺填保护层之前, 应过筛清除其直径在20毫米以及以上的石子, 目的在于保护PVC复合土工膜。⑵复合土工膜准备。复合土工膜用量按其铺设的面积乘以富裕系数来确定, 到场的PVC膜应抽样检查, 抽样率应大于交货卷数的5%。⑶复合土工膜吊装就位。平面安装复合土工膜时直接在经整平且已清除尖锐物的砂保护层上进行安装;立面安装复合土工膜时先用钢支架固定土工膜, 使其满足设计的复合土土工膜铺设坡度要求, 安装时先将复合土工膜平铺, 再将其用钢支架上的夹具吊起, 依据复合土工膜设计坡度计算调整其偏离下幅复合土工膜的距离, 然后再调整上、下两幅PVC复合土工膜焊接边距, 确保搭接宽度在10厘米以上, 最后焊接定位PVC膜。
㈡复合土工膜的焊接
1.焊缝清洗。
剥离复合土工膜在焊缝处的土工布, 吹除膜面的砂子、泥土以及其他污物, 再用丙酮作为清洗剂洗净上下两幅PVC膜的焊接部位, 保证PVC膜表面干净, 以提高焊接质量。
2.预热焊机。
选用热焊机进行PVC膜焊接。
3. 试焊接PVC膜。
在正式焊接前应进行试焊接, 操作时将行走速度控制在0.9米/秒~1.2米/秒, 试焊温度控制在410℃~450℃, 拼接焊缝为两条, 每条宽10毫米, 两条焊缝间留有10毫米的空腔, 其目的在于用此空腔检查PVC膜焊接质量。
4. 焊接PVC膜。
操作时用热焊机按热熔法焊接, 焊接时注意留足搭接长度, 焊接完成后检查每条焊缝的质量。
5. 检测和补焊接。
PVC膜焊接完后, 用目测法和充气法及时检测焊缝质量或者进行补焊。目测法检测焊缝质量, 肉眼观察PVC膜有无漏接, 接缝是否烫损、有无褶皱、是否拼接均匀等。充气检测法检测焊缝质量, 将待测焊接段的两端封死, 将气针插入两条焊缝间的空腔, 充气至0.05兆帕后静观30秒, 若气压无下降, 表明无漏眼, 焊缝合格, 否则要查找原因并及时进行修补。
㈢土工膜焊接质量保证控制措施
清理土工膜表面应清除油脂、水分、灰尘、垃圾和其他杂物;尽量减少边脚和零星膜的焊接;在焊接操作时应有一位焊接主管人员进行监督;焊接边坡时, 焊缝长度方向应沿坡度延伸, 不能横穿;如果焊接在晚上操作, 应有充足的照明;在土工膜搭接处, 应去掉皱折, 当皱折大于10厘米时, 采用圆形或椭圆补丁, 补丁大小应超出切口周边5厘米;当环境温度和不利的天气条件严重影响土工膜焊接时, 应停止作业;应对焊接机定时保养, 要经常清理焊接机设备中残留物。
㈣缝合土工布
1.涂刷胶粘剂。
焊接完成后, 用改性丙烯酸胶粘剂涂抹焊缝外侧, 粘接未焊部分的PVC膜接头, 增加接头强度。
2.缝合土工布。
用手提式封包机缝接PVC膜两侧土工布, 使上、下两幅土工布连接成整体。
㈤复合土工膜的锚固
1.铺填砂保护层。
铺好复合土工膜后, 及时回填膜两侧砂保护层, 采用混凝土用砂, 并过筛剔除20毫米以上石子, 对砂保护层分层、同步均衡回填, 避免单侧侧压力过大破坏土工膜, 砂保护层用人工配合机械修整, 并用振动器整平夯实至压实度达到设计值, 完成砂保护层后及时铺填其侧过渡填料并做好石渣坝的回填碾压, 加强对PVC膜的保护。
2.复合土工膜的锚固。
将复合土工膜分别锚固在垂直防渗墙顶和上、下游岸坡防渗盖板上, 以构建一个完全封闭的防渗体系。垂直防渗墙施工结束后, 将防渗墙顶修整至设计高程, 然后浇筑防渗墙顶混凝土, 待墙顶混凝土达到一定强度后锚固复合土工膜, 为避免因锚固损坏土工膜, 在复合土工膜贴不锈钢角钢压条和贴墙处增设一层5毫米厚橡胶垫片, 以弥补混凝土基面凹凸不平和减轻压条对PVC膜造成的损伤, 锚固前先定位打孔和埋入不锈钢膨胀螺栓, 待用丙酮液清洗锚固位置的混凝土基面、PVC膜、橡胶板, 清洁面干燥后, 再进行锚固作业, 压条和土工膜的端部与防渗墙顶混凝土之间用耐候性密封胶封堵。待防渗盖板混凝土达到设计强度后, 分别锚固上游、下游的PVC复合土工膜, 锚固工艺与垂直防渗墙和土工膜接头的锚固方法相同。
三、结语
【摘要】文章描述了复合土工膜的性能、种类以及施工过程中的设备选择，阐述了复合土工膜的优点，并依据实际施工经验，对渠道复合土工膜防渗施工的工艺方法以及注意事项进行了分析，希望以此为我国水利工程的建设做出贡献。
【关键词】水利工程；渠道防渗；复合土工膜
水利工程是利国、利民的公益性项目，随着社会不断进步与发展，其发挥出的功效非常明显。在水利工程的建设过程中，渠道防渗一直是施工质量控制的重点，其防渗效果的优劣决定着整个水利工程安全运行。为了加强对水利工程渗漏现象的治理，目前国内外很多的研究机构研发了诸多防渗方案，其中以复合土工膜防渗技术尤为突出。本文将结合实际工作经验，对渠道防渗工程中复合土工膜防渗技术进行探讨，以供同行业人员以有意义的借鉴。
1、復合土工膜的性能及其种类
复合土工膜属于复合型的高分子材料，膜的中间部分为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等材料，两边为聚丙烯、聚酷、聚酞胺等土工纤维织物。这种复合型材料不仅具有土工织物的防穿刺、耐磨等优点，也具备了土工膜的防渗、延展性强、不易腐蚀等优点。相对于其它防渗性材料，复合土工膜的防渗性能更为突出，可适用于多种类型的水利工程的渠道施工，并克服由于渠道基面的不同而引起的不均匀沉降问题。
水利工程中常用的复合土工膜类型包括以下几种：一布一膜基布为100g/m～1000g/m，膜厚为0.1mm～1.5mm；一布两膜基布为100g/m～1000g/m，膜厚为0.1mm～0.8mm；两布一膜基布为80g/m～600 g/m，膜厚为0.2mm～1.5mm。在水利工程的施工过程中，复合土工膜的厚度选择要根据设计和实际工况条件确定，而长度则按照施工情况确定。另外，复合土工膜的选择，在结合施工现场具体情况的同时，还必须要根据国家相关标准，科学、合理的选择复合土工膜的种类，确保水利工程渠道的整体防渗效果。
