杨小军，张宏伟
(四川二滩国际工程咨询有限公司，四川 成都 610072)
摘 要：本文详细介绍了渠道土工膜防渗施工工艺和方法、质量控制要点、施工中容易出现的问题及常见处理措施。
关键词：渠道；土工膜；防渗技术
在水利工程或水电工程中，渠道都作为引水或输水作用存在。其中防渗技术施工是渠道施工的关键，应作为重点控制。
目前渠道防渗技术主要采用复合土工膜防渗。复合土工膜是聚乙烯或聚氯乙烯压延成薄膜，与土工布热粘接而成，通过膜的隔水性能起到防渗作用，具有防渗性好、化学稳定性好、机械强度高、气候适应性强、使用寿命长、敷设及焊接施工方便等特点，已被广泛使用。土工布主要对膜起保护作用，与膜结成一体后提高抗拉性能和抗变形能力。
复合土工膜与传统的膜、布分离相比，有优点但也有不足。其优点是耐磨损、抗变形能力强，施工方便、造价低，利于缩短工期。但由于膜位于两层土工布中间，三者为一整体，膜的针孔、砂眼等缺陷不易发现，容易产生渗漏。传统的膜布分离施工工序稍有繁琐，但更容易发现和消除膜的缺陷，保证质量。
1.1 垫层施工
在进行土工膜铺设前，先要进行垫层施工。垫层可采用水稳层或水泥砂浆。采用水稳层造价低、施工简便，但在施工过程中受踩踏后容易松散、变形，采用水泥砂浆则可避免这种情况，但造价较高。垫层主要起两个作用：一是承载上部土工膜和混凝土板的压重，将重力传递给基础，二是起找平作用，使土工膜能铺设平整。垫层表面要求平整密实，厚度以3～5 cm为宜，在施工中应注意，必须待垫层强度满足要求后方可进行上部施工，否则容易造成破坏变形，从而引起土工膜变形、撕裂。
土工膜的施工程序见图1。
1.2 土工膜铺设
垫层验收完成后，方可进行土工膜铺设。铺设应从下游往上游开始，逆水流方向，随铺随压重。铺设之前必须检查覆盖面不能有石块、树根等杂物，以免划伤土工膜，作业人员必须穿软底鞋。渠线转弯处应提前测量好尺寸，尽量减少现场裁剪，铺设时土工膜不能绷的太紧，避免出现应力集中现象，宜采用波浪形松弛方式。地区日温差较大时，尚需避开中午温度最高时施工，施工时应随时关注天气情况，大风天气不进行铺设。
根据渠道过水断面尺寸，选择适合的土工膜尺寸。塔勒德萨依水电站所采用土工膜为幅宽6 m，长度为30 m。从现场施工统计，一张土工膜铺设完成并焊接合格大约只需要25～30 min，施工简单、便捷。
1.3 土工膜焊接
焊接之前先搭接好土工膜，其搭接宽度一般都不小于30 cm。搭接处应将土工布剥离，膜紧密相贴，搭接面清洁平整，不得有污物、水渍、灰尘等，以免影响焊接质量。
复合土工膜采用热熔焊施工，焊接使用专用焊接机，热熔焊接工作温度280～300 ℃，行进速度2～3 m/min，焊接形式为双焊道。施焊之前对搭接面进行检查，褶皱处应拉平整，搭接面两边对齐，由1～2个辅助工人在焊机前整平土工膜，专业人员进行施焊。由于施工地点的环境温度、湿度、位置等因素，膜的不同材质，以及操作者的熟练程度，都对焊接的质量有着很大的影响。因此，在正式焊接之前应先进行试焊，根据试焊结果，调整施工现场最佳的焊接温度和行走速度。每条焊缝尽量做到一次完成，若中途出现停顿，则用彩色笔在停顿处做好标记，后续重点对该部位进行检测。风力超过4级或雨天应停止施工。
图1 土工膜施工流程
1.4 土工膜检查及检测
首先对土工膜本身进行检查。土工膜到场以后，先仔细检查是否有缺陷，标出有缺陷或值得怀疑的地方，以便修补。
施工中重点是加强对土工膜之间的焊缝进行检查。焊缝的检查分为目测和检漏试验(非破坏性):
(1)目测主要是对焊缝的外观质量进行检查，焊缝表面应平整、牢固、美观，光滑平顺，厚度均匀，焊缝处不得有其他杂物及多余散碎焊料，不得使周围母材出现受损伤部位。
