土工膜以塑料薄膜作为防渗基材,是与无纺布复合而成的土工防渗材料,其防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。目前国内外主要应用的材料有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA) ,均为高分子化学柔性材料,具有比重轻、延伸性好,适应变形能力高等特点。已在垃圾填埋场、尾矿堆存场,渠道防渗、人工景观湖蓄水池防渗中得到广泛应用"。与传统的混凝土、沥青混凝土面板相比,土工膜成本低、见效快,抗变形协调能力强,不会像混凝土面板那样因坝体变形产生开裂;同时,作为面板应用时上游可采用覆盖保护或无覆盖保护两种形式。采用覆盖保护的土工膜面板,其优点在于,覆盖于土工膜面板上的保护层在具有压载稳固功能的同时,还可持久保护土工膜,免受环境影响损坏。而无遮盖保护的土工膜可缩短施工时间,降低施工成本,避免覆盖层对土工膜的损坏,大坝运行期可随时检查;如发生意外损坏，修复成本低,耗时短,甚至可进行水下修补23
1、工程概况
南欧江六级电站位于老挝丰沙里省境内,是南欧江流域自下游至上游开发的第六个梯级电站,工程规模为大(2)型。电站由复合土工膜面板堆石坝、溢洪道、放空洞、导流洞及引水发电系统组成。电站以发电为主,总装机容量180MW ,死水位490m,正常蓄水位510m,相应库容4.09亿m',调节库容2.46亿m',具有季节调节性能。
复合土工膜面板堆石坝坝顶高程515m,大坝高85m,坝顶长 362m、宽8m,上游坝坡1∶1.6,下游坝坡1∶1.8。坝体垫层料、过渡料和底部排水区形成L形排水体,以保证软岩堆石料填筑区能保持河床段趾板建基面高程430m,在运行期相对干燥。南欧江六级电站坝体结构详见图1。
南欧江六级电站大坝软岩填筑比例高达81% ,其全断面软岩筑坝技术目前处于国际领先(目前国内外面板堆石坝软岩填筑比例最高为73.4% ),为软岩强度最低的复合土工膜面板堆石坝。六级电站大坝基础和左右岸采用帷幕灌浆防渗;大坝主体部分仅采用复合土工膜铺设于大坝上游挤压边墙上进行坝体防渗，土工膜上部无保护。复合土工膜与趾板用不锈钢条、橡胶及螺栓等进行固定。南欧江六级电站大坝是目前世界上最高的、全断面使用软岩比例最大的,仅用土工膜防渗的复合土工膜面板堆石坝“。1.1挤压边墙
挤压边墙布置于大坝上游最外侧,为土工膜提供铺设基础面。挤压边墙设计底高程为431.70m,顶高程为512.0m,挤压式边墙混凝土共202层(每层高40cm),总计混凝土8763m'。断面为梯形,边墙外侧坡比1∶1.6,内侧坡比8:1,顶宽10cm,每层采用挤压机一次挤压成型,每层挤压边墙浇筑不间断,浇筑完成后进行锚固带及垫层、过渡料填筑施工。挤压边墙施工到膜铺设。土工膜2.1土工膜施工
土工膜面板铺设面积为37555m2,分三期铺设完成,一期为472m高程以下,二期为472 ~ 512m高程,三期为512m高程以上部分,施工过程如下:
a，复合土工膜由膜(PVC)和无纺土工布组成,膜的厚度为3.5mm,无纺土工布规格为700g/m2,土工膜单宽为2. 1m。
b.土工膜每条长度根据坝面铺设斜长各不相同,长度在生产阶段根据现场实际情况已经确定,包装并编号后运输至现场。现场根据编号顺序遂条摆放在坝体填筑面上,再由坝体填筑面将土工膜放至上游坝坡,安装就位后开始土工膜焊接。
c.土工膜焊接主要分为三类;土工膜之间的搭接焊接、土工模与锚固带之间的焊接,以及土工膜局部小面积的焊接。土工膜单宽为2.1m,搭接10cm进行焊接,三条焊接完咸后总宽度为6m,然后与提前安装的锚固带进行焊接,将复合土工膜予以固定。该工作由左岸开始进行,依次焊接,直至整个坝面铺设完成。
d.土工膜底部与趾板进行连接,在趾板周边设置有U形槽,在U形槽内通过钢板将土工膜与趾板固定,然后土工膜覆盖至排板面上,在趾板混凝土面上涂抹专用黏结剂,将土工膜与趾板黏接牢固,最后再将土工膜周边用钢板和螺栓固定在趾板混凝土面上。
e土工膜铺设完成后,质检人员对整个坝面土工膜进行检查,对破损地方,通过打补丁的方式进行补焊。
2.2质量检查