2、复合土工膜施工的设备选择
水利工程的复合土工膜渠道防渗施工，是一个具有较高专业性要求的技术操作过程，在复合土工膜的铺设、拼接、检测等阶段，都必须要使用专用的机械设备，才能确保施工的科学性以及连续性。所以，在复合土工膜施工前，要综合考虑施工现场的具体情况后，再选择合理、稳定且充足的施工设备，从而保证水利工程渠道的防渗效果和整体质量。当前，我国复合土工膜的施工设备，主要包括双驱动自行式土工膜焊接机、压出式焊枪、热风式焊枪、手提式封包机、吹风机等。
3、渠道防渗施工中复合土工膜的应用
复合土工膜的施工主要包括复合土工膜的铺设、拼接以及锚固等操作。其工艺流程为：施工准备→铺设→拼接→锚固→焊接及质量检查→铺设垫层及混凝土预制板→质量检测→竣工验收。
3.1施工准备
质量检验。选择的复合土工膜供应商，必须要由业主方、监理方和施工方共同考察并认可，入场的复合土工膜必须要有材料证明文件和合格证书。施工方要根据国家标准和设计的要求，委托具有资质的检测单位，检验已入场的复合土工膜的各项性能指标，检验合格且已经过监理工程师的批准后，方可用于工程的实体施工。
剪裁。为了便于顺利施工，并保证复合土工膜拼接的质量，可在施工前根据施工作业长度的要求，剪裁复合土工膜，再拼接成满足作业尺寸的块体，最后将其缠绕于钢管上，以便于人工搬运和铺设作业。
清基整坡。渠道边坡上的草皮、树根等杂物要彻底清除，并按照设计断面的要求开展削坡作业。在削坡的过程中，要避免损伤到复合土工膜，同时要将一些尖角硬物彻底清除掉。欠坡要做回填并夯实处理，回填土的厚度控制于20～50cm，夯实的厚度控制于20～30cm，坡面要光滑、密实且平整，其干容重要满足标准要求。
3.2复合土工膜的铺设
复合土工膜的铺设分为坡面和渠底铺设两阶段，铺设采取波浪形的松弛方法，其富余量为1.5%左右，复合土工膜在摊开后要及时拉开、拉平，平整的与坡面吻合，不得存有突起和褶皱。坡面的铺设要顺着坡面的轴线方向进行滚铺，渠底的铺设则要沿着渠道的轴线方向进行滚铺，渠底与坡面要做成丁字形的连接型式。铺设的方向要按照从上游至下游的顺序，且上游边要压着下游边；复合土工膜的顶部要锚固在封顶板中，且压于路缘石的下，其锚固的长度要满足施工图纸的要求。
3.3复合土工膜的拼接
复合土工膜的拼接分为土工膜的焊接和土工布的缝接。为了保证土工膜的焊接质量，其焊接操作一般都在厂内进行。对于复合土工膜焊接人员，要具有一定的焊接技术和经验，企业应定期组织对相关人员的专业培训，并进行现场讲解与指导，确保其能熟练的掌握复合土工膜的焊接技术，保证土工膜的焊接质量。在焊接前，要使用电吹风等工具吹去土工膜表面的泥沙等杂物，确保土工的膜面清洁。在焊接时，要在欲焊部位垫设一长木板，便于焊机在基面上行走，确保焊接的质量。焊机的行走速度要控制在1.5m/s～2.5m/s，温度要控制在220℃～300℃。
3.4接缝检测
接缝检测的方法包括目测法、抽样测试法和现场检漏法。当渠道工程因为检测条件或检测工具等限制时， 即采用目测法进行检测。在检测过程中要观察复合土工膜的接缝处是否存有漏接、烫损、褶皱或拼接不均匀等情况，若存在则要及时采取补救措施。
3.5垫层和混凝土预制板的铺设
在复合土工膜上要铺设一层0.1m厚的砂垫石并压平贴紧，再将80mm的混凝土预制板铺设到砂垫石上。复合土工膜、砂垫石以及混凝土预制板的铺设要紧密衔接，避免复合土工膜遭受风吹等导致损伤和破坏。
3.6质量检测
复合土工膜施工完成后，为了保证复合土工膜的整体质量，要对其铺设结果进行抽样检查，在每500m2的施工段内要抽取一个试样，试样的强度等级不得小于母材强度的80%，同时要求试样的断裂处不可在接缝的位置。
3.7防护层的施工
在复合土工膜铺设结束并完成竣工验收后，要进行防护层的施工。渠底的防护层可采用细石混凝土或砂浆浇筑，渠坡的防护层则采用粘结材料，将预制的长和宽在0.3～0.4m、厚30mm的素混凝土方块与复合土工膜粘接。
4、结束语
由于复合土工膜具有良好的抗拉性、抗渗性以及抗腐蚀性等优点，在水利工程的渠道防渗中的应用越来越广泛，其在水利工程渠道防渗施工中所起到的作用也不言而喻。因此，作为水利工程建设者，在进行渠道复合土工膜的铺设施工时，要严格按照施工设计和标准的要求，认真完成每一道工序操作，杜绝一切人为的不利因素，保证工程的防渗效果，为国家水利工程的建设与发展做出基本的保障。
参考文献
[1]GB50290-98，土工合成材料应用技术规范[S]
[2]SL18-91，渠道防渗工程技术规范[S]
作者简介
1刘继伟（1986年2月）男，汉族，大学本科，助理工程师，从事水利工程技术工作。
1 土工膜袋砼的简要描述
前面也清楚的说明土工膜袋砼加固方法在我国加固工程中具有非常广泛的应用，这就需要对这种技术方法进行深入研究，使得施工人员对这种方法的掌握有一定提升。从这种方法的名字可以看出这种方法的主要设施就是土工膜袋砼，而制成土工膜袋砼的基本材料在于土工布，对于土工布的选择，需要对其质量和稳定性全面考虑，这对提高这项设施的整体质量起到非常重要的作用。在进行混凝土填充之前还需要对实际工程需求充分考虑，了解工程实际需求方可以进行混凝土填装，促使加固效果有进一步提升。
1施工方案比选
方案1：薄壁砼防渗墙方案
基本原理是：用薄型液压抓斗分期成槽，然后下设接头管、浇筑混凝土、拔接头管，然后二期重复上述步骤。该措施在河坝项目中经常使用，其抓取地层的水平很高，而且墙的稳定性好。它的优点是品质高，而且易于检测，具有较高的防渗能力。它也存在缺陷。比如项目的开展必须要建设较高水准的平台，而且要建设很多的辅助工程。项目的整体耗时很久，花费的资金也较多。