(2)检漏检测是通过检查双缝之间的气密性来判断其焊接质量的好坏，采用能产生0.15～0.20 MPa的压力装置，通过装有压力表的空心针，对双缝中间气腔内进行充气，封闭后如压力稳定保持2～5 min即可判定为合格，若压力不稳定，则继续保持一定的压力情况下对外侧焊缝涂抹肥皂液检验，以判定渗漏之处，以便处理。处理完成后重新进行检漏检查。
土工膜施工质量的关键环节是膜的产品质量、铺设焊接质量，以及作业队伍的资质和水平，包括焊机等机具的有效性、工序验收的严肃性和季节施工的合理性。
2.1 原材料质量控制及保管
土工膜的产品质量是工程质量的关键，应采取招标的方式选择有资质、信誉好的供货厂家。严格审核产品三证：产品合格证、产品说明书、产品试验检验报告单。本工程防渗层采用“一布一膜”复合土工膜(150 g/0.6 mm膜)+一布，防渗膜采用黑色加防老化深加剂(抗氧化剂、光稳定剂等)的PE土工膜，PE树脂为中密度(LDPE),吹塑成型加工。布采用长丝纺粘针刺非织造土工布，白色。通过招标方式选择的生产厂家为乌鲁木齐当地企业(见表1～4)。
原材料在出厂时，厂家均进行了拉伸、顶破等力学性能检测，试验结果满足设计要求。土工膜进场后，首先严格检查外观质量，包括膜的均匀度、厚度、韧度和强度，外观不合格的产品不得使用。外观检查后还需进行土工膜复验和见证取样，将样品送往符合资质和专业要求的检测机构进行力学性能检测，出具试验报告，确认合格后方可进场使用。
同时监理工程师还应监督施工单位严格按照厂家要求做好现场材料的保管存放，施工现场必须搭建临时存放仓库，加强防损、防晒、防雨、防腐、防盗等措施，特别注意避免阳光的曝晒或雨淋，同时应注意避免挤压、弯折，要专人进行保护看管。
表1 “一布一膜”复合土工膜(150 g/0.6 mm膜)性能指标
试验项目性能指标检测依据检测设备条带拉伸试验断裂强度/kN·m-1(纵/横)≥14断裂伸长率/%(纵/横)≥60GB/T15788量具，拉伸试验机撕破强力≥0．48GB/T13763拉伸试验机或强力机顶破试验顶破强力/kN≥2．5顶破变形率/%≥50GB/T14800试验机和夹具渗透系数/cm·s-1<1．0×10-3gb>
表2 PE土工膜性能指标
试验项目性能指标检测依据检测设备拉伸强度/MPa≥17GB/T1040断裂伸长率/%≥450GB/T1040直角撕裂强度/N·mm-1≥80GB/T1040拉伸试验机抗刺穿强度/N≥84GB/T17643炭黑含量/%2．0～3．0GB/T13021管式电炉、马福炉、天平炭黑分散性10个数据中3级不多于1个，4级、5级不允许GB/T17643200°C氧化诱导时间/min≥40GB/T17391-70°C低温冲击脆化性能通过GB/T5470、GB/T9352低温冲击试验机及配套仪器渗透系数/cm·s-11．0×10-3GB/T17642耐静水压/MPa≥1．0GB/T17642
表3 非织造土工布性能指标
试验项目性能指标检测依据检测设备断裂强度/kN·m-1(纵/横)≥17GB/T1040断裂伸长率/%(纵/横)≥450GB/T1040量具，拉伸试验机(20mm/min)撕破强力/kN·m-1(纵/横)≥0．48GB/T1040拉伸试验机或强力机CBR顶破强力/kN≥2．9GB/T17643试验机和夹具垂直渗透系数/cm·s-1<9．0×10-3gb>
表4 热熔胶粘剂(KS胶)技术要求
项目名称技术要求项目名称技术要求软熔点95°C耐低温性-30°C无裂纹抗渗压力≥0．8MPa渗透系数3．5×10-12cm/sec180°剥离强度0．9kN/m耐水性0．12MPa粘接抗剪强度0．14MPaT剥离强度1．1kN/m
2.2 施工质量控制
土工膜施工过程中除加强队伍资质、人员设备管理外，在现场重点加强成品保护、铺设焊接等质量控制。
