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复合土工膜在中、高土石坝中的设计应用及施工浅述

    

土工膜主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE) 等种类,它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力强,具有优异的防渗、防腐性能,化学性能稳定,在水利堤坝、渠道、筑路、机场、房屋、环保等领域广泛应用。
1 复合土工膜设计坝设计应用现状及难点
1.1 设计应用现状
根据碾压式土石坝的相关规范, 水利行业定义坝高70m以上,为高坝。随着设计施工技术及材料技术的进步,复合土工膜在工程中的应用也逐步在向在中、高土石坝方向发展。根据对国内土工膜面板坝快三彩票情况统计,多数已建成的土工膜面板坝为30m 以下低坝, 自二十一世纪10 年代达到坝高56m,国内已建成较具代表性的土工膜面板坝有西霞院土工膜斜墙堆石坝、王甫洲复合土工膜斜墙堆石坝、四川田湾河梯级水电站仁宗海面膜堆石坝(坝高56m, 大(2) 型)等。
国外较具代表性的工程有阿尔巴尼亚1996 建成的Bovilla 复合土工膜面板堆石坝,该坝高91m,其中土工膜防渗56m)。值得一提的是,由我国设计建造的老挝南欧江六级水电站复合土工膜面板坝,最大坝高85m,也是软岩填筑比例最大的面板堆石坝,从2015 年10 月8 日蓄水以来,经历了水位“上升→下降→上升”的过程,各项监测参数显示,大坝运行良好,无异常现象。同时,该坝整体80 多米长,3.5mm 厚的复合土工膜安装、无沙高渗透性混凝土挤压边墙、大比例软岩堆石坝料,也将复合土工膜防渗面板技术的设计应用推向了一个新高度。
1.2 设计应用难点
与低坝及临时围堰等工程不同,高土石坝建成后,具有运行时间长、水头高、运行工况复杂、一旦失事对下游造成影响大等特点,复合土工膜作为独立防渗体的可靠性和耐久性以及膜在坝内如何适应坝体受很大荷载后产生的位移是其成功应用于高土石坝的难点。复合土工膜材料的力学性能、抗老化性能等需满足高坝长期可靠运行的要求,复合土工膜斜墙的稳定及坝体如何适应土工膜防渗体以达到在各类工况下安全运行也是需要面对的问题。
2 土工膜施工要点及主要流程
2.1 铺设前的准备工作
基面或垫层施工是确保防渗效果的关键环节,一定要按设计要求将尖石、树根等有机杂物彻底清除干净,且不允许有局部凹凸现象,清理好的基面要用夯锤或夯板夯紧,使之密实平整。对于中置复合土工膜,由于土工膜与两侧的坝体同步上升,施工难度较大,务必保证土工膜两侧有足够的保护层,如两侧的保护层厚度较大,可采用骑缝碾压。对于斜墙式土工膜要先按设计断面进行削坡处理,然后铺垫细粒料,并用拍板或滚筒压实整平。
2.2 复合土工膜的铺设
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在准备工作完成后,并经验收合格后,将土工膜平置于基面上,四周边缘要展平,保持整直。因复合土工膜主要靠自身来适应坝体的变形,而不是靠强度来抵御坝体的变形,因此在铺设时不应拉得太紧,要均匀地留有小褶皱,使土工膜自身有一定的松紧度,能在施工中产生弹性极限变形的同时有一定的扩展空间适应坝体变形。同时要从下而上,从一端向另一端平铺,这样可挤出膜内空气,以免产生小气泡。铺放面积应是计算面积的110%。膜铺好后,即按一定顺序同步前进回填保护层,这样可使膜内空气从膜底挤出,使土工膜与地基、垫层接触面吻合平整,防止因土工膜折皱而形成渗水通道。在施工现场严禁施工现场敲打石料以及其他可能引起损坏土工膜的一切施工作业。
   

2.3 土工膜现场拼合
现场拼合是土工膜防渗施工的主要内容。土工膜本身不会发生渗漏,但如果接缝拼合有虚接、漏接、弱接现象,接缝拼合质量差将引起接缝渗漏。采用自行进热楔式焊机( 双焊线) 可实现温度、速度无级可调,焊接操作容易控制,焊缝质量稳定,焊缝密封性和焊接强度容易检测。热楔通过接触直接加热土工膜表面,使土工膜表面熔化,然后通过加压,使两块土工膜在表面几十微米熔探的范围内产生分子渗透和交换熔合成一体,形成双焊线焊缝。焊接熔深取决于热源温度、加热时间、压力大小和加压历时。加热历时和加压历时由焊机行进速度决定,因此焊机的热楔温度、行走速度和压辊压力选择决定着接缝的焊接质量。目前,热楔式焊机已成为土工膜防渗施工的首选拼合设备。
2.4 土工膜焊接
土工膜焊接应采用双缝热合焊接方式进行。焊接前,用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等杂物,再用干净毛巾擦净,保持膜面清洁、干燥。接下来将专用热熔焊机进行预热,并根据焊接试验时推荐的速度设定焊机的行走速度,待预热至400℃温度稳定后,方可进行土工膜焊接施工。土工膜焊接时,通过调整土工膜使搭接宽度控制在12cm 左右。接下来正式进行土工膜的焊接,焊接过程中,应根据焊缝痕迹深浅来预测焊接质量,并根据质量状况即时调整焊机的行走速度和焊接温度,在土工膜焊缝质量达到规范要求的同时,使焊接效率最佳。
3 结语
水利工程快三彩票飞速发展的环境下,土工膜在中高土石坝工程中的设计快三彩票也必将日益增多。设计中应尽可能汲取国内先进设计经验。同时施工是土工膜面板坝其成功快三彩票的关键环节,需根据设计要求和施工条件选择一套符合实际的施工方法、建立健全质量保证体系,以确保工程施工质量。
   

赵 庆 ,韩 斌3中国电建快三彩票西北勘测设计研究院有限公司 陕西 西安 710065
金丽霞西安西北民航项目管理有限公司 陕西 西安 710000)
   

参考文献:
[1] 陈云, 胡志刚, 吴正萍, 徐晗. 复合土工膜在高土石坝中的应用施工质量控制[J]. 长江科快三彩票院报,2017,02:114-119
[2] 宁宇, 喻建清, 崔留杰, 代艳华, 宣李刚. 土工膜面板软岩堆石高坝设计[J]. 水力发电,2016,05:57-61+105.
   


 
   
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