方案2：高喷灌浆方案
高喷灌浆技术是目前水利工程中应用较广泛的防渗措施之一，是山东省水科院在20世纪80年代的科研成果。施工工艺是利用钻机造孔，然后将喷射装置放入预先钻好的孔内，用高压射流对地层进行切割破碎，同时灌注水泥浆与破碎的土体掺搅混合，在土中形成凝结防渗体，以达到防渗目的。本地层细砾渗透系数500～800m/d，水泥浆在动水条件下极易流失，目前的试验已证实了这一点。除应掺加速凝剂外，在喷射形式上宜采用旋喷桩套接方案。本方案设计墙体指标如下：弹性模量500-10000MPa，抗压强度1-10MPa，渗透系数小于i×10-6cm/s，最小墙厚0.3m，比降不小于50。它的优点是其施工的品质较好，符合项目对于防渗的规定，除此之外，它的速度方面也非常有优势，符合项目的时间要求。最后它对地层的适应能力非常好，不需要建设过多的暂时性的项目。当然这并不表示它不存在缺陷。它的主要问题是防渗的能力比对于别的方案来讲有一定的欠缺。而且花费的资金比较多。
方案3：振动射冲防渗墙+高喷灌浆方案
振动射冲法是最近几年才得以发展使用的一类工艺，它主要被应用到河湖等项目中，起到垂直防渗的作用。之所以使用这种综合措施，主要是考虑到了以下几点。首先项目规划的泄洪闸所在区域地下有抛石等，单独的使用一种方法，无法将存在的.问题处理好。第二，对于那些卵石聚集的区域，振动射冲的效果不是很好，如果使用综合方法的话就能够将两个方法的优点都体现出来。该方案的优点非常多。比如它符合围堰对于防渗的规定。同时射冲的速率非常高，而且总体的防渗水平较好，一体机的使用能够将原本较为复杂的地层施工工作开展的非常顺畅，进而节省了部分时间。除此之外，还能够将之前方案中面对的泥浆浪费问题解决好，节省了大量的水泥，而且能够起到省电的作用。最后，它不需要建设过多的暂时性的项目，也就是说项目的总体工程量减少了。它的缺点较为明显，比其他的方案多了一个工作步骤，它的防渗能力比第一个方案要差，不过要比第二个优秀。通过上文的多方面比对，可以发现第三个方案的可行性非常高，不论是对工期的把握还是对质量的保证都能够做得非常合理。
2振动射冲防渗墙+高喷灌浆综合施工方案
2.1围井试验
根据11月1日的会议要求，原定围井试验方案有变动，在已完成围井的一边的情况下，另外三个边改为上部8.5m为振动射冲防渗墙，下部用旋喷桩套接接墙方案。施工参数如下：孔距暂按1.0m考虑，喷射参数如下：高压浆压力36~38MPa，流量不小于80L/min；压缩空气压力0.7MPa，流量不小于1.2m3/min；提升速度8~10cm/min；桨液水灰比1：1，比重约1.50。
2.2组合施工工法各自的施工范围
依据现有的试验资料，自堰顶高程179.8以下11m范围内可以较为容易的建造振动射冲防渗墙，其下5.5m深度需采用钻喷一体旋喷桩与上部防渗墙连接成整体。两种工法所完成的工程量比例约为3：2。
2.3实施方式
组合施工工法将振动射冲防渗墙和高喷灌浆作为综合施工技术的两道工序，首先进行振动射冲防渗墙施工，在浆液未达到终凝之前完成其下的高喷灌浆施工，高喷灌浆采用钻喷一体不分序施工技术，可将防渗体混合成一个整体，从而提高防渗性能。
2.4工效、工期、设备组合
依据常规经验，振动射冲防渗墙按每天完成200m2，钻喷一体高喷灌浆按每天完成150平方米。围封面积按2.2万平方米考虑，按上述划分比例各自的工程量分别为1.32万平方米和0.88万平方米。单套设备需要的施工时间分别为66天和59天，两套设备需要的施工时间分别为33天和30天，考虑1.5倍的不可预见因素，振动射冲和高喷灌浆各两套设备施工工期分别为50天和45天。
2.5水泥及电力消耗预测
与单纯采用旋喷桩相比，组合方案除了防渗体性能优于旋喷桩外，另一个优势是水泥、电力用量省。在利用高喷回浆的情况下，振动射冲防渗墙水泥用量预计不超过300kg/m2，比采用旋喷桩节省200kg/m2，平均水泥用量约0.38t/m2，节省水泥总量超过吨以上；振动射冲的动力仅及高喷的一半，钻喷一体设备成孔的用电量也有较大下降，综合分析用电量比单纯高喷减少1/3。以旋喷桩用电量20度/m2计算，预计电力消耗减少14万度以上。
3结束语
⑴防渗性能好, 实践证明, 膜料防渗渠道一般可减少渗漏损失的90~95%;
⑵质轻, 用量少, 运输量少;
⑶适应变形能力强;
⑷施工简便, 工期短;
⑸耐腐蚀性强;
⑹造价低。
缺点是易老化, 使用寿命短。土工膜用于渠道防渗工程应根据水位、地质条件和工程规模等来选择适宜的种类及规格, 并确定不同的施工技术方案。
二、材料的选择
膜料宜按下列原则选用:
⑴对于一般中小型渠道, 宜选用厚度为0.18~0.22mm的深色塑膜。在寒冷地区, 可优先选用聚乙烯膜;在芦苇等穿透性植物丛生地区, 可优先选用聚氯乙烯膜。
⑵对于地质及水文地质条件差、基土冻胀性较大或标准较高的防渗工程, 宜选用复合土工膜 (1布1膜、2布1膜) , 该膜料具有防渗和平面导水的综合功能, 强度高, 抗穿和抗才抗老化等性能好, 可不设过渡层。
三、基本结构及要求
根据工程情况可选择单层防渗结构、双层防渗结构或复合防渗结构。
防渗结构包括防渗材料的上垫层、下垫层、上垫层上部的防护层、下垫层下部的支持层和排水层。
⑴支持层:根据工程类别, 天然基础条件及所用土工膜特性进行选择。一般采用50~150mm厚的良砂土。也可用1层土工合成材料或在砂土层上铺1层土工合成材料覆盖。
⑵下垫层:采用厚度在100mm以上碾压密实的细土料层、细砂层、混凝土层、土工织物、土工网等。当基层土质为均匀平整细粒土体或采用复合土工膜时, 可不设下垫层。