土工膜能工中,安排质检工程师进行现场控制,监理.业主共同参与。质量检查根据设计文件提供的质量控制标准进行,每道工序经检查合格后,方可开始下一道工序施工。全部施工完成后,经现场各方联合检查合格后,签署合格文件移交业主。
一期土工膜(472.1m高程以下)2014年11月1—30日进行施工,经各方联合检查合格后移交业主。二期土工膜(512~472.1m 高程)于2015年4月13日开始施工,5月20日施工完成,经联合检查合格后移交业主。在二期土工膜施工前,对一期土工膜进行了全面检查,对个别破损的部位进行了补焊,对因大坝沉降产生的局部媵胀部位进行切割,并对挤压边墙进行处理后重新焊接。在大坝蓄水前,对土工膜进行一次全面检查,对个别破损部位进行补焊。
土工膜面板质量检查主要包括以下内容:
a.挤压边墙表面的松动料是否清理,挤压边墙表面局部凸起是否清理,挤压边墙表面孔洞是否填平,挤压边墙的最终表面是否满足土工膜铺设要求。
b.复合土工膜锚固带是否垂直铺设,固带间距是香为6m,锚固带搭接焊部位是否清理干净,锚固带搭接焊是否牢固。
e 士工膜批次材斜外部包装是否完好,土工膜批次材料外部标签是否完整,可读,数量是否与装箱清单一致。
a人工焊缝和机器焊缝。人工焊缝以平口螺丝刀插不进去为合格。机器焊缝必须进行气压试验,采用气压法检测:0.2MPa压力持续5min气压,下降不超过10%即可。
e.土工膜与趾板连接采用螺丝钻孔.锚固.摊铺混合胶.覆盖土工膜、拧紧螺帽等工序。用12kN扭力扳手拧紧并检查。
t.施工完成后,对外观进行全面检查。结论
a 士工膜施工不受天气影响,缩短了筑坝工期。对于缺少天然混凝土骨料和黏土的南欧江六级电站而言,土工膜是一个很好的选择。同时,土工膜面板与混凝土面板相比,具有经济,施工速度块,基本无大型机械设备等特点。
其中,经济性除了单价的优势外,还在于取消了盖板与盖重,不存在周边缝与垂直缝的止水结构;施工速度快,由于复合土工膜铺设在大坝上游挤压边墙表层，上部无保护、工序少,铺设快.效率高,是现浇混凝土面板所无法比拟的。已施工完戚的3.6万m2土工膜仅耗时2个月;整个施工过程使用的机械设备较少,除转运叉车外,无大型设备。
h锚固带安装是一个简易﹑常规的过程,大大简化了土工膜的安装过程,提高了土工模铺设安装效率。
c截至2016年1月底,大坝累计最大沉降量为100cm左右,土工膜从外观上看无明显拉伸和褶皱,体现了复合土工膜面板在85m高的软岩堆右坝中具有良好的适应性。但是土工膜铺设后易损坏也是存在的事实,尽管在施工期已经采取了有效的保护措施,在坝前基坑充水前的检查中还是发现大小不等的破损约30 处。因此,应考虑在施工期土工膜表面增加覆盖或采取其他更可靠措施;选择大坝填筑全部结束后沉降的空档期为最佳铺设时间,更能发挥施工速度快效率高的优点,完全不会影响工期,又能避兔施工干扰对土工膜的破坏。
d土工膜设计单位对挤压边墙的混凝土设计指标为抗压强度8~ 10 MPa ,渗透系数大于5× 10-'cms。挤压边墙的刚性较大,挤压边墙随坝体发生变形时,存在空鼓,裂缝和错动等现象,由于刚性导致土工膜随坝体的变形不一致。应考虑适当增加掺和料增加挤压边墙的弹性模量,从而增加挤压边墙的塑性,使得挤压边墙和土工膜与坝体变形时保持一致。
e.大坝沉降数据显示,软岩筑坝初期沉降值较大,且沉降期较长,应在填筑期间增加沉降期,把沉降
期根据观测数糖分为几期,对25个月的主津上的元响,编制控制性工期时能够更加灵活。
主土工膜可高效取代堆石填中的混爱土图极;具有防渗性能,还能适应混凝主面板无法承受的沉阵和变形,能够使大坝安全施工,降低成举;降低复东1王短工期。
g现有资料表明,2mn摩的土工展至交工Ei超过30年,对南欧江六级电站顾笨o的自然环境、工膜,使用寿命可达1OO年。但由于各地的日有针社会环境存在差异,主工膜面板在运行期间而安P对性地做好安全防护。◇
参考文献
[1]贾超,周晓勇,李辉,等.奉山抽水蓄能电站上水库渗漏及防治措旌分析研究[J].水力发电,2017,43(7):53-57 ,61.[2]吴庆筑.论复合土工膜堆石坝防渗面板的有效膻用和施工
[4]王美霞,刘建刚,张斌龙,等.南欧江复合土工膜面板堆石坝渗流分析[J].勘察料学技术,2018i6):34-38.
