一种复合土工膜心墙套膜法连接结构及施工方法
阅读说明：本技术 一种复合土工膜心墙套膜法连接结构及施工方法 (Composite geomembrane core wall sleeve membrane method connecting structure and construction method ) 是由 王永明 崔恩豪 任金明 梁现培 胡小禹 邹任芯 蔡建国 于 2020-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种复合土工膜心墙套膜法连接结构及施工方法,包括坝体、混凝土趾板以及嵌设于坝体内部的复合土工膜心墙,其特征在于：所述混凝土趾板沿土工膜锚固轨迹线方向开设有趾板槽,该趾板槽内锚固有多个间隔布置的螺杆,位于所述趾板槽内的螺杆顶部依次穿入有SR找平层、“之”字型预制套膜、SR防渗盖片、扁钢盖板、弹簧垫圈以及螺帽,并在所述趾板槽内密实填充有混凝土保护层,所述预制套膜的引出部分与所述复合土工膜心墙的底部固定连接。本发明的连接结构施工方便、结构简单、型式可靠,同时通过采用SR底胶等弹性高分子材料找平、封边、螺杆预紧锚固等措施提高复合土工膜与岸边趾板连接的可靠性。(The invention discloses a composite geomembrane core wall sleeve membrane method connecting structure and a construction method, which comprises a dam body, concrete toe boards and a composite geomembrane core wall embedded in the dam body, and is characterized in that: the concrete toe board is provided with a toe board groove along the geomembrane anchoring track line direction, a plurality of screw rods arranged at intervals are anchored in the toe board groove, an SR leveling layer, a zigzag prefabricated covering film, an SR anti-seepage cover plate, a flat steel cover plate, a spring washer and a screw cap are sequentially penetrated into the top of each screw rod positioned in the toe board groove, a concrete protective layer is densely filled in the toe board groove, and the leading-out part of the prefabricated covering film is fixedly connected with the bottom of the composite geomembrane core wall. The connection structure is convenient to construct, simple in structure and reliable in type, and meanwhile, the connection reliability of the composite geomembrane and the shore toe boards is improved by adopting measures of leveling by elastic high polymer materials such as SR primer and the like, edge sealing, screw pre-tightening anchoring and the like.)
技术领域
本发明涉及水电水利工程领域，具体涉及一种复合土工膜心墙套膜法连接结构及施工方法。
背景技术
随着我国西部大开发战略的实施，土石围堰高度及规模逐年加大，由于施工便利性及经济性，不少围堰采用心墙式复合土工膜防渗的型式，通常采用防渗墙上接复合土工膜心墙的防渗型式。高土石围堰技术难度也随围堰规模增加而提升，在复合土工膜与岸边趾板连接处，为防止复合土工膜发生应变集中破坏，复合土工膜常采用“之”字型转折向上铺设布置，“之”字型每层折叠高度1m左右。在复合土工膜与岸边趾板连接处涉及到土工膜向上、下游两个方向的翻折，同时还涉及复合土工膜心墙平面与趾板平面两个相互垂直(或接近垂直)平面固定的协调过渡问题。复合土工膜心墙与趾板的交线锚固无可避免的存在“阳角”和“阴角”的固定与翻折，不少工程在“阳角”与“阴角”的转折部位采用“剪开”的方式进行固定，导致破坏了复合土工膜防渗体系的完整性而漏水严重。
