浅析大体积调蓄水池池底防渗施工技术

2022-07-08娄岩

陕西水利 2022年6期

关键词：细砂粉土无纺布

娄岩

（北京市南水北调环线管理处,北京 100176）

1 工程概况

北京市南水北调配套工程东干渠亦庄调节池扩建工程位于北京市大兴区亦庄镇,承担第十水厂和亦庄水厂的水源切换任务。调节池总调节容积260 万m3,蓄水面积41 hm2,占地面积75 hm2。

主要建筑物包括调节池池体、进水管线、进水口、亦庄水厂取水口、退水溢流管等。工程等别为I 等。主要建筑物为1 级,次要建筑物为3 级,临时建筑物为5 级,设计地震烈度为8 度。

2 设计参数

亦庄调节池扩建工程调节池池底高程为26.30 m,最高水位32.50 m,正常运行水位31.90 m,最低运行水位26.80 m,正常水深5.6 m。调节池断面型式为复式结构,池底采用生态联锁板护砌,以方便运行期检修清淤。护底下为防渗结构,防渗体为土工膜与改性砂质粉土相结合的复合防渗（以下简称复合防渗）,由下至上为改性砂质粉土厚1000 mm、长丝无纺布（300 g）、土工膜（厚1.0 mm）、长丝无纺布（300 g）、中细砂垫层厚800 mm、生态联锁板厚100 mm。

图1 工程平面图

护坡主要断面为混凝土挡墙,墙顶高程31.40 m,墙顶设置宽度3 m～8 m 浅水湾平台,然后采用1∶3～1∶8 土坡至池顶高程33.50 m；周边设70 m 绿化隔离带和5 m～6 m 宽混凝土环湖路。

3 工艺流程

本工程调节池池底防渗为42.72 万m2,主要施工内容包括：池区土方开挖、围封回填、改性砂质粉土防渗层、土工布铺设、HDPE 膜铺设、原土回填、生态连锁砌块安装。

调节池池底防渗施工工序如下：

基底处理→1 m 厚改性砂质粉土防渗层摊铺碾压→底层长丝无纺土工布铺设→HDPE 膜铺设焊接→上层长丝无纺土工布铺设→0.8 m 厚中细砂保护层摊铺碾压→护底生态联锁砌块铺砌

图2 池区防渗断面图

4 施工技术

4.1 基底处理

调节池池底防渗施工需土方开挖,机械开挖至距基底高程20 cm 时,为避免扰动原基采用人工清基。开完至设计高程后,经推土机整平,控制高程高于设计开挖底高程50 mm左右,使用22 T 振动碾碾压,压实后无粘性土相对密度不低于0.65,粘性土压实度不低于94%,地基承载力不小于120 kPa。

根据设计要求,部分区域需采用改性中细砂回填,待改性中细砂回填至调节池池底防渗施工高程后,进行压实度检验,地基承载力不小于200 kPa。

4.2 土料防渗层施工

4.2.1改性砂质粉土拌和

本工程改性土拌和采用厂拌法。用于拌制改性土的土料为本工程开挖土方中经检测合格的砂质粉土,采用WCB800型改性土拌合系统将砂质粉土与42.5 硅酸盐水泥拌合均匀,不合格的改性土半制品不得用于工程填筑施工。拌合完成的改性土,及时运至摊铺现场,以保证改性土的性能。改性土采用密封自卸车运输至填筑工作面,防止遗撒、扬尘,并减少运输环节含水量损失。

4.2.2改性砂质粉土填筑

改性土填筑由基坑最低处开始填筑,由低到高分层分区域水平铺筑、整平、碾压施工。改性土的铺设在基础处理达到设计要求的压实度后进行。拌合合格的改性土料用自卸汽车运输至填筑作业面,采用“进占法”进行卸料,用推土机将土料推平,推平厚度保持在碾压试验确定的虚铺厚度（±2 cm）。

4.2.3碾压

为保证改性土的性能, 填筑完一个碾压区域后, 立即进行碾压。碾压采用22 t 平面振动碾碾压, 碾压速度控制在2 km/h 范围内,采用前进振动后退静压的碾压方式。具体碾压方法及各项碾压参数均按照碾压试验所得参数控制。碾压层间需根据天气和层面干燥情况,洒水湿润。碾压作业要做到无偏压、无死角、无松散等现象。

易漏压或机械碾压不到的区域,由人工采用蛙夯或冲击夯等小型设备夯实,夯迹双向套压,夯压夯1/3,行压行1/3,夯夯相连,不漏夯。碾压结束后,用环刀法取样检测压实度,符合设计要求后方可进行下一层的填筑。

4.3 土工膜布敷设

4.3.1无纺布铺设

无纺布铺设前,人工清理、拣出铺设面上一切树根、杂草和尖石,保证铺设垫层面平整,不允许出现突起或凹陷的部位,碾压密实；基础通过验收合格后,方可进行无纺布铺设。每捆无纺布采用装载机配合人工运至铺设现场,采用人工滚铺,布面要平整,并适当留有变形余量。本工程无纺布采用手提式缝纫机进行缝合拼接。缝合的宽度为不小于100 mm,自然搭接宽度不小于200 mm。缝合后应检查无纺布是否铺设平整,是否存在缺陷。验收合格后,用沙袋临时锚固压实。下层的无纺布铺设面积以满足第二天HDPE 膜敷设的要求即可,不得过大面积的铺设。下层无纺布的铺设进度应与上层HDPE 膜及无纺布的铺设相结合,以保证施工工期及质量。

