复合防渗土工膜在导流明渠施工中的应用.pdf

土石方与导截流工程审稿人：张正富复合防渗土工膜在导流明渠施工中的应用陈晓光张采贤黄国涛/中国水利水电第十四工程局有限公司【摘 要】本文以滇中引水石鼓水源工程二期箱涵导流明渠防渗土工膜施工为例，介绍防渗土工膜施工过程及施工工艺工法。滇中引水石鼓水源工程二期导流明渠横穿一期基坑回填处，冲江河河水会直接渗入一期已回填基坑内，右岸地下泵房系统与明渠之间无系统防渗措施，且右岸山体灰岩区溶缝较发育，回填区内地下水通过山体内通道会大量渗入右岸地下泵房系统地下洞室内，增加地下泵房系统施工安全风险，须在明渠内铺设复合土工膜，以作防渗处理。【关键词】1复合土工膜导流明渠防渗应用1引言防渗土工膜在水利工程中常用于各类渠道的防渗处理，目前有关防渗土工膜渠道铺设的研究主要是用于永久工程的防渗处理，施工工艺复杂、工期长、成本高。本文依托滇中引水工程石鼓水源工程二期导流明渠施工，采用防渗土工膜对渠道进行临时防渗处理，在满足导流明渠防渗要求的前提下调整防渗土工膜施工工艺，缩短施工工期，降低施工成本，保证二期箱涵开挖顺利进行和地下泵站系统洞内渗水量可控。2工程概况滇中引水工程由石鼓水源工程和输水工程组成，为I等工程。石鼓水源工程是从金沙江右岸无坝取水，设计抽水流量为13 5m/s，按一级泵站布置，从位于冲江河河口上游约1.5km的金沙江右岸引水，经长约1.27km的引水渠沉沙后，通过长约3.0 km的隧洞和0.8km的箱涵输水至位于冲江河右岸竹园村上游的地下泵站，经提水至连接香炉山隧洞进口的出水池，最大提水净扬程为2 19.16 m，共安装12 台离心式水泵机组，总装机功率为48 0 MW。进水箱涵二期导流明渠位于一期进水箱涵回填区内，长50 7 m，渠底宽度为15m，进口渠底高程为1826.00m，出口渠底高程为18 2 5.0 0 m，明渠渠顶高程为18 2 9.0 0 18 3 1.0 0 m，渠坡按1：2.5的坡比开挖，开挖平均深度为6 m。箱涵一期、二期结合部位为箱涵一期回填区，回填材料主要为原开挖砂卵砾石，回填区开挖后边坡稳定性较差，易发生垮塌；一期、二期围堰交汇段一期箱涵上部防渗结构已有防渗墙调整为复合土工膜，若边坡变形过大，将造成土工膜拉裂，则二期明渠内冲江河河水会直接大量渗灌进基坑，对结合部基坑边坡造成较大安全风险。另外，二期导流明渠横穿一期基坑回填处，冲江河河水会直接渗人一期已回填基坑内，右岸进水隧洞已开挖支护完成，右岸山体灰岩区溶缝较发育，回填区内地下水通过山体内通道会大量渗人右岸地下泵房系统地下洞室内，若渗水较大将增加洞室安全风险。为防止渗水对施工造成安全隐患，故须在导流明渠铺设复合防渗土工膜，降低导流明渠内河水的渗透系数，保障二期箱涵施工期施工安全（图1）。3防渗土工膜材料3.1防渗土工膜厚度选择土工合成材料应用技术规范（GB5029098）规定：“（输水渠道）防渗材料的厚度、材质及类型，应根据当地气候、地质条件和工程规模确定。其厚度不应小于0.2 5mm，重要工程和特殊部位应增加厚度。”聚乙十石方与导截流工程二期箱涵K0+300期箱涵（结合部位回填区）二期防渗墙二期箱涵导流明渠000+0%水流方向期防渗墙期箱涵（回填区）图1二期箱涵导流明渠平面布置图烯（PE）土工膜防渗工程技术规范（SL/T231一9 8）对防渗工程中使用的土工膜物理力学性能指标做了规定。要满足这些规定，土工膜就必须有一定的厚度，选择聚乙烯膜厚度时，除应考虑防渗要求外，还应考虑施工过程中的暴露、埋压，当地的气候条件、使用寿命等应用条件。考虑到箱涵二期导流明渠为临时工程，因此，导流明渠防渗土工膜采用3 50 g/0.5mmHDPE/350g复合防渗土工膜，土工膜厚度为1.5mm，采用“两布一膜”型式，中间的“一膜”为防渗膜质的厚度，采用0.5mm的高密度土工膜。