中国水利水电第十一工程局有限公司河南郑州450001
摘要：新疆维吾尔自治区喀什（伽师）一市四县城乡饮水安全工程主体沉沙调节池工程是利用当地天然砂砾料填筑而成的一座四面围水、注入式水库。文中主要介绍库盘防渗结构施工的基本原理，施工工艺和施工中存在的问题及对策。
关键词：库盘结构；“条带法”施工；推广；新疆
1前言
我公司承建的新疆维吾尔自治区喀什（伽师）一市四县城乡饮水安全工程主体沉沙调节池是一个四面围水、就地取材填筑成的一座注入式水库工程。水库大坝设计库容809万m3，坝线全长3.78km，设计坝顶高程1493.8m，最大坝高15.2m，筑坝材料采用天然砂砾石料。
由于该工程建于天然砂砾石基础上，砂砾石渗透系数大，为解决该问题，采用全库盘防渗，防渗结构形式自上而下依次为：50cm厚砂砾石覆盖+10cm砂土保护层+一布+一布一膜（布重200g/m2，膜厚0.5mm）+15cm支持层砂土+天然砂砾石基础。施工过程中，首先选择合格的复合土工膜生产厂家，并对到货产品进行检测；二是充分利用当地材料，节约了成本，又满足了设计对库盘的技术要求，取得了较好的经济效益和社会效益。现在总结本工程施工经验的基础上形成此工法。
2.工法特点
2.1采用配套的机械化施工配合人工作业，可操作性强，操作方便。
2.2工程进度快，效率高，有利于环境保护。
2.3施工后沉降量小、均匀、工程质量有保证。
2.4充分利用当地材料，能够满足设计及施工规范要求。
3.适用范围
适用于天然砂砾资源丰富修建水库工程的施工。也可供其它有库盘防渗要求的土石坝工程施工参考。
4.工艺原理
库盘预留开挖料作为防渗盖重料被重新利用，预留50cm厚暂不开挖。库盘防渗结构施工采用“条带法”施工。在满足设计对库盘质量及施工规范的要求前提下，采用机械化、人工配合联合作业的原则，合理布置工作面，合理规划施工道路；施工中抓好条带开挖碾压、复合土工膜铺设焊接、保护层及盖重的摊铺环节的配合；作业面分区、各区按“条带法”施工，提高工作效率，保证施工顺利进行。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
库盘施工工艺流程：测量放线→基础施工（开挖、洒水、碾压、验收）→支持层施工（摊铺、平整、洒水、碾压、验收）→一布一膜施工（铺设、外观检测、布缝合、膜焊接、检测验收）→一布施工（铺设、缝合、检查验收）→保护层施工（摊铺、整平）→盖重料施工（摊铺、整平验收）。
5.2操作要点
5.2.1施工准备
（1）技术准备：根据设计图纸，结合施工现场，编制施工组织方案，分析关键工序，确定阶段工作重点，绘制施工平面图，并进行施工技术交底。
（2）施工技能培训：在复合土工膜施工前，委托厂家专业工程师对施工人员进行上岗前的技术、技能培训，并进行实际操作训练。培训合格者，才能上岗施工。
（3）施工分区分段：根据库盘上坝料开挖施工进度，按土方调配方案的实施，将库盘分区开挖；大坝分区分段填筑，形成多个工作面同时进行施工。
（4）施工道路：为配合坝体坡面结构物的施工，库盘施工时先预留20m平台中的9m不予铺设，做为环库盘的交通道路，随着库盘结构由低坝区向高坝区的推进完成，逐步将预留平台部分施工完成，最后退出库盘从低坝区修筑临时道路出库盘。
交通道路占用的施工部位，最后进行土工膜的铺设，无法利用机械施工的部位，采用人工进行施工。
（5）施工用水、电：现场设一座500t施工用水蓄水池，采用水车拉运。施工部位使用采用柴油发电机组。
（6）施工用材料：落实各种材料料来源并进行检测。
（7）施工工艺试验：在复合土工膜施工前，首先进行生产性试验，采用人工铺设，现场拼焊，土工膜连接采用热焊拼接，并取得施工工艺和参数。
砂土支持层的工艺试验，用从砂土料场采集到的施工样品，在试验室进行相应的试验，取得相应参数，保证施工现场砂土支持层的压实度不小于0.96（或相对密度不小于0.75）
5.2.2测量放线
本工程施工项目测量工作主要为坝坡面的坡度和高程控制。测量放线是工程施工质量好坏的关键工作，也是施工前与施工过程中的必要工作。
（1）根据设计图纸提供的测量基准点，复核其资料和数据的准确性。
（2）以测量基准点（线）为基准，按工程特点设置转点及加密点。
（3）放样工作开始之前应详细查阅相关结构图、平面图，收集施工区平面与高程控制成果，了解设计要求与现场施工需要。