[5]周泽洋,王东,胡再国.缩减三维变形的防挤压洒坏面板坝设计[J.水利建设与管理,2019,39(8) ;22-25.
挤压边墙布置于大坝上游最外侧,为土工膜提供铺设基础面。挤压边墙设计底高程为431.70m,顶高程为512.0m,挤压式边墙混凝土共202层(每层高40cm),总计混凝土8763m'。断面为梯形,边墙外侧坡比1∶1.6,内侧坡比8:1,顶宽10cm,每层采用挤压机一次挤压成型,每层挤压边墙浇筑不间断,浇筑完成后进行锚固带及垫层、过渡料填筑施工。挤压边墙施工到膜铺设。土工膜2.1土工膜施工
土工膜面板铺设面积为37555m2,分三期铺设完成,一期为472m高程以下,二期为472 ~ 512m高程,三期为512m高程以上部分,施工过程如下:
a，复合土工膜由膜(PVC)和无纺土工布组成,膜的厚度为3.5mm,无纺土工布规格为700g/m2,土工膜单宽为2. 1m。
b.土工膜每条长度根据坝面铺设斜长各不相同,长度在生产阶段根据现场实际情况已经确定,包装并编号后运输至现场。现场根据编号顺序遂条摆放在坝体填筑面上,再由坝体填筑面将土工膜放至上游坝坡,安装就位后开始土工膜焊接。
c.土工膜焊接主要分为三类;土工膜之间的搭接焊接、土工模与锚固带之间的焊接,以及土工膜局部小面积的焊接。土工膜单宽为2.1m,搭接10cm进行焊接,三条焊接完咸后总宽度为6m,然后与提前安装的锚固带进行焊接,将复合土工膜予以固定。该工作由左岸开始进行,依次焊接,直至整个坝面铺设完成。
d.土工膜底部与趾板进行连接,在趾板周边设置有U形槽,在U形槽内通过钢板将土工膜与趾板固定,然后土工膜覆盖至排板面上,在趾板混凝土面上涂抹专用黏结剂,将土工膜与趾板黏接牢固,最后再将土工膜周边用钢板和螺栓固定在趾板混凝土面上。
e土工膜铺设完成后,质检人员对整个坝面土工膜进行检查,对破损地方,通过打补丁的方式进行补焊。
2.2质量检查
土工膜能工中,安排质检工程师进行现场控制,监理.业主共同参与。质量检查根据设计文件提供的质量控制标准进行,每道工序经检查合格后,方可开始下一道工序施工。全部施工完成后,经现场各方联合检查合格后,签署合格文件移交业主。
一期土工膜(472.1m高程以下)2014年11月1—30日进行施工,经各方联合检查合格后移交业主。二期土工膜(512~472.1m 高程)于2015年4月13日开始施工,5月20日施工完成,经联合检查合格后移交业主。在二期土工膜施工前,对一期土工膜进行了全面检查,对个别破损的部位进行了补焊,对因大坝沉降产生的局部媵胀部位进行切割,并对挤压边墙进行处理后重新焊接。在大坝蓄水前,对土工膜进行一次全面检查,对个别破损部位进行补焊。
土工膜面板质量检查主要包括以下内容:
a.挤压边墙表面的松动料是否清理,挤压边墙表面局部凸起是否清理,挤压边墙表面孔洞是否填平,挤压边墙的最终表面是否满足土工膜铺设要求。
b.复合土工膜锚固带是否垂直铺设,固带间距是香为6m,锚固带搭接焊部位是否清理干净,锚固带搭接焊是否牢固。
e 士工膜批次材斜外部包装是否完好,土工膜批次材料外部标签是否完整,可读,数量是否与装箱清单一致。