基于上述情况，本发明提出了一种复合土工膜心墙套膜法连接结构及施工方法，可有效解决以上问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合土工膜心墙套膜法连接结构及施工方法，以解决分层填筑堰体(或坝体)“之”字型复合土工膜心墙与趾板连接的难题，避免复合土工膜与趾板接头处漏水等工程问题。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一方面，本发明提供一种复合土工膜心墙套膜法连接结构，包括堰体或坝体、混凝土趾板以及嵌设于堰体或坝体内部的复合土工膜心墙，所述混凝土趾板沿土工膜锚固轨迹线方向开设有趾板槽，该趾板槽内锚固有多个间隔布置的螺杆，位于所述趾板槽内的螺杆顶部依次穿入有SR找平层、“之”字型预制套膜、SR防渗盖片、扁钢盖板、弹簧垫圈以及螺帽，并在所述趾板槽内密实填充有混凝土保护层，所述预制套膜的引出部分与所述复合土工膜心墙的底部固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述扁钢盖板由多节扁钢组成，每节扁钢盖板的长度与预制套膜的翻折长度相适应。
作为本发明的一种优选技术方案，每节扁钢盖板上均匀或非均匀开孔，每节扁钢盖板两端进行倒圆，避免尖角刺破预制套膜。
作为本发明的一种优选技术方案，所述预制套膜的引出部分置于背水侧。
作为本发明的一种优选技术方案，所述预制套膜由光面土工膜制成。
另一方面，本发明还提供一种复合土工膜心墙套膜法连接结构的施工方法，采用钢模架预制好如前所述的“之”字型预制套膜，作为与所述混凝土趾板的交线锚固连接部分，所述施工方法包括如下步骤：
S1、锚固螺杆的埋设：在趾板槽内按设计的土工膜锚固轨迹线进行划定位线，采用钻机钻设间隔布置的螺杆孔，钻孔经冲洗后，在孔内填充锚固剂，插入螺杆；
S2、预制套膜的锚固与封边：对土工膜锚固轨迹中心线两侧混凝土表面处理平整，涂刷SR底胶两道、铺设SR找平层、在SR找平层上再涂刷底胶两道；将预制好的预制套膜按螺杆间距打孔，将打好孔的预制套膜穿入螺杆中，将SR防渗盖片覆盖于预制套膜之上，将扁钢盖板压置于SR防渗盖片之上，再在SR防渗盖片之上放入弹簧垫圈，通过扭力扳手扭入螺帽；
S3、预制套膜与复合土工膜心墙的连接：采用自动爬焊机将复合土工膜心墙与已锚固好的预制套膜进行热楔式焊接；
S4、趾板槽填平：在趾板槽顶部喷混凝土保护层，并与混凝土趾板顶面齐平；
S5、砂石垫层的填筑铺设：采用人工对铺膜基底层的砂石垫层进行整修平整并使之成型，并用平板振动器振打坡面及坡顶，使坡面平整密实，形体稳定；
S6、复合土工膜心墙的铺设：铺设过程中采用人工左右翻折，并应尽量松驰，大面焊接采用热楔式爬行焊接进行焊接，T形结点补强焊接及个别区域可采用挤压式热焊接进行焊接；
S7、复合土工膜心墙两侧填料的进一步压实：采用振动装置将复合土工膜心墙两侧的砂石垫层、过渡层、石渣层压实至设计的孔隙率。
作为本发明的一种优选技术方案，所述SR找平层及配套底胶为高分子类防渗材料，沥青类等找平、防渗材料可起到同样作用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述钢模架包括趾板侧模架和心墙侧模架，为制作套膜提供两个相互垂直的工作台面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述趾板侧钢模架由顶部内弧度控制板一、中部弦杆一、下部连接板一组成，在长度方向至少延长2个翻折长度，阴角部位进行倒圆。
作为本发明的一种优选技术方案，所述心墙侧钢模架由顶部弧度控制板二、中部弦杆二、下部连接板二、膜连接制作压板组成，在长度方向上尽量延伸，长度方向至少延长2个翻折长度，阴、阳角部位进行倒圆。
作为本发明的一种优选技术方案，所述预制套膜采用光面土工膜按照趾板侧钢模架、心墙侧钢模架下料、裁剪，将裁剪好的土工膜料固定在模架上，利用挤出式塑料焊枪沿两个不同平面的交线将趾板侧、心墙侧光面土工膜焊接为一体。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明通过模具钢模架预制好“之”字型预制套膜，该“之”型预制套膜具备复合土工膜心墙与趾板两个垂直平面的锚固及转换作用，同时兼具向上、下游“之”字型转向作用而无需在“阳角”和“阴角”剪开。从根本上解决复合土工膜心墙与趾板锚固施工难度大、施工质量差、与周边垫层协调处理要求高等难题。
附图说明
图1是本发明的钢模架三维示意图；
图2是本发明的趾板处钢板垫片布置展示图；
图3是本发明的趾板与土工膜锚固连接剖视图；
图4是本发明的复合土工膜心墙两侧填筑料布置图。
附图标记：1、趾板侧模架；2、心墙侧模架；3、预制套膜；4、混凝土趾板；5、螺杆；6、扁钢盖板；7、SR找平层；8、SR防渗盖片；9、弹簧垫圈；10、螺帽；11、砂石垫层；12、复合土工膜心墙；13、混凝土保护层；14、过渡层；15、石渣层；1-1、控制板一；1-2、弦杆一；1-3、连接板一；2-1、控制板二；2-2、弦杆二；2-3、连接板二；2-4、压板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1至4所示，本实施例为一种复合土工膜心墙套膜法连接结构及施工方法，主要适用于水电水利工程中采用复合土工膜防渗的高土石围堰、土石坝、堤防等类似工程。