（4）在库盘缓坡段或转弯位置须加密测量点，坡面控制采用拉线绳。
（5）在测量实施中，要重点控制基面高程、复合土工膜的边线。
5.2.3基础开挖、处理
按“条带法”施工。根据测量控制点线，采用推土机推掉4m宽、50cm深的砂砾料，暂时于不铺设土工膜的部位；然后由推土机平整，平整后进行洒水，振动碾按坝基的施工方法进行碾压，碾压完成后进行基础干密度检测，碾压后的的干密度不小于天然干密度的1.05倍。后续条带基础施工反复这道工序。
5.2.4支持层砂土垫层
由装载机从砂土料堆将料运到该部位，然后推土机进行整平，整平后洒水、碾压；碾压完成后按规定进行进行检测，检测压实度不小于0.96（或相对密度不小于0.75）。后续条带基础施工反复这道工序。
5.2.5一布一膜施工
（1）施工程序
复合土工膜施工程序为：垫层验收→复合土工膜铺设→底层土工布缝合→土工膜焊接→土工膜焊缝检测→整体检查→上层土工布缝合→土工膜验收。
（2）操作要点
1）垫层验收：铺设面要求基体平整，不能凹凸不平等。不能有尖锐物、石块、铁丝、木棒等。
2）一布一膜：库盘土工膜铺设采用由低到高，土工膜长幅垂直水流方向铺设。铺设时复合土工膜两侧放置人行木板，并注意张驰适度，要求复合土工膜与垫层结合面务必吻合平整避免人为和施工机械的损伤。
3）底层土工布缝合：将需要焊接的土工膜向两侧翻叠（宽度约20cm），之后将底层土工布铺平、搭接、对齐，最后进行缝合。土工布缝合采用手提缝纫机，用高强维涤纶丝线。缝合时针距控制在6mm左右，连接面要求松紧适度，自然平顺，确保土工膜与土工布联合受力。
4）土工膜焊接
①先铺第一幅土工膜，再铺第二幅土工膜，并使之搭接10cm；之后调整两幅土工膜，保证其搭接对齐、平整；再将将需焊接的边向两侧翻叠（宽度约20cm），接着进行底层土工布缝合，之后将两二幅土工膜搭接铺好，调整两幅膜焊接边缘走向，保持约有10cm搭接，以利焊接机运行。对边不齐的需进行修剪，膜有褶皱处需展平，以免影响焊接质量。
②土工膜焊接采用热合爬行机进行焊接，滚压塑膜，焊接形式采用双焊缝搭焊，焊成两条粗约为10mm的焊线，两线净距6cm左右。
③焊机操作人员应严格按照确定的施工参数进行焊接，并随时观察焊接质量，根据环境温度的变化调整焊接温度和行走速度，但是，调整后的调整焊接温度和行走速度要在试验确定的参数变化的范围之内，一般温度调到250～300℃，速度1～2m/min（具体参数现场试验确定）。
④现场连接复合土工膜时，用干净棉布擦拭焊缝搭接处，做到无水、无尘、无垢；土工膜平行对齐，适量搭接，做小样焊接试验；焊缝不被撕拉破坏、母材被撕裂认为合格；现场撕拉试验合格后，用已调节好的工作状态的设备逐幅进行正式焊接；
5）土工膜检测：土工膜焊接完成后，立即对焊缝进行检查验收，方法采用目测法和充气法。
①目测法
土工膜焊接完成后，随即进行外观检查，观察有无漏接，接缝是否无烫损、无褶皱，是否拼接均匀，两条焊缝是否清晰、透明，无夹渣、气泡、熔点或焊缝跑边等现象。如有漏焊、熔点等现象，立即采用热风枪进行补焊。
②充气法
将待测段两条焊缝两端封死，插入气针，充气至0.10Mpa（0.05Mpa～0.03Mpa），静观0.5min，观察真空表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应及时修补。
③抽样检测
施工每约1000m2取一试件，做拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。
6）修补：土工膜检测过程中，如果发现有如有漏焊、熔点、漏气等现象，必须用热风枪按施工工艺进行补焊处理。
7）复检：土工膜修补完成后，要重新按照上述土工膜检测方法进行复检。
5.2.6上层土工布缝合
土工膜焊接检测合格后。上层土工布缝合采用手提缝纫机封，用高强维涤纶丝线。缝合时针距控制在6mm左右，连接面要求松紧适度，自然平顺，确保土工膜与土工布联合受力。
5.2.7复合土工膜伸缩节施工
复合土工膜施工完成3～4幅后，即可进行先前施工1～2幅的复合土工膜伸缩节施工。
（1）伸缩节施工前，不能进行保护层施工。
（2）伸缩节施工时，首先按照设计图纸中伸缩节的形状、尺寸进行折叠。
（3）伸缩节施工完成后，立即进行定型、压盖和锚固施工。