a人工焊缝和机器焊缝。人工焊缝以平口螺丝刀插不进去为合格。机器焊缝必须进行气压试验,采用气压法检测:0.2MPa压力持续5min气压,下降不超过10%即可。
e.土工膜与趾板连接采用螺丝钻孔.锚固.摊铺混合胶.覆盖土工膜、拧紧螺帽等工序。用12kN扭力扳手拧紧并检查。
t.施工完成后,对外观进行全面检查。结论
a 士工膜施工不受天气影响,缩短了筑坝工期。对于缺少天然混凝土骨料和黏土的南欧江六级电站而言,土工膜是一个很好的选择。同时,土工膜面板与混凝土面板相比,具有经济,施工速度块,基本无大型机械设备等特点。
其中,经济性除了单价的优势外,还在于取消了盖板与盖重,不存在周边缝与垂直缝的止水结构;施工速度快,由于复合土工膜铺设在大坝上游挤压边墙表层，上部无保护、工序少,铺设快.效率高,是现浇混凝土面板所无法比拟的。已施工完戚的3.6万m2土工膜仅耗时2个月;整个施工过程使用的机械设备较少,除转运叉车外,无大型设备。
h锚固带安装是一个简易﹑常规的过程,大大简化了土工膜的安装过程,提高了土工模铺设安装效率。
c截至2016年1月底,大坝累计最大沉降量为100cm左右,土工膜从外观上看无明显拉伸和褶皱,体现了复合土工膜面板在85m高的软岩堆右坝中具有良好的适应性。但是土工膜铺设后易损坏也是存在的事实,尽管在施工期已经采取了有效的保护措施,在坝前基坑充水前的检查中还是发现大小不等的破损约30 处。因此,应考虑在施工期土工膜表面增加覆盖或采取其他更可靠措施;选择大坝填筑全部结束后沉降的空档期为最佳铺设时间,更能发挥施工速度快效率高的优点,完全不会影响工期,又能避兔施工干扰对土工膜的破坏。
d土工膜设计单位对挤压边墙的混凝土设计指标为抗压强度8~ 10 MPa ,渗透系数大于5× 10-'cms。挤压边墙的刚性较大,挤压边墙随坝体发生变形时,存在空鼓,裂缝和错动等现象,由于刚性导致土工膜随坝体的变形不一致。应考虑适当增加掺和料增加挤压边墙的弹性模量,从而增加挤压边墙的塑性,使得挤压边墙和土工膜与坝体变形时保持一致。
e.大坝沉降数据显示,软岩筑坝初期沉降值较大,且沉降期较长,应在填筑期间增加沉降期,把沉降
期根据观测数糖分为几期,对25个月的主津上的元响,编制控制性工期时能够更加灵活。
主土工膜可高效取代堆石填中的混爱土图极;具有防渗性能,还能适应混凝主面板无法承受的沉阵和变形,能够使大坝安全施工,降低成举;降低复东1王短工期。
g现有资料表明,2mn摩的土工展至交工Ei超过30年,对南欧江六级电站顾笨o的自然环境、工膜,使用寿命可达1OO年。但由于各地的日有针社会环境存在差异,主工膜面板在运行期间而安P对性地做好安全防护。◇
参考文献
[1]贾超,周晓勇,李辉,等.奉山抽水蓄能电站上水库渗漏及防治措旌分析研究[J].水力发电,2017,43(7):53-57 ,61.[2]吴庆筑.论复合土工膜堆石坝防渗面板的有效膻用和施工
[2]内蒙古水利.2018(5):62 ,67.
[4]王美霞,刘建刚,张斌龙,等.南欧江复合土工膜面板堆石坝渗流分析[J].勘察料学技术,2018i6):34-38.
[5]周泽洋,王东,胡再国.缩减三维变形的防挤压洒坏面板坝设计[J.水利建设与管理,2019,39(8) ;22-25.
◆上一条：土工合成材料及防渗应用的探讨
