垂直鋪塑技術(shù)在駱南中運(yùn)河治理中的應(yīng)用

李彥德，魏 亞

（棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)水務(wù)局，山東 棗莊 277400）

駱馬湖以南中運(yùn)河位于江蘇省淮安市淮陰區(qū)和宿遷市泗陽(yáng)縣、宿城區(qū)、宿豫區(qū)境內(nèi)，南起楊莊閘，北至皂河閘，全長(zhǎng)111.2 km。其中，南水北調(diào)東線第一期工程駱馬湖以南中運(yùn)河設(shè)計(jì)輸水規(guī)模為230～175 m3/s，泗陽(yáng)站、劉老澗站、皂河站設(shè)計(jì)抽水分別為230、230、175 m3/s，在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上分別需增加70、80、75 m3/s抽水規(guī)模。南水北調(diào)東線一期工程完成后，沿線水情的變化將對(duì)沿線堤防帶來(lái)一些不利影響，部分堤段堤身單薄，砂性土交錯(cuò)，具有微～強(qiáng)透水性，屬險(xiǎn)工段。

險(xiǎn)工段堤防需進(jìn)行防滲處理的堤段共7段，各工程段堤身堆土土質(zhì)不均，多為A類黏性土、B類砂性土交錯(cuò)，堤身土存有裂隙、孔洞、孔隙等，各堤段均有不同程度的漏水情況，注水試驗(yàn)得滲透系數(shù)為A×10－6～A×10－2cm/s，具微～強(qiáng)透水性，不滿足滲流穩(wěn)定要求。為確保工程安全、正常運(yùn)行，消除險(xiǎn)工隱患，需采取防滲加固處理。截滲長(zhǎng)14 312 m，其中機(jī)械垂直鋪膜防滲長(zhǎng)8 262 m。

1 截滲原理

垂直鋪塑施工技術(shù)主要是利用開槽機(jī)械在河道大堤或者需要加固的大壩上開挖溝槽，溝槽中心線一般距離大堤內(nèi)堤肩2 m；開挖的溝槽寬度小于26 cm，深度達(dá)到設(shè)計(jì)高程；采用1∶1.1～1∶1.2泥漿固壁。防滲帷幕（聚乙烯塑膜）緊貼在槽壁的上游面，垂直鋪膜深度符合設(shè)計(jì)要求，并在塑膜后進(jìn)行土方回填，達(dá)到截滲效果，確保大堤運(yùn)行穩(wěn)定安全。

2 施工方法與質(zhì)量控制

2.1 施工放樣

1）堤頂整平：用推土機(jī)整平不小于5 m寬的堤頂，平整度控制在±5 cm范圍內(nèi)。

2）引導(dǎo)槽施工放樣：利用經(jīng)緯儀測(cè)放開挖的溝槽軸線，開挖引導(dǎo)槽。按照設(shè)計(jì)要求引導(dǎo)槽軸線在堤頂距上游堤肩2 m處。

3）鋪設(shè)導(dǎo)軌，垂直開槽機(jī)就位：在整平的堤頂利用枕木鋪設(shè)兩條平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌要求平順，寬度保持一致；鉚釘牢固，導(dǎo)軌連接緊密，便于開槽機(jī)行走。

4）安裝開槽機(jī)器，把開槽主機(jī)安裝在鋪好的導(dǎo)軌上，在主機(jī)前方40 m用鋼板樁錨固主機(jī)，調(diào)整好開挖臂桿，讓尾翼落在導(dǎo)向槽中部，調(diào)整施工機(jī)械，保持機(jī)身水平。

2.2 開溝造槽

1）采用鏈條式開槽機(jī)開挖溝槽。啟動(dòng)開槽機(jī)，打開尾翼升降控制開關(guān)，向?qū)б圩⑺?，利用鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在鏈條上的刀板將地層中的土刮出地面；同時(shí)，將泥漿充滿溝槽起固壁作用，隨著刀桿的角度加大，溝槽深度加深，出土量增大，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，固定刀桿角度，關(guān)閉尾翼升降控制開關(guān)，保持開槽機(jī)行走過(guò)程中開挖深度的一致性，在牽引裝置的作用下機(jī)械開出滿足設(shè)計(jì)要求深度的溝槽。運(yùn)行過(guò)程中由開槽候機(jī)室的工人及時(shí)把鏟刀上泥土刮到皮帶機(jī)上，輸送到溝槽兩側(cè)，待鋪膜后用來(lái)回填。

2）溝槽開挖尺寸控制。開槽的高程要求進(jìn)入不透水層0.5 m,采用鋼絲鉛錘測(cè)量開挖深度是否滿足設(shè)計(jì)深度，并控制超挖深度在0.5 m內(nèi)。利用鋼尺測(cè)量開挖寬度，施工班組每10 m檢測(cè)1次，開挖寬度≤26 cm。采用垂直度儀進(jìn)行溝槽開挖垂直度檢測(cè)，每10 m檢測(cè)1次，要求垂直度＜1%H，其中H為開槽深度。

2.3 塑膜鋪設(shè)

1）材料的選擇與性能要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程采用聚乙烯塑膜，幅寬為7 m，其抗老化、防滲性、抗變形性等性能良好。其物理性能應(yīng)符合表1要求：

