1.前言

　 復合土工膜（復合防滲膜）分為一布一膜和兩布一膜，土工布作為土工膜的保護層，使保護防滲層不受損壞。一般幅寬4-6m，膜厚0.2-0.8mm，重量為200—1500g/m2，抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學性能指標高，具有強度高，延伸性能較好，變形模量大，耐酸堿、抗腐蝕，耐老化，防滲性能好等特點。其選用高分子材料且生產(chǎn)工藝中添加了防老化劑，可在非常規(guī)溫度環(huán)境中使用。

南水北調(diào)中線一期工程總干渠渠道襯砌防滲層設(shè)計為復合土工膜，河南段采用600 g/m2（150g/ m2-0.3mm-150g/ m2）的長絲兩布一膜復合土工膜，幅寬6米，表面加糙。該工序為關(guān)鍵工序，《南水北調(diào)中線一期工程渠道工程施工質(zhì)量評定驗收標準》（NSBD8-2010)將其劃為重要隱蔽單元工程。

2.工法特點

2.1 焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、靈活，易掌握。

2.2 連續(xù)作業(yè)，施工快速、效率高效，且需用人員較少。

2.3 作業(yè)條件要求較高，晴天常溫作業(yè)，基面平整，膜面清潔、干燥。

3.適用范圍

主要適用于渠道工程、水庫大壩、養(yǎng)殖池、隧道等防水防滲的工程施工中?？蓾M足水利、市政、建筑、交通、地鐵、隧道、工程建設(shè)中的防滲，隔離，補強，防裂加固等土木工程需要，也可用于廢料場的防污處理。

4.工藝原理

復合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯的增強改性，壓延成膜與滌綸針刺土工布熱合而成，防滲性能好，使用期長。人工將預(yù)定的復合土工膜鋪在渠基床上，再利用焊接或膠粘專用設(shè)備，將各幅土工膜連接在一起，形成完整的防滲層，土工膜上襯砌混凝土面板，形成一個整體完全封閉的防滲體系。

5.工藝流程及操作要點

5.1工藝流程

圖5-1 渠道工程復合土工膜施工工法工藝流程圖

5.2 儲存及運輸

5.2.1復合土工膜選用專用場地，將該場地加高，復合土工膜上部用彩條布包裹，以防太陽暴曬和雨水進入。

5.2.2在從倉庫運到施工現(xiàn)場時要一次到位，盡量減少不必要的裝卸和移動次數(shù)。

5.2.3場內(nèi)運輸采用自制跑車，長9米，寬1.5米，使用方便。根據(jù)施工進度來確定運輸?shù)臄?shù)量，每天運輸?shù)膹秃贤凉つぴ诋斕煊猛?。在運輸復合土工膜時，防止運輸途中受損，注意防止損害卷材表層。

5.2.4在施工中發(fā)現(xiàn)復合土工膜有裂口、空穴等問題時，應(yīng)采取補救措施或挑除不用。

5.3復合土工膜鋪設(shè)

5.3.1渠坡采用人工鋪設(shè)。鋪設(shè)時先將鋼管插入土工膜卷裝軸牛皮紙管中，并在鋼管兩端布設(shè)牽引繩，人工牽引繩緩慢將復合土工膜由坡頂放至渠底。兩幅相鄰的復合土工膜鋪設(shè)時搭接寬度為10-12cm，以利于復合土工膜的焊接。左右幅鋪設(shè)完成后，要求土工膜與基床面貼實，平整無突起褶皺，并避免人為和施工機械的損傷。

5.3.2襯砌施工中，為防止混凝土施工時復合土工膜順坡向下滑移。在一級馬道渠肩處須將土工膜壓緊固定，可用普通腳手架鋼管將土工膜卷起，用豎向鋼釬將鋼管固定。齒槽部位的復合土工膜鋪設(shè)時，應(yīng)適度松弛，且與齒槽緊貼。

5.3.3鋪設(shè)后應(yīng)對鋪設(shè)的質(zhì)量進行檢測，以目測為主，對鋪設(shè)不平、不正、有可能影響焊接的需進行調(diào)整。

