垂直鋪膜防滲技術(shù)在大堤防滲工程中的應(yīng)用

劉 潔

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概況

汾河流域生態(tài)修復(fù)中游核心區(qū)干流蓄水工程即將具備蓄水條件，為了保證蓄水后大堤的安全及減緩蓄水后對堤外的浸沒，將對汾河大堤進(jìn)行防滲加固。結(jié)合中游核心區(qū)干流蓄水工程的蓄水高程，確定防滲加固措施范圍為蓄水漫灘段兩岸堤防，長度約為115 km。防滲加固措施根據(jù)汾河大堤填筑質(zhì)量及現(xiàn)有地質(zhì)勘探資料設(shè)計(jì)采用垂直鋪膜防滲技術(shù)，開槽鋪膜深度為4～5.5 m。

2 垂直鋪膜防滲技術(shù)措施

2.1 施工準(zhǔn)備

施工前要詳細(xì)的對地質(zhì)狀況、土層分布、水源、電源、道路、場地、地下水位情況進(jìn)行分析，確定合適的開槽機(jī)種類，按要求訂做0.3 mm厚聚乙烯土工膜、購買泥漿材料（膨潤土、黏土、添加劑等）。項(xiàng)目相關(guān)人員根據(jù)業(yè)主移交的控制點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)、測量所需資料、圖紙等對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，并對工地所有測量參數(shù)進(jìn)行復(fù)核校對。另根據(jù)施工要求，施工前要沿鋪膜軸線填筑平整約3 m寬的施工平臺，鋪膜中心線同平臺開挖中心線重合，施工平臺地面高程要求高于設(shè)計(jì)蓄水位高程0.5 m。

2.2 施工工藝流程

垂直鋪設(shè)土工膜的施工工藝流程見圖1。

2.3 施工平臺的整修和放線

施工平臺約3 m寬，在一般情況下將原始地面整平壓實(shí)即可，對于地勢較低、地下水位較高的地方要求進(jìn)行適當(dāng)填筑，填筑到工作面高于地下水位1.5 m，并用挖掘機(jī)壓實(shí)。對地下障礙物如建筑、垃圾、磚石塊、樹樁等物全部清除并掌握相對不透水層的深度后進(jìn)行測量放線，定出垂直鋪膜位置。

2.4 先導(dǎo)孔

圖1 施工工藝流程圖

為了掌握地層性狀，確保土工膜嵌入相對不透水層，在軸線上每隔50 m鉆一先導(dǎo)孔，孔深超過設(shè)計(jì)墻體1.5 m，局部地質(zhì)條件變化較大的地段適當(dāng)加密孔數(shù)，對先導(dǎo)孔鉆取的芯樣進(jìn)行鑒定，并描繪出地質(zhì)剖面圖，以此為依據(jù)調(diào)整垂直鋪膜深度，保證土工膜入底層黏性土不小于1 m深度。

2.5 機(jī)械設(shè)備的就位安裝與調(diào)試

鋪膜線確定后，將開槽機(jī)設(shè)備在監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的鋪膜開端處就位并組裝。各種輔助設(shè)備作好準(zhǔn)備工作并延軸線一側(cè)每100 m開挖一個泥漿池，待一切就緒后開始空轉(zhuǎn)試機(jī)，邊試機(jī)邊調(diào)試機(jī)器及輔助設(shè)備使達(dá)到正常工作狀態(tài)。

2.6 施工用水及排水

本工程垂直鋪膜開溝造槽用水量較大為30 m3/h，工地所處河道處地下水較豐富，可沿垂直鋪膜線外側(cè)每200 m挖一個長寬各6 m，深3 m的水坑作施工水源，根據(jù)需要可以將棄水排入廢水溝內(nèi)。

2.7 開溝鋪膜

本工程采用往復(fù)式開槽機(jī)施工。開槽前需在工作面上刨出一條0.2 m×0.2 m的導(dǎo)槽，起導(dǎo)向作用。用往復(fù)式開槽機(jī)沿設(shè)計(jì)軸線位置開槽，槽寬控制在0.26 m左右，機(jī)器開槽。往復(fù)式開槽機(jī)是用動力帶動機(jī)械大臂作往復(fù)運(yùn)動，運(yùn)動時大臂上的刀板切削土層，高壓水嘴沖切土層，并用砂石泵將渣土料抽出地面，形成槽孔，同時將泥漿充滿溝槽起固壁作用，隨著大臂的角度加大，溝槽深度加深，出土量增大，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時，大臂角度固定（約45°），在牽引裝置的作用下機(jī)器前進(jìn)，邊開槽邊前進(jìn)，開出滿足設(shè)計(jì)要求的溝槽，由于槽底可能有沉淀淤積，因此開槽時應(yīng)超挖10 cm左右，控制槽的傾斜度不超過5%，在造糟長度達(dá)到8 m時，經(jīng)監(jiān)理人員檢驗(yàn)同意，隨后在槽內(nèi)用鋪膜器鋪設(shè)土工膜，用鋼絲繩牽引鋪膜器套筒使其轉(zhuǎn)動鋪膜，槽坑頂部用壓土方法固定土工膜，模卷要緊貼下游槽壁鋪設(shè)，鋪膜達(dá)到20 m后用機(jī)械結(jié)合人工按規(guī)定回填溝槽（鋪膜器圖樣及鋪膜示意圖如圖2、圖3所示），最后作頂部保護(hù)處理，這樣連續(xù)不斷地重復(fù)上述過程即完成全部鋪膜工程施工。