3.2土工膜使用前检测由于防渗土工膜厂家距离项目所在地平均运距约为650km，运输过程中，装卸不可避免地会对土工膜造成破坏，因此须对运输、装卸及存储等措施进行控制。防渗土工膜运输至施工现场后，须对土工膜进行检测，检测合格后方能投入施工。检测步骤如下：（1）检查产品的合格证、型号、规格、批次生产时间、使用说明等证明文件是否符合规定。（2）对外观质量进行检查，包括几何尺寸、厚度、是否有破损等，并做好检查记录。（3）对拼接所用的黏结剂、焊接材料和缝合细线进行抽样检查。（4）对产品进行抽样检查，将样品送至第三方检测机构检测，检测结果满足要求并经监理人签字后方可投人施工。导流明渠HDPE复合防渗土工膜主要技术性能指标见表1。表1导流明渠HDPE复合防渗土工膜主要技术性能指标序号检测项目单位技术要求1单位面积质量g/m2无2厚度(2土0.0 1)kPa压力下mm无3CBR顶破强力kN3.04纵向kN/m18.0断裂强度5横向kN/m18.0续表序号检测项目单位技术要求6标准强度纵向%301007对应伸长率横向%301008纵向kN0.62梯形撕破强力9横向kN0.624施工过程及施工工艺工法4.1明渠开挖施工二期箱涵导流明渠为上宽下窄的梯形结构，长约507m，其中K0十0 0 0 K0十3 0 0 段明渠位于一期箱涵回填基坑内，回填区主要回填材料为砂卵砾石，稳定性较差，开挖采用反铲自上而下分层进行，分层开挖高度按不超过3 m控制，人工配合反铲修整边坡，局部较差部位可采用黏土附壁稳固，1.8 m反铲配2 5t自卸汽车出渣，对已扰动的部位应分层碾压夯实，与原一期箱涵防渗墙相交部位，采用液压破碎锤破碎拆除。开挖的黏土作为围堰填筑料利用或者运至渣场。4.2铺设防渗土工膜（1）在二期导流明渠施工时K0十0 0 0 K0十3 0 0 段底部、渠坡向下扩挖50 cm并铺设复合防渗土工膜，从下到上铺设顺序为：黏土、防渗土工膜、黏土、雷诺护垫，复合防渗土工膜铺设后不得侵占明渠过流断面，铺设分层图如图2 所示。雷诺护垫厚0.3 m黏土层厚0.1m防渗土工膜黏土层厚0.1m立18 3 1.0 01830.50151825.24业2 5插筋图2复合防渗土工膜铺设分层图图（单位：m）（2）二期导流明渠开挖时，人工辅助机械将明渠渠底清理至平整、密实、光滑。1）铺膜之前，以人工为主、机械为辅，彻底清除一切尖角硬物，防止损伤复合土工膜。2）明渠渠底、渠坡回填黏土并夯实，回填厚度为10cm，黏土层夯实后铺设复合防渗土工膜。压实度不小于9 4%，表面平整度控制在土2 cm。（3）复合防渗土工膜采用全铺式，为渠坡、渠底三面铺，渠坡铺设至明渠渠顶并固定。铺设过程中需注意以下事项：1）复合防渗土工膜铺设方向是从渠道上游到下游，并且垂直于渠道轴线方向通幅铺设。复合防渗土膜在导流明渠施中的应用2）铺膜前基础须由监理人验收，铺膜基础检验合格后，回填10 cm黏土，回填的黏土表面洒水湿润，以保证防渗土工膜能紧密地贴在基床上。3）铺设时，将加工好的复合土工膜放在下游基槽内，再向上游拉展铺开，须留有一定的富余量（约2.5%），以适应温度的变化，渠坡与渠底相交处也须留有一定的富余量。也可将成卷的塑膜由一侧渠堤向另一侧渠堤铺设。4）铺设土工膜的施工人员须穿胶底鞋或软底鞋，谨慎施工。5）施工过程中须保证塑膜与基槽紧密平整吻合，膜下空气完全排出并及时黏补已铺膜层的破孔。6）复合土工膜拼接采用黏结法，大块塑膜施工，搭接吻合宽度为2 0 cm，膜层平整，层间洁净，上游一幅压下游一幅，使缝口吻合紧密。7）土工膜锚固方法为：在渠堤顶上嵌固2 m土工膜，并用业2 5插筋（间距2 m，L=1m）固定，填土夯实，并采用雷诺护垫固定，示意图如图3 所示。雷诺护垫厚3 0 cm2m渠堤黏王层开挖后回填业2 5插筋复合土工膜图3土工膜渠堤固定示意图8）上游水流人口处土工膜嵌人河流底部1m，向上游延伸1m，并及时铺设黏土、雷诺护垫压住，防止水流将土工膜卷起，示意图如图4所示。