⑶排水层:当地下水位高且有内水压力作用时, 在支持层与土工膜之间应铺设排水层或设置排水、排气设施。如止水阀、排水管、纵横排水沟等。
⑷上垫层:采用泡沫塑料片材、土工织物、砂砾料、无砂混凝土、沥青混凝土、土工网等。当防护层为足够厚度的压实细粒土或采用复合土工膜时, 可不设上垫层。
⑸防护层:根据防渗土工膜及上垫层的类型、渠道坡度选择, 并满足抗冻要求, 可采用压实素土、砂砾石、预制或现浇混凝土板、浆砌块石或干砌块石。
四、铺设方式
按铺膜范围分为全铺式、半铺式、底铺式3种方式。其中半铺式和底铺式主要适用于宽浅式渠道或渠坡有树
木的改建渠道。
⑴全铺式:渠坡、渠底全铺。铺设方式可根据渠坡的抗滑稳定性选择, 具体方式有:梯形、台阶形、锯齿形、五边形等。
⑵半铺式:渠底全铺, 渠坡铺膜高度为渠道正常水位的1/2~1/3。
⑶底铺式:仅铺渠底。
五、渠道工程施工
施工操作程序:清理基槽→土工膜铺设→接缝施工、检测→与周边联接锚固→验收→防护层施工。
⑴清理基槽
按设计削皮, 清除土工膜铺设范围内基层表面的淤泥、垃圾、树木、草根、石块等一切可能损伤土工膜的尖棱杂物。平整夯实土地, 对凹坑、裂缝等应进行修补, 挖好锚固沟。基层上有阴阳角时, 应修圆, 其半径不小于0.5m;有积水和地下水位较高的地区, 要进行排水。
⑵土工膜铺设
根据土工膜种类的不同及设计要求选择适宜的接缝拼接方式。
(1) 当选择焊接接缝时, 施工工艺为:铺设、剪裁→对正、搭齐→压膜定型→擦拭尘土→焊接拭验→焊接→检测修补→复检→验收。
(2) 当选择复合土工膜时, 施工工艺为:铺膜焊膜→缝合底层布→缝合面层布 (2布1膜) 。缝合要求松紧适度、自然平顺, 确保膜、布共同受力。
(3) 渠道铺设土工膜时, 可根据工程实际情况, 以接缝最少、便于施工、剪裁合理为原则来确定铺设方向, 接缝应避开弯角, 设在平面处。
(4) 当基槽为土体时, 应先洒水潮湿, 使土工膜与渠床基槽紧密结合;当基槽为混凝土结构时, 宜选用长丝热轧复合土工膜与基槽用含 (水泥重) 2.0%SBC120胶粘剂的水泥胶粘接。
(5) 土工膜铺设时, 应平行或垂直于坡度线由下游向上游依次铺开, 不要拉的太紧, 纵横方向均留1.5%松驰度。
(6) 渠道边坡土工膜的铺设高度, 应达到最高水位以上并有一定超高, 超高值应根据水位或波浪爬高确定, 不宜小于0.5m, 并应予以固定。
(7) 土工膜焊接时, 基底表面应干燥, 含水率宜在15%以下, 膜面用干纱布擦干净。
⑶联接与锚固
(1) 土工膜与土基联接, 土工膜直接埋入锚固沟, 填土并夯实, 在锚固处不得渗水或被拔出。
(2) 土工膜与建筑物混凝土的联接, 可用角钢或金属板条铆接, 或用螺栓固定在混凝土层上。
⑷防护层施工
(1) 防护层为混凝土结构时, 应按设计预留伸缩缝。
(2) 采用压实法填筑土防护层时, 禁止使用羊角碾。
(3) 采用浸水泡实法填筑砂壤土、轻壤土和中壤土防护层时, 填筑断面尺寸预留10~15%的沉陷量。待反复浸水沉陷稳定后, 缓慢泄水、填筑裂缝, 并拍实, 整修成设计要求断面。
(4) 渠底、渠坡或不同渠段可采用具有不同抗冲能力、不同材料的组合式防护层。
六、注意事项
⑴渠道开挖断面及高程要符合设计要求。渠床挖方段避免超量开挖。填方段要洒水分层夯实, 湿陷性渠段要经浸水预陷或强夯, 以避免较大的变形。
⑵对于有防冻要求的工程, 防渗结构应采取防冻措施, 可在防渗层下铺设硬质泡沫塑料保温层, 或换填非冻胀性土。一般情况保温层可全断面铺设。
关键词：复合土工膜；防渗；质量控制
土工膜实用聚乙烯聚氯烯和土工布热合而成的材料，它具有抗拉，抗顶破，抗撕强度高，防渗性能好，使用期长等特点，因其具有上述特点，在防渗工程中得到广泛推广，取得了良好的经济效益和社会效益，现已广泛运用于水利水电工程的建设工程中，现结合施工体会谈谈浅谈复合土工膜施工质量控制。
一、复合土工膜施工工艺原理
复合土工膜是用聚乙烯或氯乙烯的强增改性，压延成膜与涤纶针刺土布热合而成，具有抗拉，抗顶破，抗撕强度高，延伸性能好，变形模量大，耐老化，防渗性能好，使用期长等特点，具有较好的防渗效果，一方面将复合土工膜铺设在需要进行防渗处理堤段坡上面，利用自身的连接形成一整体坡面防渗体，另一方面使坡面铺设的复合土工膜的下部与坡脚垂直防渗墙进行连接，使复合土工膜上部与压顶路肩量相接，使堤基垂直防渗墙，坡面复合土工膜，堤顶压顶砼形成一个整体完全封闭的防渗体系。
二、复合土工膜施工方法
（一）施工准备
材料应具有材质证明及出厂合格证，经有关人员进行验收合格后，方能入库，并做好验收记录。对施工过程中所采用的原材料按规定及时进行抽查、取样试验，土工膜进场后，按5万㎡为一批复检一次，随机抽取复合土工膜对其性能指标委托有资质的单位进行复测，复测结果全部合格方可使用。
（二）复合土工膜防渗
测量放线 土方开挖（回填） 基本平整、压实 土工膜铺设 保护层填筑 石笼压护及尼龙丝袋浅堤。
（三）施工要点
1、土工膜厂内拼接
为了施工方便，保证拼接质量，复合土工膜应尽量采用宽幅，以减少现场拼接量。施工前应根据复合土工膜宽幅，现场长度需要剪裁，并拼接成符合要求尺寸的块体，卷在钢管上，人工搬运到工作面铺设。
2、复合土工膜的铺设
坡面经人工修整验收合格后，沿提防轴线方向水平滚铺，从顺坡面轴线方向滚铺。铺设应在干燥暖和天气进行，为便于拼接，防止应力集中，复合土工膜铺设采用波浪形松驰方式，裕度约为1.5%，摊开后及时拉平、拉开，要求复合土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜，施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。