圖2 鋪膜器圖

圖3 鋪膜示意圖

2.8 土工膜的接合

該工程采用厚0.3 mm聚乙烯土工膜，根據(jù)鋪膜深度和上部固定余膜分別定出不同標(biāo)準(zhǔn)的幅寬，由廠家提前定做，在鋪膜過程中，當(dāng)一幅膜（長約40 m）快下完后，在槽邊與下一卷膜采用折疊焊接工藝連接，焊接對折搭接寬度不小于20 cm，幅間連接采用熱熔焊，焊接翻折部分應(yīng)放置在土工膜背水側(cè)，焊接時不要損壞土工膜，下膜要注意確保土工膜入槽后能沉入槽底，達(dá)到設(shè)計(jì)深度，具體按要求操作。

2.9 溝槽回填

施工中用砂石泵抽出的渣土排到已鋪好土工膜的槽孔中，上部不足的部分用人工回填，槽口不能一次性填滿，上部留有0.5 m，經(jīng)灌水下沉固結(jié)后再填滿壓實(shí)。

2.10 彎道施工

當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)到300 m時機(jī)械可轉(zhuǎn)彎施工，當(dāng)轉(zhuǎn)變半徑小于200 m時，采用拆線方法施工，即機(jī)械沿直線方向施工，達(dá)到一定的位置后停止，回填溝槽整平場地，調(diào)整機(jī)械軸線與前期形成一夾角，然后搭接施工。

3 施工組織機(jī)構(gòu)及設(shè)備配備

根據(jù)垂直鋪膜工程量和現(xiàn)有場地情況，配備施工人員24人，其中管理人員2名，技術(shù)人員2名，機(jī)械操作人員8名，其他人員12名以及工作狀態(tài)良好的設(shè)備，機(jī)械設(shè)備見表1。

表1 本工程的主要施工設(shè)備表

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）施工準(zhǔn)備期間，搞好施工放線，按要求搞好先導(dǎo)孔的地質(zhì)勘探工作，確定好各樁號的垂直鋪膜的深度，并整修好施工平臺，挖好導(dǎo)引溝、泥漿坑、沉沙池、地錨坑等。

2）開槽機(jī)前進(jìn)時注意觀察大臂沉浮情況，發(fā)現(xiàn)變化時及時測量深度，調(diào)整牽引速度，并定時用垂球和鋼尺測量深度，保證達(dá)到設(shè)計(jì)高程，并要經(jīng)常校核軸線位置，控制在+10 cm。

3）為防止塌槽，施工時用泥漿灌滿槽口，泥漿比重要保持在1.15～1.25 g/cm3，保證槽中漿面高于設(shè)計(jì)地面高程，并及時檢查開槽機(jī)兩側(cè)的地面，發(fā)現(xiàn)裂縫要采取及時的補(bǔ)救措施，如支撐槽口、加大泥漿比重、加快施工速度。

4）開機(jī)時嚴(yán)格按照《垂直鋪膜機(jī)械安全操作規(guī)程》操作，保證機(jī)械、人員的安全和機(jī)械的正常運(yùn)行，施工中注意觀察設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時維修，保證施工停機(jī)不超3 h，因停機(jī)時間過長或槽口坍塌造成淤積時，用清槽方法達(dá)到槽深，用高壓水槍沖起淤土再用砂泵抽出。

5）溝槽回填使用開槽的渣土和現(xiàn)場地表土，保護(hù)土工膜不得損壞，回填土中不能有雜質(zhì)和石塊、土塊等。

6）各段之間的施工接頭要認(rèn)真處理，原則上在地質(zhì)允許的情況下，按照設(shè)計(jì)進(jìn)行搭接，以防破壞前期土工膜。

7）堤防彎道處采用插刀方法施工、對地下障礙物、砂石墊方，濕土等復(fù)雜地質(zhì)造成塌孔不能施工時，采用移線或其他工法施工，接頭處搭接1.0 m。

8）有輸油管線的地方和不能破壞的其他建筑設(shè)施如公路、涵洞等，采用灌漿等方法，與垂直鋪膜的搭接1 m。

9）前一道工序施工場地要搞好完工清理工作，保護(hù)好頂部壓膜不被破壞，不得影響下一道工序。

5 結(jié)束語

本工程垂直鋪膜防滲技術(shù)是利用往復(fù)式開槽機(jī)，開挖一定寬度和深度的溝槽并鋪設(shè)聚乙烯土工膜，再用設(shè)計(jì)要求回填土填筑溝槽，形成以土工膜為主體的防滲帷幕，起到防滲作用。此技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用且防滲效果明顯，在今后的堤壩防滲處理中必廣泛應(yīng)用。