5.2.8保护层砂土垫层
保护层砂土由装载机从砂土料堆将料运到已检测合格的土工膜上，然后由人工进行摊铺、整平。为保证摊铺时不损坏土工膜，人工使用的工具尽量采用木制或橡胶制品制备的工具，摊铺时在土工膜上不均匀的布置标尺。
5.2.9盖重料
按“条带法”施工。当第一幅土工膜保护层砂土施工完成后，用反铲从第二幅未挖的基础上开始开挖并同时向第一幅的保护层上较均匀的洒铺盖重料，人工配合捡出大于15cm的卵石，，捡出的卵石集中堆放。施工中要严格控制反铲的斗齿不要触及砂土保护层。
6.材料及机具
主要机械及设备配置有：载重汽车，推土机，液压反铲，振动碾，装载机，洒水车，柴油发电机组，焊接热合爬行机，手持式热风机，手提缝纫机，测量仪器，气密性检测仪等。
7.质量控制
7.1严格按照有关规范及相关标准要求施工。
7.2落实“三检制”，健全各工序自检、互检、交接检工作，做到在自检合格后，再递交上一级质检单位验收的质量管理制度。
7.3土工膜铺设
（1）严格按工艺流程施工，采取边开挖、边碾压、边铺垫层（碾压）、边铺复合土工膜、边防护、边铺保护层和盖重料的区段循环作业；
（2）复合土工膜铺设时，膜与膜之间及膜与基面之间要贴附适当但不宜将膜拉得过紧，一般要略松一点，但不能在膜底留有气泡。因为土工膜比较薄且很轻，铺好以后在未铺好保护层以前，极易被风吹动，所以一次铺膜面积不宜过大，最好边铺膜边盖保护层砂石料。若发现土工膜的刺破或撕破之处，一定要用三倍于破损面积的土工膜胶粘贴补好。
（3）施工人员均应穿平底布鞋或软胶底鞋进行铺设，严禁穿钉鞋以防踩坏土工膜。人工圈起不覆盖部位时要均匀圈起，形成圆柱形状。
7.4接缝
（1）复合土工膜的接缝处理是施工的关键程序，直接影响工程运行寿命，据质量检测表明，采用热焊方法比较理想。
（2）土工膜最好沿一定方向铺设，铺设时要调整好每个单元土工膜走向，以便于两个单元土工膜的焊接。
（3）土工膜铺设后，要用砂袋压住，以防风动，边缘接缝处要求不能有污物、水分、尘土等。
（4）土工膜施工中特别要注意做到铺设不宜过紧、不得打皱、拼接要牢固。要严格按技术规范施工，把好准备、铺设、拼接、检验和回填等五道质量关。
7.5土工膜雨季施工
土工膜雨季应停止施工，雨停止之后重新施工时应将焊缝位置的雨水擦干净，并经有关单位人员确认后方可进行焊接施工。
8.安全措施
建立项目安全保证体系，设专职安全员，进行经常性安全教育，加强安全意识，严守操作规程，进行班前安全交底。
8.1机械施工安全预防措施
机械操作人员，必须严格按操作规程进行操作。挖掘机、推土机、装载机等应配置指挥员、信号员，禁止操作速度过快、作业动作幅度过大，操作员对作业前进方向全方位加以注意，特别是回转半径内应无人走动。
8.2施工临时用电安全预防措施
施工配电箱和开关箱，设防雨防尘设施并做接地保护。
9.环保措施
9.1、建立环境保护自我保证体系
项目部成立项目经理领导，施工员、安全员参加的环境自我保证体系。
9.2、防止污染措施
（1）垃圾处理
施工过程中应采取措施，尽量减少建筑垃圾的产生，并将处理后可回收资源重新用于生产。
（2）防尘、降尘、控制扬尘
对施工道路采用人工洒水降尘。各种施工用的燃料、油料、化学品做到严格管理；并防止在雨季或暴雨将物料随雨水径流排入地表及附近水域造成污染。
10.效益分析
10.1充分利用当地天然材料，能适应不同的地质条件；优化盖重料的设计，可大大降低施工成本。
10.2合理规划工作面，做好各工序的衔接，设备调度安排得当，不会造成窝工浪费，工作率高。
10.3采用该施工工法，具有显著的社会、经济效益和广泛的推广应用价值。
11.应用实例
2016年，在新疆修建一抗旱应急水源工程。水库沿左岸山体布置，以不挖山体为原则，四面围坝形成长方形状库区。水库总库容102万m3，坝长1777m，最大坝高20m，坝体及库盘均采用复合土工膜进行防渗，库盘防渗结构面积7.8万m2。
2017年，在新疆修建一座沉沙调节池是一个四面围水、就地取材填筑成的一座注入式水库工程。水库大坝设计库容809万m3，坝线全长3.78km，设计坝顶高程1493.8m，最大坝高15.2m，坝体及库盘均采用复合土工膜进行防渗，库盘防渗结构面积98万m2。
通过该工法的应用，在这两个项目实现了高效、安全、环保、可靠的质量和工期目标，得到了业主和监理的好评。