3、复合土工膜的拼接
（1）拼接方法。采用两布一膜复合土工膜，焊接采用热熔焊法施工，拼接包括土工布的缝接、土工膜的焊接，為了确保焊接质量，焊接应提前进行，但为了施工方便，复合土工膜幅宽又不能太宽，因此在施工现场拼接。
（2）焊接质量。他是复合土工膜防渗性能成败的关键，所以必务做好土工膜的焊接，确保焊接质量，土工膜焊接应由生产厂家派专业技术人员到现场操作、指导、培训，并采用土工膜专业焊接设备进行。
（3）焊接工艺。第一幅土工膜铺好后，将需焊接的边翻叠（约60㎝宽），第二幅方向铺在第一幅膜上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接10㎝。
（4）清理。焊接前应清除膜面上的沙子、泥土等杂物，保证膜面干净，在焊接部分的底下垫一条长木板，以便焊接在平整的基面上行走，保证焊接质量，正式焊接前，根据施工气温进行试焊，确定行走速度和施焊温度，一般掌握行走速度喂1.5～2.5m/s，施焊温度为220～300℃.拼接焊缝两条，每条宽10㎜，两条焊缝间留10㎜的空腔，用此空腔检查其焊缝质量。
三、施工过程质量监控
（一）监控各施工项目质量
（1）土方开挖：土方开挖过程中，根据设计施工图纸要求对基面高程、场地平整情况、碾压密实情况、地基土质等情况进行质量检查。
（2）土工膜铺设：认真检查土工膜有无漏接、漏焊；焊接强度、搭接宽度等是否符合要求。土工膜焊接强度检验，按每5000～1000㎡取一试样作拉伸强度试验，对漏接、漏焊，破损孔洞及时进行修补。
（3）土方填筑：主要检查填筑层厚度、碾压实心实意度情况、填筑后高程、填筑土质量等是否符合要求，同时保护土工膜不受损坏。
（二）检验、测量和试验设备的控制
对工程所使用的检验、测量和试验设备严格按其操作堆积规定操作、管理校准及维护，保存检验、测量和试验设备的检定证书或检定记录。
（三）施工测量
测量人员对单位负责提供的测区范围内的等级平面控制网点和高程控制网点的基本数据及现场交验的控制桩标，及时复测验算，如有异议，及时与监理工程师沟通核实。
根据监理单位提供的平面、高程序控制网点设置测量控网，施工控制网必须完全吻合监理单位提供的平面、高程控制网点的基本数据，并满足规定的施精度。
施工测量。一是测量人员在施工中仔细审查施工图纸，包括尺寸、坐标、高程等，编制测量计划眉睫，并报送责任监理工程师审查。根据监理单位提供的平面、高程控制网点和所设置的施工控制网点确地测定建筑物的位置，进行放杰和完成全部测量数据的计算工作；二是关键部位的测量放样均在设计、监理单位的监督下进行；三是在施工中保护和保存好全部控制桩，防止移动和损坏。工程竣工后完整地移交给工程管理部门。
四、结语
目前，复合土工膜防渗技术在水利水电工程、铁路、公路工程隧道工程、垃圾处理厂、建筑工程等现代建设工程中广泛运用。在施工过程中严格按复合土工膜施工技术要求施工，特别是原材料的质量和现场焊接质量的控制，就一定能取得了很好的防渗效果的。
参考文献：
[1]杨定华，饶延平，季凡，陈进.王甫洲水利枢纽防渗土工膜应变监测技术[J].人民长江，2006，（4）.
[2]李静.国办外聚乙烯土工膜在节水防划等号中的应用[J].国外塑料，2005，（6）.
[3]高贵全，余建新，邱苑梅，金有信.复合土工膜在红口箐土坝防渗中的应用[J].云南农业大学学报，2001，（1）.
水资源污染和能用水紧缺已成为世界性问题之一, 在我国也同样面临着水资源短缺问题[1]。水利事业作为惠及民生的基础工程, 与中国经济的发展和人们生活水平的提高有着密切的关系。在目前中国水利工程渠道防渗过程中, 运用了最新的复合土工膜技术, 以保证中国水资源得以合理利用。为了更好地运用这项新技术, 必须对复合土工膜的施工工艺、施工设备、土工膜铺设、拼接以及质量检测等方面进行重点学习, 达到熟练掌握该技术的标准, 避免水利工程质量出现问题, 提高水利工程渠道的防渗效果。
二、复合土工膜的概述
㈠复合土工膜的含义复合土工膜有广义和狭义之分, 从广义上来讲, 利用无纺土工布、编织土工布等与聚乙烯进行复合, 用复合法进行淋膜, 或复合防水板等都称为复合土工膜[2], 是土工布和土工膜复合加工而成的一种新型材料。复合土工膜这种新材料具有质地轻、抗腐蚀性强、成本低、变形效果好等优点, 同时由高分子材料制成, 在混合了防老化剂后, 将具有更强的适应环境的能力和实用性能。在水利工程渠道防渗中有非常好的防渗效果。
㈡复合土工膜的特点复合土工膜在水利渠道防渗工程中防渗效果十分明显, 可以达到九成以上, 大幅度提高了渠道防渗能力, 比传统的材料更具优势。另外, 复合土工膜质量非常轻, 操作起来简单快捷, 也十分便于运输。运用复合土工膜新材料不仅可以提高材料的抗腐蚀性, 变形效果明显, 在保证工程质量的前提下, 还能加快工程的进度, 缩短工期, 降低企业的投资成本, 实现最佳的经济效益和社会效益。
㈢复合土工膜的选择在水利渠道防渗工程前, 应该根据工程的实际情况来选择合适的复合土工膜, 不同规格、不同类型的复合土工膜的膜厚与布重都不一样。复合土工膜常用的规格有以下几种类型:一布一膜基布100克/米~1000克/米, 膜厚0.1毫米~1.5毫米;两布一膜基布80克/米~600克/米, 膜厚0.2毫米~1.5毫米;一布两膜基布100克/米~1000克/米, 膜厚0.1毫米~0.8毫米。复合土工膜的厚度是依据设计要求和实际应用条件而定的, 复合土工膜的长度按照工程的施工情况来定。在选择复合土工膜时, 必须根据工程现场施工的情况, 结合国家的相关标准, 对复合土工膜进行科学合理的选择, 从而保证水利工程渠道防渗效果。