5.4復合土工布縫合

5.4.1為便于接縫，復合土工膜兩側(cè)預(yù)留10-20cm寬光面膜，垂直于水流方向鋪設(shè)，搭接寬度不小于10cm，上游一幅邊壓下游一幅邊。在復合土工膜焊接前先將底層布用手持式縫包機用高強維滌綸絲線縫合，縫合時針距控制在6mm左右，連接面松緊適度，自然平順，確保土工膜與土工布聯(lián)合受力；再將防滲膜焊接完成后，縫合上層布，搭接處上下層布翻折方向相反，以減少接頭處復合土工膜的疊合厚度。

 

圖5.4-1 復合土工膜雙縫焊接及土工布縫合示意圖

5.5復合土工布焊接

中層土工膜采用熱熔焊接爬行機焊接法拼接，搭接寬度不小于10cm，雙縫焊寬度為2*10mm,雙焊縫間空腔寬度為10mm。

5.5.1土工膜焊接工藝試驗

復合土工膜焊接首先進行焊接工藝試驗，工藝試驗內(nèi)容包括土工布的縫合試驗、土工膜的焊接試驗。在熱熔焊接爬行機預(yù)熱調(diào)節(jié)好的工作狀態(tài)下，做小樣焊接試驗：試焊接1m長的復合土工膜樣品，通過試焊確定合適的焊接溫度和行走速度，以便達到佳焊接效果。

焊接工藝試驗一般可通過以下檢驗方法確定合適的試驗參數(shù)：

（1）焊縫外觀質(zhì)量檢查：試焊時如果焊痕平整透明，表明焊接溫度與行走速度合適；如果焊痕出現(xiàn)嚴重破損，則表明焊接溫度過高或行走速度偏慢；如果焊痕不透明或呈白色，表明焊接溫度偏低或行走速度偏快。

（2）焊縫人工撕拉檢驗：試焊樣膜采用手撕測試。測試標準為：手撕檢查接縫堅固，母材被撕裂而焊縫不被撕裂，可以判定焊縫處焊接強度大于母材強度，判為合格。

（3）焊縫焊接強度檢驗：在試焊的土工膜樣品上裁剪下寬約10-12cm、長40cm的焊接接頭兩個，進行室內(nèi)土工膜焊縫焊接強度破壞性張拉試驗，檢查焊縫張拉強度是否滿足不小于母材抗拉強度的80％的規(guī)范要求。

（4）焊縫焊接質(zhì)量檢驗：用熱熔風槍封堵小樣焊縫兩端，進行充氣試驗，滿足充氣氣壓達到0.2Mpa,持續(xù)5min無明顯下降后，采用該速度和溫度對現(xiàn)場土工膜進行焊接。

 

 

 

 

5.5.2現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗

在實施現(xiàn)場鋪設(shè)施工過程中，用施工工藝試驗得到的試驗參數(shù)對首先鋪設(shè)的幾副土工膜再進行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗，獲得更為實際的施工參數(shù)和施工工藝，并提交工藝試驗報告，明確具體人，實名簽字，定專人焊接操作，進行大面積施工。

以TH-515型熱熔焊接爬行機特性：焊接時額定搭接寬度為10cm，溫度檔位分為0、100、200、300、400五個整百攝氏度檔位，速度檔位分為0、1、2、3、4、5六個整數(shù)檔位，溫度和行走速度調(diào)整檔位均為螺旋，可進行靈敏的調(diào)整。

經(jīng)施工工藝試驗和現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗總結(jié)，該熱熔焊接爬行機（以TH-515為例）土工膜焊接溫度一般為300-350℃，行走速度一般在3-4檔之間，水平面行走速度為2.5m/min。

5.6焊縫外觀檢查、補焊

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(yīng)平整美觀、順直平順，焊縫輪廓明顯，成透明玻璃態(tài)，無燙傷、氣泡、虛焊漏點。如發(fā)現(xiàn)問題，用記號筆做好記號，并立即用熱熔風槍進行補焊。

