南水北调干渠防渗处理关键工艺之复合土工膜施工浅析

胡晋陇

【摘要】南水北调工程是国家经济建设中的一项惠及民生的重大战略性工程。渠堤的防渗透问题直接关系着工程建设的成败与水利用系数。复合土工膜因其本身的固有特性从而实现并提高了渠堤防渗透性能的提升，并取得了良好的经济效益和社会效益。

【关键词】南水北调干渠、防渗处理、关键工艺、复合土工膜

1 前言

南水北调工程是国家经济建设中的一项惠及民生的重大战略性工程。鲁山南2段工程位于河南省平顶山市鲁山县境内，起讫里程TS229+262～TS239+042，渠段总长9.780km（其中渠道长9.066km，建筑物长0.714km），沿线自然村落分布密集，农田面积大。渠道面板渗漏的结果使得土体结构发生破坏， 力学强度随之降低，渠道的渗透问题直接关系着工程建设的成败与工程运行的安全。复合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯的增强改性，压延成膜与涤纶针刺土工布热合而成，具有抗拉强度高、延伸性能好、变形模量大、防渗性能好等特点。故在输水渠道防渗处理中推广采用，取得了良好的经济效益和社会效益。本文结合南水北调鲁山南2段干渠工程复合土工膜施工及通水运行情况，阐述复合土工膜在渠道防渗处理中的应用。

2 防渗处理的必要性和应对措施

本标段沿线自然村落分布密集，农田面积大。如果渠道，易产生渗透破坏，威胁渠堤安全。如果渗透现象不能满足渗透稳定性要求则会导致干渠渠堤回填土边坡发生表层浅滑现象，造成施工区附近房屋的成群开裂、公路、铁路塌方和农田水利设施的破坏。解决干渠的防渗透问题是本工程项目需要攻克的关键技术问题之一。因此必须采取行之有效的工程措施对渠堤进行防渗透处理。

结合本标段的实际情况及根据设计要求，本标段采用复合土工膜技术来改善并提高渠道防渗透性能。渠道过水断面采用现浇混凝土衬砌，边坡厚10cm，底板厚8cm。渠堤和底板主要使用800g/m2的二布一膜，垂直渗透系数为<1×10-11，断裂延长率>50%。本标段共9066m渠段铺设复合土工膜以加强防渗。

3 复合土工膜铺设施工方法

（1）、复合土工膜铺设

将渠道边坡上的草皮、树根等杂物全部清除干净，然后按设计断面进行削坡，削坡时，必须彻底清除一切尖角硬物，以防损伤复合土工膜。对局部较松软的坡面和亏坡断面进行处理，做到坡面或砂面平整。在渠基精削坡及中粗砂垫层验收合格后铺设。复合土工膜从渠道上游至下游沿渠道轴线方向缓慢滚放铺设。铺开后，人工抻平找正。铺设时松紧适度，富裕度约1%，以避免复合土工膜在运行中出现应力集中现象，也有利于拼接。复合土工膜在铺开后，检查有无砂眼、疵点杂质等，土工膜应保持自然松弛，与基层或支持层之间贴实，不出现褶皱现象均，与坡面应压平贴紧，清除气泡，避免架空。铺设后，边缘部位压紧固定，为便于接缝，复合土工膜两侧预留10cm宽光面膜，垂直于水流方向铺设，接缝宽度10cm，上游边压下游边。

铺设过程中要求作业人员穿软底或鞋或平底鞋、土工膜上禁止放置棱角锋利的的工器具和杜绝进行一切可能引起土工膜损坏的施工作业，土工膜铺设完成但尚未进行渠道混凝土衬砌的部分，及时对土工膜进行保护，防止被破坏 。顶部用棱角圆滑的方木块压顶，在土工膜上面铺上适当砂砾石垫层，以防因风吹张拉撕裂，且能保护复合土工膜不被强烈的阳光照射损伤。在土工膜施工区域禁止吸烟，禁止使用电气焊，防止烫伤防渗膜或发生火灾。

（2）、复合土工膜搭接

复合土工膜拼接质量的好坏是复合土工膜防渗性能成败的关键。本工程使用的是两布一膜，拼接采用热熔焊法拼接。首先将底层布用用手提式封包机、涤纶线进行缝合，再将防渗膜焊接完成后，缝合上层布。正式焊接前，根据施工区气候特点进行试焊，确定行走速度和焊接温度。在施工中焊接机行走速度2米/min，焊接温度为240～260℃。现场焊（粘）接前，先进行场外焊（粘）接试验，确认焊（粘）质量满足要求后，再进行正式焊（粘）接施工。复合土工膜分两种方式搭接，一种是焊接、一种是粘接。焊接是利用TH-501型土工膜焊接机，将土工膜顺水流方向搭接10cm，将焊接速度和行走速度调整好，进行焊接。对不宜焊接的边角部位，采用KS胶将土工膜接头部位粘接在一起，将块状的KS胶在金属容器内加热至液体状，用刷子蘸胶刷涂抹于被粘接面上，粘合后，迅速用橡皮锤敲击粘接面，使两粘接面充分结合紧密。

（3）、复合土工膜检测

土工膜焊接或粘接完成后，应认真检查焊接（粘接）质量，检测方法有目测法和充气检验法：复合土工膜焊接好后，对接缝逐条进行检验，观察有无漏接，接缝是否烫损，有无褶皱，是否拼接均匀等，并利用手撕法判断粘接质量，若有达不到质量要求者应进行返工处理。充气检测法为采用充气法对全部焊缝进行检测，焊缝为双条，两条之间留有约10cm的空腔，将待测段两端封死，插入气针，充气至0.05MPa～0.20MPa，观察真空表，30s内气压无明显下降表明不漏气，焊缝即为合格，否则要查找原因及时修补。

土工膜焊接检验合格后，即进行面层土工布的缝接。缝合面要求松紧适度，缝接平顺。

4 结束语

本工程在施工过程中严格按复合土工膜施工技术要求进行现场焊（粘）接的质量控制，且经过室内试验结果表明，复合土工膜各项性能指标均能满足设计要求，确保焊（粘）接质量。2014年全线正式通水运行至今，渠道衬砌面板经历了冬季冰期输水、春季融冰期輸水、及夏季高温输水等多种气候条件下的输水状况，工程质量也得到了充分的检验。渠道输水运行实践检验证明，渠道水利用系数平均值为0.90左右，防渗效果显著。