4.3.2HDPE 膜铺设

HDPE 膜进场后,随机抽取HDPE 膜对其性能指标委托相关有资质的检测机构进行复检,复检结果合格后方可在工程中使用。下层无纺布验收合格后,方可进行HDPE 膜的铺设。每捆膜布采用装载机配合人工运至铺设现场。而后由人工抬至铺设线并将膜布铺展开,施工中保证铺设平顺,无破损。膜布与调节池挡墙锚固连接前,在距离挡墙底板200 mm处挖设一条300 mm×300 mm 的锚固沟。

第一幅膜布铺设完毕后,人工将第二幅膜布运至第一幅膜布的旁边,沿第一幅铺设开的膜布将第二幅膜布铺开,使两幅膜布的端头错开50 cm 以上,避免端头搭接时形成十字接头。再使HDPE 膜搭接,调整两幅膜布焊接边缘走向,使之搭接10 cm。而后在膜布上用沙袋临时锚固压实,防止膜布被风吹起或人为移动影响搭接尺寸。

4.3.3HDPE 膜焊接

（1）焊接参数设定。进行膜布施工焊接前需进行试焊：试焊在提供的防渗材料样品上进行,样品长0.9 m,宽0.3 m,每天早、中开工前分别做一次试焊。试样用拉力机,进行现场撕拉检测试验,焊缝不被撕拉破坏为合格。确保焊接性能,焊接方法,焊接温度等外界条件无误后,征得监理同意下用已调节好工作状态的热楔焊机逐幅进行正式焊接。试焊过程中试焊及其测试结果应记录。试验性焊接在与生产性焊接相同的膜面和环境条件下进行,也就是HDPE 膜施工现场进行试验性焊接。试验性焊接完成后,割下3 块2.5 cm 宽的试块,测试撕裂强度和焊接抗剪强度。

（2）焊接工艺要求。HDPE 膜每一幅长60 m,宽7 m。防渗材料与基础及支持层之间压平贴紧,避免架空,清除气泡,以保证质量。并根据施工气温进行试焊,确定行走速度和施焊温度。防渗材料与基础及支持层之间压平贴紧,避免架空,清除气泡,以保证质量。并根据施工气温进行试焊,确定行走速度和施焊温度。拼接焊缝两条,每条宽10 mm,两条焊缝间留有10 mm 的空腔,用此空腔检查其焊缝质量。

每天焊接开始时,必须在现场先试焊一条0.9 mm×0.3 mm的试样,搭接宽度不小于10 cm,并用拉力机现场进行剥离和剪切试验,试样合格后,便可用当时调整好的速度、压力、温度进行正式焊接。试样上需标明日期、时刻、环境温度。挤压焊接机在焊接过程中,经常检查枪头的滑块,磨损较严重时应及时更换滑块,以免损伤膜面。

4.3.4HDPE 膜锚固

本工程HEPE 膜与调节池挡墙基础锚固的方法采用膨胀螺栓锚固。HDPE 膜与调节池挡墙基础锚固时,采用膨胀螺栓、橡胶垫片和钢板压条锚固,并结合二期混凝土压紧的方式。膨胀螺栓采用直径12 mm 长300 mm,橡胶垫片采用宽100 mm厚6 mm,钢板压条采用宽60 mm 厚5 mm。锚固示意见图3。

图3 调节池挡墙底部与HOPE 膜锚固示意图

4.4 中细砂保护层摊铺

HDPE 膜验收合格后, 上层土工布铺设完成后, 进行80 cm 厚的中细砂保护层的摊铺,压实度≥0.6。膜上覆盖层回填优先选用开挖料中的中细砂、粉细砂,储量不够时可采用开挖料中的砂质粉土,回填料不含有任何使土工膜破损的尖锐物体或杂物。

覆土使用自卸汽车采用进占法卸料,采用小型机械进行摊铺。分两层,每层45 cm 进行摊铺碾压,中细砂保护层无粘性土相对密度不低于0.60,粘性土压实度不小于90%。所有的机械设备不能在膜上行走,避免损伤膜布。

4.5 生态联锁砌块护底施工

中细砂保护层施工完毕后,采用混凝土强度等级C15 的生态联锁砌块（500 mm×400 mm×100 mm）进行调节池的护底施工,生态联锁砌块采用无砂混凝土预制加工而成。

4.6 岸坡防渗

待挡墙后背回填到设计图纸要求后,进行岸坡防渗施工,防渗膜布垂直于挡墙方向铺设。HDPE 膜与调节池挡墙基础锚固时,采用膨胀螺栓、橡胶垫片和钢板压条锚固,并结合二期混凝土压紧的方式。膨胀螺栓采用直径12 mm 长300 mm,橡胶垫片采用宽100 mm 厚6 mm,钢板压条采用宽60 mm 厚5 mm。首先在坡顶开挖一条横截面为400 mm×400 mm 的锚固沟,HDPE 膜和无纺布在槽内作“U”型折皱,回填土夯实,然后沿垂直于挡墙方向铺设至混凝土挡墙处,用螺栓锚固连接。

5 工程效果

本工程完工且设计蓄水的所有分部工程验收合格后,首先进行蓄水安全鉴定,蓄水安全鉴定具备下闸蓄水条件后,进行池区蓄水试验,本工程设计全池蓄水试验设计允许渗漏量为：实测稳定的渗漏系数连续14 天以上,要求土工膜防渗区渗漏量≤5 mm/d。试验过程中同时观测降水量和蒸发量。最终试验数据表明,本工程蓄水试验期间连续14 天日均渗水高度为2.5 mm 左右,日均渗水量约为1000 m3,监测结果满足日渗水高度不超过5 mm 的设计要求。