复合土工膜雷诺护垫厚3 0 cm冲江河河道开挖后回填土1m图4明渠入口土工膜固定示意图（4）复合土工膜铺设完成后，及时覆盖黏土，厚10cm，人工找平，覆盖黏土要及时进行，防止对土工膜造成破坏。4.3雷诺护垫施工复合防渗土工膜铺及上层黏土铺设完成后，从下至上依次整体铺装雷诺护垫。雷诺护垫铺设在明渠渠坡和渠底，保护明渠渠坡渠底不受河水冲刷，护垫主要采用碎石、片石或鹅卵石作为填充材料，施工较为简单便捷并且不需要进行维护，施工成本较低。施工时交叉的网与网体在9 0 相交后才能包扎，装订线必须是同一种材料的导线，并且间隔网和网体之间的夹角必须结合在一起。雷诺护垫施工工艺流程如图5所示。施工准备雷诺翻边雷诺组装雷诺摆放和连接填充石料雷诺盖板缝合图5雷诺护垫施工工艺流程5复合防渗土工膜应用效果二期箱涵导流明渠过水后，一期、二期箱涵结合部位边坡开挖无大规模渗水现象，该段边坡保质保量完成开挖，未出现渗水而导致的边坡垮塌现象，为二期箱涵深基坑顺利开挖提供了有利条件；同时在冲江河右岸地下泵站系统开挖施工过程中，洞内地下水尤其是右岸进水隧洞的地下水量并未呈现大规模增加，洞内二衬混凝土施工进度及质量安全得到保障。二期导流明渠防渗土工膜于2 0 2 2 年10 月19 日铺设完成并验收通过，并于当日过流，过流后地下泵站系统内各洞室洞身渗水量变化均处于可控状态，洞内渗水量见表2。表2二期导流明渠过流前后地下泵站系统洞内渗水量洞内渗水量平均过流量序号日期备注/(m/h)/(m/h)110月9 日3809.80过流前210月10 日3670.00过流前310月11日3922.16过流前410月12 日3823.30过流前510月13 日3738.71过流前3750.29610月14日3671.91过流前710月15日3759.80过流前810月16 日3677.62过流前910月17 日3710.03过流前1010月18 日3719.58过流前1110月19 日3645.303645.30过流日4土石丁与导截流工程续表洞内渗水量平均过流量序号日期备注/(m/h)/(m/h)1210月2 0 日3736.15过流后1310月2 1日3669.42过流后1410月2 2 日3798.24过流后1510月2 3 日3696.67过流后1610月2 4日3850.35过流后3722.891710月2 5日3867.77过流后1810月2 6 日3670.00过流后1910月2 7 日3554.60过流后2010月2 8 日3679.52过流后2110月2 9 日3706.21过流后6结语二期箱涵导流明渠铺设复合防渗土工膜后，极大地降低了导流明渠渗透系数，使二期箱涵和右岸地下泵站系统施工工程进度可控，施工质量及安全均得到了较大保证，可为类似工程施工提供借鉴。参考文献1国家质量技术监督局，中华人民共和国建设部土工合成材料应用技术规范：GB5029098S .北京：中国计划出版社，19 9 8.2中华人民共和国水利部聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范：SL/T23198S 北京：中国水利水电出版社，19 9 9.3周骞，鲍慧琼，董亮。输水明渠防渗土工膜的施工J 水利建设与管理，2 0 0 7，2 7（11）：2 5-28，3 4.4中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国标准化管理委员会。土工合成材料非织造布复合土工膜：GB/T176422008S .北京：中国标准出版社，2 0 0 8.5刘庆胜。复合土工膜在汾河灌区渠道防渗中的应用J 山西科技，2 0 0 9（6）：13 7-13 8.6华媛采用土工膜进行渠道防渗需注意的几个问题J 山西水利科技，2 0 0 9（4)：6 46 5.7何先贵。雷诺护垫的护坡优势和施工要点J珠江水运，2 0 2 0（19）：45-46.