㈣复合土工膜施工设备的选择在水利渠道防渗工程中, 复合土工膜施工是一个专业性高的流程, 其土工膜的铺设、焊接以及检测等环节都必须使用专用的施工设备, 以保证施工作业的科学性和连续性。因此, 需要对施工现场的实际情况进行深入分析, 选择充足、合理的施工设备, 保证施工的稳定性, 提高水利工程的质量和渠道防渗效果。目前中国复合土工膜施工设备主要有TH—1型双驱动自行式土工膜焊接机、热风式焊枪、压出式焊枪、吹风机、手提式封包机、充气及真空检测设备等[3]。
三、复合土工膜在水利工程渠道防渗中的应用
㈠施工工艺介绍
1.施工工艺原理。复合土工膜是一种土工合成材料, 具有十分好的防渗效果。复合土工膜施工原理是把复合土工膜铺设在需要进行渠道防渗的坡面上, 利用自身的连接形成一个整体坡面防渗体。同时在两渠堤顶上设置锚固槽埋设复合土工膜, 保证渠坡复合土工膜的牢固与稳定。为了使渠堤封顶砼形成一个完全封闭的整体防渗系统, 需要在铺设好的复合土工膜上铺设C15砼预制块衬砌和砂垫层。
2.施工工艺流程。渠道开挖成型后, 在铺膜前需要对渠坡坡面进行整理, 并按照尺寸进行坡面平面洒水夯实, 使夯填土干容重不得小于1.65吨/立方米[3]。在削坡夯实后, 应该对坡面进行平整、密实处理, 避免复合土工膜被刺破。监理工程师应该根据工程的实际情况, 结合国家的相关标准, 检验是否合格, 最后验收铺设后的复合土工膜。复合土工膜施工工艺流程包括:施工准备—复合土工膜铺设—拼接—锚固—焊接质量检查—垫层及混凝土预制板铺设—质量检测—竣工验收[4]。
㈡施工前准备
1.复合土工膜进场前质量检测。按照工程的实际情况选择复合土工膜的规格, 确定复合土工膜的质量、尺寸等, 选择产品质量符合要求、生产规模较大的厂家进行购买。对于进场的复合土工膜必须有厂家提供的合格证书、性能及特性指标和使用说明书[5]。在进场前, 可以随机对复合土工膜进行抽查、复测, 进一步确保材料的质量。
2.复合土工膜剪裁。施工前可以将复合土工膜剪裁成利于施工的长度, 拼接成符合尺寸要求的块体, 便于施工且保证拼接质量。
3.清理坡面。在铺设土工膜之前, 要先将铺设面上存在的杂物、尖锐物全面清除干净, 尤其是防渗范围内的杂物, 如铁丝、木棒、草皮等[6], 也可以通过喷洒一定的灭草剂来对杂草进行清除。
㈢复合土工膜的铺设目前中国复合土工膜铺设的方式有坡面铺设、渠底铺设、沿渠道轴线方向水平滚铺等。坡面铺设验收合格后, 可以从顺坡面轴线方向滚铺, 采用丁字形与渠底的复合土工膜连接。在铺设复合土工膜时, 应该平行或者垂直于坡度线, 由渠道下游向上游依次铺开, 在纵横向均留1.5%的松弛度, 且不能拉得太紧, 保证复合土工膜和坡面能够紧密、牢固的贴合。同时在渠堤顶部设锚固槽埋设复合土工膜, 避免复合土工膜铺设后移动或者搭接错位。值得注意的是复合土工膜很轻很薄, 铺设好后, 非常容易被风吹动。因此铺设后不能长时间暴晒, 当天铺设的复合土工膜应该当天全面拼接完成。
复合土工膜铺设尽量在干燥和暖天进行, 在铺设时应该注意膜与膜之间以及膜与基面之间压平贴紧, 避免应力集中, 方便拼接。施工中为了避免人为的损坏, 必须杜绝坚硬的物体划伤复合土工膜, 施工人员尽量穿平底布鞋和软胶鞋。如果发现复合土工膜有一定程度的损坏, 必须有针对性的采取措施进行修补, 保证复合土工膜的防渗功能。
㈣复合土工膜的拼接复合土工膜拼接作业主要包括土工膜焊接和土工布缝接两部分。往往土工膜焊接都是在厂内进行, 其目的是为了保证焊接的质量。焊接前必须保证土工膜面的洁净, 可以采用电吹风吹去表面的泥沙等脏物。焊接时, 可以在焊接部分下垫一条长木板, 不仅利于焊机在平整的基面上行走, 还能保证焊接的质量, 提高复合土工膜的防渗效果。通常情况下, 焊接温度在220℃~300℃, 行走速度为1.5米/秒~2.5米/秒, 但是由于施工周围环境的影响, 复合土工膜会出现漏焊、熔焊等现象, 因此在每次焊接完成后, 必须对焊接质量进行严格的检查。焊接质量对复合土工膜的防渗性能有着重要的意义, 除了从上述方面对其进行保障外, 还应该对现场施工人员、监理人员进行土工膜焊接作业的专业培训, 并给予现场的讲解和指导, 确保从业人员能够熟练掌握复合土工膜焊接技术, 进一步保证土工膜的质量和性能。
㈤垫层及混凝土预制板的铺设垫层及混凝土预制板的铺设是在复合土工膜上铺设10厘米的砂垫石, 压平贴紧后再铺设一层8厘米的混凝土预制板。复合土工膜、砂垫石和混凝土预制板应该衔接紧密, 防止风吹致使复合土工膜损伤破坏。另外, 一旦发现损伤现象必须及时地修补, 做好混凝土护砌和复合土工膜的维护保养工作。
㈥质量检测在完成复合土工膜施工后, 需要对其进行抽样质量检测, 约每500平方米施工段取1试件[3]。同时要求其强度不能低于母材的80%, 且试样断裂不得在接缝处, 进一步保证复合土工膜的质量。
四、结语
复合土工膜作为一种新型的防渗材料被广泛运用于水利工程渠道防渗中, 其发展前景十分乐观。当然, 只有保证了复合土工膜的施工工艺、施工设备以及复合土工膜的质量, 才能使得复合土工膜各项性能指标满足设计要求, 提高其防渗性能, 保证水利工程的质量, 促进中国水利事业的快速发展, 最大程度改善水资源紧缺的问题。
参考文献
[1]陈淑华.土工膜在渠道防渗节水改造工程中的应用[A].北京市海淀区科学技术协会.第二届“科协文化——中关村论坛”论文集[C].北京市海淀区科学技术协会, 2013.
[2]王展霞, 张海龙.复合土工膜在跋山灌区渠道防渗中的应用[J].山东水利, 2010, (05) .