5.7焊接質(zhì)量檢驗

5.7.1土工膜充氣檢驗前，將土工膜焊接區(qū)域起始端、終止端各不小于5cm范圍內(nèi)，用熱熔風槍烤至軟化后粘貼密實，使焊接區(qū)域土工膜空腔成為一個封閉的充氣區(qū)，以以便于充氣檢驗。

5.7.2復合土工膜焊縫充氣檢驗應(yīng)選擇合適的檢驗工具，打壓設(shè)備出氣管連接氣壓表、逆止閥、針頭外，不應(yīng)有其他接頭。逆止閥能夠防止土工膜空腔內(nèi)氣體不外泄，提高充氣檢驗效果，可借鑒自行車內(nèi)胎氣門嘴閉氣原理，在充氣打壓裝置的三通與打氣筒連接管內(nèi)安裝自行車內(nèi)胎氣門嘴，可以起到充氣打壓時閉氣，保證土工膜空腔內(nèi)氣壓不回流。根據(jù)土工膜厚度選擇大小合適的針頭，穿刺土工膜的針頭為錐形，檢驗過程中配備合格的秒表。氣壓表經(jīng)過質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門檢定合格。

5.7.3待焊縫封堵起始端、終止端溫度完全冷卻后在雙焊縫間空腔處緩慢插入針頭，針頭應(yīng)保持平行于土工膜，并不得晃動針頭，以免擴大針眼。充氣檢驗時，不要人為摁住或擾動針頭，當發(fā)現(xiàn)針頭處漏氣時，可用502膠或AB膠封堵針眼部位。

5.7.4當土工膜空腔內(nèi)氣壓達到0.2Mpa后，開始記錄時間，保持5min，壓力無明顯下降即為合格。當充氣檢驗不合格時，及時檢查和補焊。

5.7.5充氣檢驗合格后，人工裁剪直徑為3-5cm的合格母材用熱熔風槍修補針眼，粘貼補丁密實。

5.7.6每道焊縫焊接質(zhì)量均須進行充氣檢驗。均應(yīng)繪圖、列表詳細記錄焊縫樁號、位置、長度接頭位置、型狀、焊接時間、人員與設(shè)備、檢驗時間、外觀與充氣檢驗結(jié)果、天氣情況等。

 

圖5.7-1充氣測壓置和現(xiàn)場檢驗過程

6.材料與設(shè)備

6.1材料

渠道防滲設(shè)計采用600 g/m2（150g/ m2-0.3mm-150g/ m2）的長絲兩布一膜復合土工膜，幅寬不小于5米，表面加糙。復合土工膜采用吹膜加熱復合法，復合土工膜不得添加再生料。聚乙烯膜應(yīng)為無色透明，無毒，對水質(zhì)無污染。

表6.1 復合土工膜性能指標

備注：上述質(zhì)量標準摘自《南水北調(diào)中線一期工程總干渠黃河北～羑河北段招標文件-技術(shù)條款》。

6.2設(shè)備

表6.2 主要機具設(shè)備和檢驗儀器

7.作業(yè)條件

復合土工膜允許施工的條件：復合土工膜進場物理性檢驗已經(jīng)合格；基床面施工完畢，各項指標驗收合格后，計算好數(shù)量將復合土工膜用運輸車運至施工現(xiàn)場內(nèi)。

8.勞動組織

表8.1 勞動力組織

9.質(zhì)量控制

9.1質(zhì)量標準

表9.1 土工膜鋪設(shè)質(zhì)量檢查項目和質(zhì)量標準

備注：上述質(zhì)量標準摘自《南水北調(diào)中線一期工程渠道工程施工質(zhì)量評定驗收標準》（NSBD8-2010)。

9.2質(zhì)量控制措施

9.2.1嚴把質(zhì)量關(guān)，材料進場先進行檢驗，不合格的復合土工膜嚴禁使用，清除出現(xiàn)場。

9.2.2裁剪復合土工膜時，裁剪人員應(yīng)認真檢查復合土工膜有無破損、孔洞、撕裂等缺陷，若有，應(yīng)及時用合格的母材修補，其范圍應(yīng)超出破洞周邊10～20cm。對難于修補的不合格部分應(yīng)裁剪剔除掉。

