土工膜斜墙坝凭借其优异的防渗性能与突出的经济性,在调蓄水库等各类水利工程中得到了广泛应用。其防渗体系的完整性,高度取决于土工膜材料自身质量与现场施工的精细程度。然而,工程实践表明,由于施工环节复杂、环境干扰因素多、人为操作影响大,复杂的施工条件极易诱发各类质量缺陷,直接威胁坝体运行安全。现有研究虽对土工膜材料性能与坝体结构设计展开了较多探讨,但针对施工现场如何严格遵循并灵活运用国家及行业规范(如SL/T 231—1998《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》),以及如何系统预防和治理施工质量通病的系统性论述仍存在不足。本文结合具体工程案例,系统梳理施工过程中出现的质量问题,将规范核心要求融入实际问题的分析与解决全过程,旨在构建一套“问题导向、规范为基、工艺落地”的全面质量控制方案,进一步提升土工膜斜墙坝工程的规范化、标准化施工水平。
工程布置
本工程调蓄水池为四面筑坝形成的注入式平原水池,主要建筑物由土工膜斜墙坝、进水建筑物及放水兼退水建筑物组成。大坝为3级建筑物,坝轴线总长1414.84m,最大坝高14.40m,正常蓄水位772.00m,有效调节库容90万m³。
坝体结构与防渗设计
本工程挡水坝采用土工膜斜墙坝设计,坝顶高程775m,坝顶宽度5m,上游坝坡1∶2.5,下游坝坡1∶2.0。防渗体系采用“两布一膜”复合土工膜斜墙,其中膜材选用厚度0.6mm的高密度聚乙烯(HDPE)土工膜,土工布采用规格为300g/m²的长丝纺粘针刺非织造布。膜下铺设5cm厚M10砂浆垫层,膜上铺设25cm厚C30现浇混凝土护坡板。库盘采用全库盘防渗设计,结构形式为“一布+一布一膜”,膜上、膜下均设置5cm厚细砂垫层,膜上细砂垫层上方铺设80cm厚砂卵砾石盖重料。坝坡与库盘土工膜通过焊接工艺连接,形成完整封闭的防渗系统,确保防渗效果。
上游坝坡土工膜施工质量问题
上游坝坡作为土工膜防渗的关键部位,受斜坡作业环境影响,施工过程中易出现以下质量问题:
(1)铺设定位与调整困难:斜坡面上已铺设的土工膜,受自身重量与坡面摩擦力的双重作用,难以进行二次调整,导致土工膜搭接宽度无法满足设计及行业规范要求,影响防渗连续性。
(2)特殊部位焊接褶皱:在阻滑齿、导冰坎等折线或曲面部位,土工膜不易完全展平,焊接过程中易产生褶皱,褶皱处易形成焊接薄弱点,降低防渗可靠性。
(3)垫层表面清理不彻底:砂浆垫层表面遗留的尖锐骨料未清理干净,在土工膜铺设及后续施工过程中,易刺穿土工膜,造成防渗破损。
(4)成品保护缺失:复合土工膜铺设完成后,若未及时进行覆盖保护,其外露的土工布面易遭受人员踩踏、杂物污染或机械损伤,加速材料老化,缩短使用寿命。
(5)临时锚固失效:用于固定土工膜的砂袋,存在间距过大或重量不足的问题,导致膜体沿坡面下滑,造成已铺设部位土工膜松弛、搭接错位,破坏防渗体系完整性。
(6)工序衔接不当:土工膜铺设完成后暴露时间过长,未在规范规定的48h内铺设覆盖混凝土面板,受紫外线长时间照射,土工膜材料性能会发生衰减,影响防渗效果与耐久性。
库盘土工膜施工质量问题
库盘作为蓄水池防渗的核心区域,施工面积大、作业条件复杂,主要存在以下质量问题:
(1)支持层平整度不达标:库盘基础碾压施工不彻底,表面存在局部凹陷或隆起现象,导致土工膜铺设后受力不均,部分区域出现悬空,易在后续施工或蓄水过程中破损。
(2)超径骨料穿刺风险:膜下细砂垫层中,粒径大于5mm的超径骨料含量超标,或施工人员鞋底夹带石子等尖锐杂物,在土工膜铺设、碾压过程中,易刺破土工膜,形成渗漏通道。
(3)长幅焊接轨迹偏移:库盘土工膜单幅铺设长度较大,焊接过程中焊机易出现走偏现象,导致焊缝搭接宽度不足,或出现“骑缝焊”等不合格焊接情况,影响焊缝防渗质量。
(4)抗风锚固措施不足:土工膜焊接完成后,未及时采用重物压边锚固,在大风天气下,膜体易被风力掀起、撕裂,造成防渗破损。
(5)膜上保护层厚度不足:原设计中,膜上细砂垫层厚度为5cm,该厚度无法有效缓冲最大粒径600mm的砂卵砾石盖重料抛填时的冲击力,土工膜存在被砸穿的风险。
(6)碾压设备选用不当:施工过程中选用轮胎碾替代光轮碾进行碾压作业,轮胎碾轮迹重叠处易带出细砂垫层材料,形成局部隆起,破坏支持层平整度,间接影响土工膜铺设质量。