(1)施工队伍的资质。应严格审核施工队伍的资质，其资质等级和专业范围必须满足工程要求，必须具有相应的技术水平和管理水平。施工队伍对本类工程应有丰富的施工经验和良好的业绩。
(2)作业人员持证上岗。对于焊工，应认真审核其上岗证和专业技术人员操作许可证，确认其上岗资格。对于技术员、检验检测等人员，均应审核其资格，做到持证上岗。所有人员均需按规定接受定期的技术教育和培训。
(3)施工机具有效性。对进场所使用的机具进行检查，特别是焊机。审查机具种类是否齐全，数量是否充足，须强制检验的机具是否在有效期内，不合格的机具不能进场使用。现场所用焊机必须由专人进行保管，施工中不得任意随手乱放，注意随时检查焊机的工作性能。
(4)施工方案和技术交底。在施工之前认真审核施工方案的合理性、可行性，检查技术交底内容是否齐全，交底工作是否在施工之前落实。作业班组在作业前明确土工膜施工操作方法、步骤、工艺及检验标准。
(5)现场过程控制，重点加强成品保护、铺设焊接等质量控制。土工膜铺设过程中及完成后，注意下方不能存在杂物，作业人员必须穿软底鞋；焊接时注意搭接宽度、焊接温度及行进速度，焊接完成后及时进行外观质量检查及检漏检测，检漏时要求监理工程师全程旁站见证。
(1)当渠底是砂砾料时，垫层表面经常会有细小砂砾，作业人员在铺设完成的土工膜上行走时，砂砾就会对土工膜造成细小破坏，产生缺陷。因此，在铺设之前，必须对垫层表面进行人工清扫，确保表面清洁，若非必要，禁止人员在土工膜上来回走动。
(2)由于复合土工膜是成捆打包运入工地，收货时只能对每捆的外部进行粗略检查。在实际施工中，会有个别批次的土工膜存在质量缺陷，所以铺设前一定要先仔细检查所用土工膜的外观质量，选用合格的土工膜，避免造成不必要的返工。
(3)用KS热熔土工膜胶修补缺陷时，KS胶的温度控制不当，温度过高对土工膜造成伤害，过低则粘结力下降。因此，在施工现场必须配备温度计，随时测量温度。
(4)焊工的技术水平和熟练程度对焊接质量的影响不容忽视。经验缺乏的焊工焊接时容易出现漏焊、虚焊、烫损、褶皱夹焊等质量缺陷，而经验丰富技术娴熟的焊工则能有效避免这种情况。因此，应严格审核焊工的上岗证和操作许可证，尽量采用经验丰富、技术熟练的焊工进行施工。
(5)土工膜施工一般周期都较长，铺设面积较大，而且工序衔接紧凑，所以施工现场人员杂乱，材料、工器具等使用较多，很容易出现人为破坏的现象，如穿硬底鞋在膜上行走、尖锐的工器具随手乱放等都会造成土工膜破损，所以应加强现场管理避免人为破坏。首先严禁非作业人员进入作业区，作业人员进入作业区必须穿软底鞋；其次，严格禁止施工所用工器具在土工膜上随手堆放，必须统一规整，放置于土工膜范围之外；最后要加强作业人员教育，及时提醒纠正破坏行为，要做到使作业人员自觉的保护土工膜，养成良好习惯。
复合土工膜施工质量重点是加强土工膜的完整性和土工膜的铺设、焊接质量的控制，以确保土工膜的防渗性。从目前已完成施工的渠道充水情况来看，运行情况正常良好，已完成渠段通水后未发现渗漏，说明渠道工程土工膜施工质量可控，起到了预期防渗效果，满足了设计要求。同时新疆地区渠道施工冻涨问题依然存在，部分渠基填筑料其冻涨量较大，因此，在运行期间还应加强监测，重要部位应加大观测密度和频率，若发现渗漏或异常情况第一时间采取有效措施，避免造成更大损失。
收稿日期：2015-07-09
作者简介：杨小军(1975-)，男，四川岳池人，高级工程师，从事工程监理工作。
中图分类号：TV543
文献标志码：B
文章编号：1003-9805(2016)04-0052-03
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