表1 塑膜的物理性能

2）塑膜的連接。把幅寬為7 m的塑膜采用自動(dòng)調(diào)溫電熱楔式雙道塑料熱合機(jī)焊接的方式進(jìn)行雙幅連接。焊接前要用干凈的紗布擦拭焊縫搭接處，做到無(wú)水、無(wú)塵、無(wú)垢。搭接寬度不小于2×10 cm雙道焊縫，焊接縫強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，不得出現(xiàn)漏焊、虛焊或超焊。焊好的雙幅塑膜，按照設(shè)計(jì)截滲深度和預(yù)留錨固長(zhǎng)度進(jìn)行等長(zhǎng)截取。

3）塑膜的鋪設(shè)。為了鋪膜方便，把截取好的雙幅塑膜采用搭接的方式進(jìn)行鋪設(shè)。鋪設(shè)前，把作為底部的一側(cè)用粗黏泥條卷起2圈，每0.5 m用鐵絲綁扎，端部扎進(jìn)封口，多人站在溝槽一側(cè)，把綁扎好的塑膜同步提起平順地展鋪在溝槽內(nèi)，膜頂預(yù)留0.5 m高出槽口并用沙袋壓牢固，以防塑膜滑入溝槽內(nèi)。下一塊雙幅塑膜與前一塊雙幅塑膜的搭接寬度不小于3 m。

2.4 土料回填

1）每一幅塑膜鋪入槽后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行溝槽填土，最長(zhǎng)不得延遲10 h，以防止溝槽坍塌。回填土前，應(yīng)將已鋪的塑膜之間的搭接做一次細(xì)致檢查，看是否滿足設(shè)計(jì)要求?；靥顣r(shí)，槽底的回填土應(yīng)從靠近大堤外側(cè)的一面回填，以確保鋪膜緊貼大堤內(nèi)側(cè)，不得振搗?；靥畹耐亮喜坏煤袠渲?、石塊等雜物，不得損壞塑膜。

2）上部回填土不能含有雜物和土塊，不能摻有小石塊和砂礓。人工運(yùn)土到靠近大堤外側(cè)槽邊，并均勻回填，自然落入槽內(nèi)，通過(guò)槽內(nèi)泥漿的稀釋，沉積固結(jié)。回填土到槽頂部預(yù)留30 cm的深度，進(jìn)行注水促其下沉，經(jīng)7～10 d沉降后，再向槽內(nèi)補(bǔ)充填土，并夯實(shí)，要求固結(jié)后的回填土密實(shí)度不低于原堤身。

2.5 質(zhì)量檢測(cè)

待槽內(nèi)的回填土沉實(shí)穩(wěn)定后（約15 d），經(jīng)建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位代表到現(xiàn)場(chǎng)，在大堤截滲塑膜的外側(cè)隨機(jī)開挖檢查試坑，共檢查4處，其開挖長(zhǎng)度均大于4.0 m，深度均大于3.0 m；發(fā)現(xiàn)塑膜緊貼槽壁、平整無(wú)破損，搭接長(zhǎng)度為 3.42、3.27、3.5、3.65 m，符合《水利工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的3.0 m的要求。膜后回填土密實(shí)，經(jīng)試驗(yàn)室檢測(cè)其回填土的最大干密度為1.657 g/cm3，最佳含水量為15.88%，與原狀土基本一致，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.6 難工段處理

在機(jī)械開槽垂直鋪塑的施工過(guò)程中，沿線有30多處穿堤涵洞和給排水管道等障礙物，鋪塑機(jī)械無(wú)法正常施工。主要采用高壓定噴截滲處理方案，要求高壓定噴截滲的軸線與垂直鋪塑軸線位置間距0.5 m，與塑膜搭接長(zhǎng)度不小于1.0 m。通過(guò)鉆機(jī)利用高壓水泥漿液及其外側(cè)環(huán)繞的壓縮空氣在噴射范圍內(nèi)擴(kuò)散、填充和置換周圍土體，與原地層摻混攪和后形成水泥土截滲墻，從而提高地層防滲及承載力。

3 施工效果

為檢驗(yàn)垂直鋪塑工程的截滲效果，工程施工期間在右堤102+250及104+250處堤防的背水側(cè)各設(shè)置了1處測(cè)壓管，工程完工后3個(gè)月觀測(cè)測(cè)壓管的水位。在不受外部水系影響的情況下，與沿岸相同地質(zhì)條件未進(jìn)行截滲的堤段堤內(nèi)外的水位差進(jìn)行比較，結(jié)果如表2所示。

表2 截滲堤段堤內(nèi)外水位差對(duì)照表

由表2可知，垂直鋪塑的截滲效果比深攪樁截滲效果好，截滲深度越大其防滲性能越突出。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程采用垂直鋪塑防滲技術(shù)處理，從根本上改善了駱南中運(yùn)河大堤滲流條件，消除了堤后冒水、冒沙現(xiàn)象，確保了大堤安全。實(shí)踐證明，垂直鋪塑防滲技術(shù)具有施工方便、工藝簡(jiǎn)單、成本低、截滲效果好、經(jīng)久耐用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它不但適用于河道堤防和水庫(kù)大壩的截滲，而且在平原水庫(kù)、截污導(dǎo)流、區(qū)域水體和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等截滲工程方面具有廣泛推廣應(yīng)用價(jià)值。