9.3.3復合土工膜按照規(guī)定方式進行鋪設(shè)，應(yīng)到達平順、整齊、無褶皺、無繃緊、無破損；與基礎(chǔ)面之間應(yīng)壓平緊貼、避免架空。

9.3.4復合土工膜采用專用焊接設(shè)備焊接。焊接人員須經(jīng)生產(chǎn)廠的專業(yè)技術(shù)人員培訓合格后方可上崗作業(yè)。生產(chǎn)廠的專業(yè)技術(shù)人員必須在施工現(xiàn)場演示和指導復合土工膜焊接作業(yè)。

9.3.5每次焊接前，均應(yīng)隨機取樣膜上試焊，進行充氣試驗。測試標準為：氣壓0.2MPa,5min內(nèi)無明顯壓降方為合格。

9.3.6用鋼尺控制復合土工膜搭接寬度不小于10cm，偏差在0～+2cm之間。在施工中每條接縫應(yīng)記錄搭接寬度不少于5點。

9.3.7復合土工膜進行焊接時，應(yīng)遵循高處膜壓低處膜，上游膜壓下游膜的方式進行焊接。應(yīng)保證兩幅膜的搭接邊沿平行，可減少熱熔焊接爬行機行走時遇到的阻隔，以免燙傷光面膜。

9.3.8焊接前要把光面膜清理干凈，各種雜物、灰塵、水漬用干凈的麻布擦凈，保持光面膜的干燥。一幅焊接完畢后再對下一幅進行焊接，可以減少復合土工膜上的褶皺。

9.3.9應(yīng)根據(jù)焊接時的天氣、溫度、季節(jié)等，適時調(diào)節(jié)熱熔焊接爬行機的焊接溫度和行走速度，以保證焊接質(zhì)量。當外界空氣濕度過大、大風天氣、氣溫過低時應(yīng)停止施工。

9.3.10加強成品保護，嚴禁現(xiàn)場吸煙或使用打火機、火柴、化學溶劑或類似的東西；作業(yè)現(xiàn)場不得穿硬底鞋作業(yè)，鞋上不得有鐵釘、鐵掌之類能損害土工膜的東西。

10.安全措施

10.1施工人員進入施工現(xiàn)場前必須進行上崗培訓和安全技術(shù)交底后才能上崗，要嚴格按照操作規(guī)程作業(yè)。

10.2 渠坡施工中坡度較陡，人工上下坡面可在坡面上搭設(shè)上下梯板，且在馬道上部設(shè)置纜繩牽引，以防滑落。

10.3做好日常安全管理工作，施工班組每天召開班前安全會，安全員每天巡檢，項目部實行周檢。

10.4復合土工膜在儲存、運輸保管過程中，需嚴禁煙火，應(yīng)存放在遠離火種，通風干燥處，并設(shè)專人保管。

10.5復合土工膜焊接人員要經(jīng)過專業(yè)技術(shù)人員培訓合格后上崗作業(yè)。在使用過程中如果熱熔焊接爬行機出現(xiàn)問題不得用手觸摸內(nèi)部零件，應(yīng)在熱熔焊接爬行機停止使用后10分鐘后在進行維修，以防觸電和燙傷。