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通过工程实践发现采用场地原土夯筑而成的土池结构具有以下优点:可就地取材,且节省大量钢材和水泥;对地基变形适应能力强;可采用机械化施工,施工速度快。但这种土池结构型式自身防渗性能较差,而HDPE土工膜具有良好的防渗性能,正好能弥补这一缺陷。
内衬HDPE土工膜的土池结构型式承继了土池结构的优点,同时规避了渗漏的风险,适用于体形较简单的大型水池。
1 HDPE土工膜介绍
土工膜是一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料,主要分为:聚乙烯(PE)土工膜、聚氯乙烯(PVC)土工膜、高密度聚乙烯(HDPE)土工膜及各种复合土工膜等。
HDPE土工膜是以高(中)密度聚乙烯树脂为原料生产的密度大于0.94 g/cm3的土工膜。它含有约97.5%的聚乙烯、2.5%的碳黑以及微量的抗氧化剂和热稳定剂。
HDPE土工膜按表面粗糙度分为光面HDPE土工膜和糙面HDPE土工膜。其中糙面HDPE土工膜又分为单糙面HDPE土工膜和双糙面HDPE土工膜。根据不同的要求,选用不同的种类。
HDPE土工膜具有以下特性:
1)强度高:屈服抗拉强度可达15 MPa,断裂抗拉强度可达27 MPa。
2)延展性好:屈服延伸率达12%,断裂延伸率达700%,有较好的地表适从性和耐候性。
3)防渗能力好:渗透系数小于1×10-13 cm/s。
4)化学稳定性好:HDPE软化点约121℃,冷脆化点约-120℃,对无机酸、有机酸、无机盐、酒精类、醛类、胺类、酯类、油脂等都有较强的抵抗力,在污水环境下工作年限可达50年以上。
5)具有良好的抗紫外光老化性:HDPE土工膜配方中添加的炭黑具有抗紫外光的能力。
6)抗啮齿动物和微生物侵袭:各种试验证明,动物和微生物只侵袭那些含有增塑剂的聚合物,而HDPE土工膜因没有添加增塑剂,一般不会受这些生物侵袭。
2 HDPE土工膜防渗体设计要点
天津市蓟县污水处理厂(规模为3万t/d)、天津市塘沽区新河污水处理厂(规模为5万t/d)和淄博市桓台县污水处理厂(规模为2.5万t/d)等多个生活污水处理厂均采用了HDPE土工膜防渗体结构设计型式。现以天津市蓟县污水处理厂防渗工程为例,介绍HDPE土工膜防渗体结构设计要点。
2.1 设计方案
天津市蓟县污水处理厂出水标准为国家二级排放标准,污水处理方案采用“预处理+多极A/O生化处理+紫外线消毒”的工艺。
生化系统核心处理构筑物为综合生化池,这是一个平面尺寸为120 m×121 m的大池子,包括水解池、曝气池、平流式二沉池、稳定池等区格。水解池与曝气池之间由钢筋混凝土墙隔开;平流式二沉池顶端需安装带轨道的刮吸泥机,因此材质也须是钢筋混凝土;稳定池为一长方形池体,用于再次沉淀污水中的絮状物,使出水稳定达标,不需安装设备。因此,除平流式二沉池池体必须为钢筋混凝土结构外,其余区格的水池都可采用内衬HDPE土工膜的土池结构。
HDPE土工膜防渗体结构在水池边坡处自下而上由基层、HDPE土工膜、保护层、块石(或混凝土)护坡共4层组成,如图1所示。
HDPE土工膜防渗体结构在水池池底处一般自下而上由基层、HDPE土工膜两层组成。局部地区如池底周围宜设置混凝土走道板,宽度宜大于1.2 m,做法同边坡处。其作用是防止施工期间因人员行走和设备运输而对池底土工膜可能产生的破坏,同时可以防止边坡上滚落的一些尖锐物或电焊渣等损伤土工膜。
2.2 基层设计
基层应压实平整、无裂缝、无松土,表面无积水、无尖锐杂物,基层压实系数不得小于93%,材质宜为透水系数较小的黏性土。四周边坡基层应结构稳定,边坡允许值(高宽比)可按照《建筑地基基础设计规范》(GB 5007—2002)中的规定进行选取,一般不宜小于1∶1.5。边坡坡度陡于1∶2时,还应进行边坡稳定性验算。边坡顶部应向外侧倾斜,方便排水,坡度宜采用2%～3%。
2.3 HDPE土工膜的选择
HDPE土工膜的强度设计满足下式:
式中:Tf为单宽土工膜的极限抗拉强度,kN/m;T为单宽土工膜所受拉力,kN/m;Fs为安全系数,在设计中建议该值大于10。
由于一般水池深度在5 m左右,经计算发现所需土工膜厚度极薄。但是在选择不同厚度规格的土工膜时,还要考虑耐久性,因此建议选用1.2～1.5 mm的土工膜。
在实际使用中发现土工膜太薄容易出现穿刺损坏,土工膜太厚则弯折困难不能与基层紧贴。选用1.2～1.5 mm的HDPE土工膜,只要在施工期间注意保护,则既能保证膜的完整性,又方便安装。
在斜坡上铺设HDPE土工膜时,应特别注意HDPE土工膜与基层间的摩擦力大小。由于光面HDPE土工膜与其他材料间的摩擦系数较小,很容易沿界面产生滑动。因此在水池设计中,斜坡上的HDPE土工膜一般选用糙面HDPE土工膜,以增加其抗滑能力。池底部分采用光面HDPE土工膜即可。
2.4 保护层设计
HDPE土工膜铺设完毕后,其上还需要进行块石(或混凝土)护坡的施工,为避免小石块、树根等硬物刺穿土工膜,一般需要铺设非织造土工布作为保护层。用作保护层的非织造土工布,其规格一般不得小于600 g/m2。
2.5 护坡设计
为提高边坡的稳定性,应避免阳光直射土工膜,同时防止污水处理厂施工和运营期间对边坡土工膜造成破坏,需在外表面设计块石(或混凝土)护坡。
钢筋混凝土护坡因整体性较好常被选用。混凝土和钢筋应符合《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)和《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB 500069—2002)中的相关规定。混凝土护坡厚度不应小于100 mm,内配钢筋网片,保护层厚度不小于40 mm。护坡根部需设置护脚,防止护坡层沿土工膜向下滑动。护坡、护脚以及池底周圈布置的混凝土走道板连接成一体以提高护坡的整体性和稳定性。护脚可采用现浇钢筋混凝土结构,其宽度及埋置深度需计算确定,配筋满足构造要求。
2.6 锚固设计
土工膜的锚固方式主要有三种:锚固沟、压条固定、预埋件热焊。