所述一种复合土工膜心墙套膜法连接结构，包括坝体、混凝土趾板4以及嵌设于坝体内部的复合土工膜心墙12，所述混凝土趾板4沿土工膜锚固轨迹线方向开设有趾板槽，该趾板槽内锚固有多个间隔布置的螺杆5，位于所述趾板槽内的螺杆5顶部依次穿入有SR找平层7、“之”字型预制套膜3、SR防渗盖片8、扁钢盖板6、弹簧垫圈9以及螺帽10，并在所述趾板槽内密实填充有混凝土保护层13，所述预制套膜3的引出部分与所述复合土工膜心墙12的底部固定连接。
本实施例的施工方法包括的步骤如下：
a、钢模架制作：钢模架分为趾板侧模架1(或称下模架)和心墙侧模架2(或称上模架)，为制作预制套膜3提供两个相互垂直的工作台面。上、下模架采用厚度为8mm、规格为Q235B规格的扁钢制作。上模架1高1m，由顶部内弧度(控制阴角)控制板一1-1、中部弦杆一1-2、下部连接板一1-3组成，在长度方向至少延长2个翻折长度。下模架2高50cm，由顶部弧度控制板二2-1(控制阴、阳角)、中部弦杆二2-2、下部连接板二2-3、膜连接制作压板2-4组成，下模架宽20cm，在长度方向上尽量延伸，长度方向至少延长2个翻折长度。钢模架常采用折叠坡比为1:1.6，“之”字形每层折叠高度1m，内角角度为69.88度等为常用几何参数，阴、阳角部位进行倒圆。
b、“之”字型预制套膜3的制作：采用比引出后待焊接的大面积土工膜厚0.5mm的光面土工膜制作“之”字型预制套膜3。将光面土工膜按照上、下模架的形状分别按趾板侧、心墙侧进行下料、裁剪；将裁剪好的土工膜料固定在模架上，采用挤出式塑料焊枪将隶属两个不同平面的趾板侧、心墙侧焊接在一起；对挤出式塑料焊枪焊接后的焊缝强度进行测试，保证其强度不低于光面土工膜母材强度。预制套膜3的制作长度范围依据模具的大小、施工便利性进行确定，一般可每3个填筑翻折层制作一次。
c、扁钢盖板6的制作：按设计的土工膜锚固轨迹线进行扁钢盖板6的制作，扁钢盖板6采用扁钢，扁钢尺寸宽150mm，厚6mm，材质为Q235B；扁钢盖板6的每节的长度跟预制套膜3的翻折长度相适应，每节扁钢盖板6均匀开6个孔，孔径16mm；扁钢盖板6两端进行倒圆，避免尖角刺破土工膜。
d、趾板上锚固螺杆5(优选为镀锌螺杆)的埋设：在混凝土趾板4按设计的土工膜锚固轨迹线进行划定位线，采用DDEC-1等型钻机钻设M16螺杆孔，成孔孔径18mm，孔深130mm。钻孔经冲洗后，在孔内填充锚固剂，插入M16×190镀锌螺杆5，锚固深度125mm。
e、预制套膜3的锚固与封边：对混凝土趾板4土工膜锚固轨迹中心线两侧各20cm范围内混凝土表面处理平整，涂刷底宽为24cm宽SR底胶两道、铺设5mm厚SR找平层7、在SR找平层7上再涂刷24cm宽底胶两道；将预制好的预制套膜3按螺杆间距打孔，孔径16mm，将打好孔的预制套膜3穿入螺杆5中；将SR防渗盖片8覆盖于预制套膜3之上，SR防渗盖片8宽45cm，厚6mm；将扁钢盖板6压置于SR防渗盖片8之上，再在SR防渗盖片8之上放入弹簧垫圈9，通过扭力扳手扭入螺帽10，紧固力矩为100N·m。其中，SR找平层及配套底胶为高分子类防渗材料，沥青类等找平、防渗材料可起到同样的作用，也属于该发明保护范围。
f、预制套膜3的引出部分与围堰堰体大面积土工膜的合并焊接：堰体(或坝体)复合土工膜心墙12大面焊接采用热楔式爬焊机进行焊接，采用自动爬焊机将大面积复合土工膜心墙12与两岸已锚固好的预制套膜3进行热楔式焊接。光面膜(膜布分离)部位，在土工膜连接完成后立即粘贴土工布，以防土工膜破坏。
g、趾板槽顶部喷射混凝土保护层：趾板槽顶部喷混凝土保护层13厚40cm，分两层喷射。喷射混凝土之前采用木模板对周边土工膜进行保护，以防喷射料破坏土工膜。
h、砂石垫层料的填筑铺设：采用人工对铺膜基底层的砂石垫层11进行整修平整并使之成型，并用平板振动器振打坡面及坡顶，使坡面平整密实，形体稳定，复合土工膜两侧砂石料垫层碾压层厚为50cm。
i、大面积心墙复合土工膜的铺设：将大面积的复合土工膜心墙12铺设在碾压后的砂石垫层11上，铺设过程中采用人工左右翻折，并应尽量松驰，大面焊接采用热楔式爬行焊接进行焊接，T形结点补强焊接及个别区域可采用挤压式热焊接进行焊接。复合土工膜的“之”字形心墙每碾压两层翻折一次，焊接完成后通长翻折。
j、复合土工膜两侧填料的进一步压实：采用小型振动碾、平板振动器、振动碾等将复合土工膜心墙两侧的砂石垫层11、过渡层14、石渣层15压实至设计的孔隙率。
本发明提供一种施工方便、结构简单、型式可靠的复合土工膜心墙与趾板的连接结构及施工方法，同时通过采用SR底胶等弹性高分子材料找平、封边、螺杆预紧锚固等措施提高复合土工膜与岸边趾板连接的可靠性。通过预制套膜解决趾板平面和心墙平面两个相互垂直(或接近垂直)平面固定的协调过渡问题。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种复合土工膜心墙套膜法连接结构，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
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