10.6專職電工負責施工現(xiàn)場臨時用電管理。配電箱、開關(guān)箱的配置實行“三級配電、兩級保護”，按照“一機、一閘、一漏、一箱”配置配電箱。

11.環(huán)保與文明施工

11.1現(xiàn)場材料、機具一定按指定的地點擺放，保證安全通道暢通。

11.2現(xiàn)場施工人員佩戴膠皮手套，以防燙傷。

11.3搞好宣傳教育工作，爭創(chuàng)文明施工、文明隊伍的良好形象。

11.4施工完畢要對現(xiàn)場進行清理，做到“工完料凈場地清”。

12.效益分析

12.1人工鋪設(shè)復合土工膜防滲效果好，保證施工質(zhì)量和設(shè)計使用年限，提高效益。

12.2設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，鋪設(shè)及焊接操作易掌握。

12.3施工組織安排合理，工序間銜接緊湊，勞動強度低，人工投入少，節(jié)省勞力資源。

13.工程實例

實例1

我公司承建的南水北調(diào)中線一期工程總干渠安陽段第三施工標，渠道采用梯形斷面，設(shè)計渠底寬度為13～18.5m，渠底內(nèi)一級邊坡1:2～1:3，渠道縱比降為1/28000,一級馬道（堤頂）寬5.0m，堤頂至渠底深8.90米，設(shè)計水深7.0m，加大水深7.399m。渠道襯砌主要采用混凝土襯砌，復合土工膜防滲。渠坡襯砌結(jié)構(gòu)自下而上為：基面渠床、5cm厚粗砂濾層與強滲軟式透水管及逆止式單向排水閥等渠道自排水結(jié)構(gòu)、2cm厚聚苯乙烯保溫板、復合土工膜、10cm厚混凝土面板。

實例2

我公司承建的南水北調(diào)中線一期工程總干渠輝縣段第六施工標段，土質(zhì)渠段襯砌采用梯形斷面，設(shè)計寬度為14.5-15.5m，渠道一級邊坡為1:2-1:2.25,二級以上邊坡采用1:1.5，渠道縱坡降比為1/20000，一級馬道（堤頂）寬5.0m，堤頂至渠底深9.05m，設(shè)計水深7.0m，加大水深7.399m。渠道襯砌主要采用混凝土襯砌，復合土工膜防滲。渠坡襯砌結(jié)構(gòu)自下而上為：基面渠床、5cm厚粗砂濾層與強滲軟式透水管及逆止式單向排水閥等渠道自排水結(jié)構(gòu)、2cm、2.5cm、3cm厚聚苯乙烯保溫板、復合土工膜、10cm厚混凝土面板。

復合土工膜在渠道中施工如何保證質(zhì)量

　復合土工膜作為一種新型的防滲材料在渠道防滲中應(yīng)用的前景很好，由于復合土工膜防滲的核心問題是保證施工中土工膜的完整性和土工膜的鋪設(shè)質(zhì)量，因此在渠道防滲施工中只要嚴格按復合土工膜施工技術(shù)要求，嚴格現(xiàn)場焊接和粘接的質(zhì)量控制，避免人為或其他因素的破壞而產(chǎn)生缺陷影響防滲效果，就能使復合土工膜各項性能指標均滿足設(shè)計要求，質(zhì)量得到保證。

 

　　當遇到復雜形狀的防滲結(jié)構(gòu)如與水閘的連接等，由于復合土工膜的預(yù)留接邊是有限的，鋪設(shè)中局部卷材料的過量褶皺，有的張拉過緊，這樣不僅會造成材料的大量浪費，同時褶皺處也不利于土的密實回填。卷材過張拉，容易造成懸空，易被水壓和土體變形所張坡。焊接閥的焊接質(zhì)量受施工現(xiàn)場條件如膜的厚度、氣溫、風力、濕度、電壓、墊層平整度等諸多因素的影響，且焊接寬度過窄，其強度和止水效果也很難保證。因此pe復合土工膜與建筑物連接技術(shù)應(yīng)考慮在逐步成熟的粘接技術(shù)。如pe復合土工膜施工專用膠粘劑（ks膠）及快速粘接技術(shù)，在各類pe復合土工膜防滲工程中推廣應(yīng)用，取得了較理想的效果，為pe復合土工膜的應(yīng)用和推廣提供了可靠的連接技術(shù)。渠道斷面越大，防滲膜材料消耗越小，對投資影響也較小；渠道斷面越小，復合土工膜材料消耗越大，對投資影響也較大。輸水明渠工程其斷面形式及防滲膜的連接方式、塔接寬度、幅寬不同，其每100m2設(shè)計有效防滲面積需用防滲膜材料用量就不同，為了更好地控制工程投資，建議在招標時應(yīng)根據(jù)工程自身情況綜合計算每100m2設(shè)計有效防滲面積需要防滲膜材料用量，避免盲目套用定額。

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