锚固沟方式因其形式简单、施工方便,比较常用。锚固沟距离边坡边缘不宜小于800 mm,沟断面应根据锚固形式、结合具体情况加以计算,以不小于800mm×800 mm为宜。
2.7 连接部位设计
1)土工膜与管道的连接:连接部位的管道宜选用聚乙烯管。首先把HDPE土工膜根据管道的直径大小裁剪成圆形的管套,调整好管套的位置并用热风焊枪临时固定,管套与管道间不能有空鼓的部位。然后把管套两端分别焊接在HDPE土工膜和管道上,最后用不锈钢管箍固定管套。
2)土工膜与混凝土的连接:在混凝土中预埋锁扣条,其材质同为高密度聚乙烯。根据不同的锁扣条,采取热熔焊接或机械夹紧的方式连接。
3 HDPE土工膜的施工要点
3.1 施工前的准备工作
1)HDPE土工膜进场后首先必须按照《垃圾填埋场用高密度聚乙烯土工膜》(CJ/T 234—2006)的标准要求对外观进行严格的检查,具体内容见表1。
外观检查合格后,按规范要求的数量、尺寸进行见证取样,送有资质的建筑材料测试中心对土工膜的各项指标如密度、拉伸强度、延伸率、撕裂强度等进行检验。检验合格后方可用于施工。
2)再次对已完成的基层进行检验,确保基层表面平整光滑,无石块、树根、尖锐物等可能对土工膜产生破坏的杂物。土工膜弯折处不得存在直角刚性结构,均应做成弧形。
3.2 HDPE土工膜及保护层的铺设
土工膜铺设采取先边坡后池底的顺序。铺膜时不要拉得太紧,应留有一定的余幅,以备局部下沉拉伸之用。水平接缝不得在坡面上,且距坡脚不得小于1.5 m。相邻两幅的纵向接头不应在一条水平线上,应相互错开1 m以上。在土工膜运输过程中不要拖拉、硬拽,避免尖锐物刺伤。膜下应预先敷设一些临时导气管以排除膜下空气,使土工膜与基层紧贴。施工人员在进行施工作业时需穿着软底胶鞋或布鞋,同时注意天气、温度等对膜的影响。
具体施工步骤如下:
1)裁剪土工膜:应对铺设面进行实际丈量得到准确尺寸,再按所选HDPE土工膜的幅宽和长度及铺设方案进行裁剪,考虑搭接宽度以便焊接。池体转角扇形区应合理裁剪,使上下端都得到牢固的锚固。
2)细部增强处理:在土工膜铺设前,应先对阴阳角、变形缝等细部进行增强处理,必要时可增焊双层HDPE土工膜。
3)边坡铺设:展膜方向应基本平行于坡线,展膜应平整顺直,避免出现褶皱、波纹。土工膜在池顶位置要做好锚固,防止向下坠滑。
边坡上保护层为非织造土工布,其铺设速度应与铺膜速度一致,以避免人为破坏土工膜。土工布的铺设方式与土工膜相似,两幅土工布对正、搭齐,搭接宽度按设计要求,一般为75 mm左右,采用手提式缝纫机缝合连接。
4)池底铺设:将HDPE土工膜放在平整的基层上,平顺、松紧适度,与土面密贴,避免出现褶皱、波纹。两幅土工膜对正、搭齐,搭接宽度按设计要求,一般为100 mm左右,焊接部位要保持干净。
3.3 土工膜的接合焊接和测试
土工膜的接合焊接是防止渗漏的关键环节,常采用热熔焊接(双轨熔焊),要求焊接前两幅土工膜必须搭接100 mm以上,通过预先设置的压力齿轮使两幅土工膜焊接在一起。具体操作步骤如下:
1)试验性焊接。试验性焊接须在HDPE土工膜试样上进行,并且在与生产性焊接相同的膜表面和环境条件下进行;试验性焊接要求检验和调节焊接设备;焊接设备和焊接人员只有成功完成试验性焊接后,才能进行生产性焊接。
2)生产性焊接。首先应清除HDPE土工膜表面的油脂、水分、灰尘、垃圾等杂物。如果膜表面存在杂物,会使上下膜无法热合到一起,对施工质量有较大的影响。然后把焊机调整到试验性焊接时得到的最佳参数,在设计要求的搭接宽度条件下,自动焊接,焊缝做到“平整、牢固、美观”。保持焊接的温度、速度及夹持棍的压力,使焊接达到最佳效果。
焊接时应注意:尽量减少边脚和零星膜的焊接;当环境温度和不利的天气条件严重影响焊接时,应停止作业;如果在晚上焊接,应保证有充足的照明。
3)焊缝检测。焊缝的检测分为目测、气压检测(非破坏性)和破坏性检测,对每一条焊缝都要求进行目测和气压检测,且要求合格率为100%。
目测主要是对焊缝的外观质量、T型焊缝及十字型焊缝的处理、基层有无杂物等项进行仔细检查。焊缝表面应光滑平顺,厚度均匀,焊缝处不得有杂物及多余散碎焊料,不得使周围母材出现损伤。
气压检测是通过检查焊缝的气密性来判断其焊接质量好坏的非破坏性检测手段。在气腔内封闭一定压力的气体,通过检测针上附带压力表的变化来检查其气密性。
破坏性检测是按每1 000 m焊缝取一个1 000mm×350 mm样品做强度测试,要求合格率为100%。
对在目测、气压检测中所发现的缺陷应及时修补,不能立刻修补的要做特种标记,以防漏补。直径小于5 mm的孔洞或针眼,可用点焊。当孔洞大于5mm时,应用10 cm圆形或椭圆形的衬垫修补。
3.4 施工注意事项
3.4.1 边坡上土工膜的施工注意点
边坡上的HDPE土工膜在施工时可能会遭遇以下几种破坏模式:
1)从锚固沟中脱出向下滑动。这种破坏常发生在HDPE土工膜铺设阶段,可以通过增大土工膜与坡面之间的摩擦力来阻止其在坡面上滑移。另外增大HDPE土工膜与锚固沟沟壁的摩擦力及锚固沟的锚固作用也可阻止HDPE土工膜的滑动。
2)在连接处脱开。土质边坡不均匀沉降使斜坡上的HDPE土工膜与管道或混凝土间的连接产生较大的张力,导致HDPE土工膜在连接处脱开。因此需在土工膜铺装时预留一定的变形量。
3)受拉开裂。位于坡面上的土工膜水平接缝处受拉会产生开裂,为避免此情况要求土工膜在坡面上不得有水平接缝。
3.4.2 护坡施工注意点
块石(或混凝土)护坡按照国家现行的施工规范进行施工及验收即可。需要强调的是需注意在此期间对土工膜的保护,一旦土工膜被人为损坏,要找出损坏之处是比较困难的。因此在此期间要对施工人员进行技术交底并严格监控施工操作。
4 结语
HDPE土工膜具有强度高、延展性好、防渗能力强、化学稳定性好等优点,作为防渗层、隔离层、衬层等,逐渐应用于防渗、防污结构的各类工程中。通过对已建成使用的污水处理厂地下水质的监测,发现厂区地下水未受到污染,表明HDPE土工膜作为防渗结构层是科学合理、安全可靠的。
摘要：结合工程实例,介绍了HDPE土工膜的性能特征,以及其在污水处理厂防渗工程应用中的设计和施工要点。
关键词：HDPE土工膜,防渗,污水处理厂
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