垂直鋪塑技術在駱南中運河治理中的應用

李彥德，魏 亞

（棗莊市臺兒莊區水務局，山東 棗莊 277400）

駱馬湖以南中運河位于江蘇省淮安市淮陰區和宿遷市泗陽縣、宿城區、宿豫區境內，南起楊莊閘，北至皂河閘，全長111.2 km。其中，南水北調東線第一期工程駱馬湖以南中運河設計輸水規模為230～175 m3/s，泗陽站、劉老澗站、皂河站設計抽水分別為230、230、175 m3/s，在現狀基礎上分別需增加70、80、75 m3/s抽水規模。南水北調東線一期工程完成后，沿線水情的變化將對沿線堤防帶來一些不利影響，部分堤段堤身單薄，砂性土交錯，具有微～強透水性，屬險工段。

險工段堤防需進行防滲處理的堤段共7段，各工程段堤身堆土土質不均，多為A類黏性土、B類砂性土交錯，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，注水試驗得滲透系數為A×10－6～A×10－2cm/s，具微～強透水性，不滿足滲流穩定要求。為確保工程安全、正常運行，消除險工隱患，需采取防滲加固處理。截滲長14 312 m，其中機械垂直鋪膜防滲長8 262 m。

1 截滲原理

垂直鋪塑施工技術主要是利用開槽機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堤肩2 m；開挖的溝槽寬度小于26 cm，深度達到設計高程；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計要求，并在塑膜后進行土方回填，達到截滲效果，確保大堤運行穩定安全。

2 施工方法與質量控制

2.1 施工放樣

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

2）引導槽施工放樣：利用經緯儀測放開挖的溝槽軸線，開挖引導槽。按照設計要求引導槽軸線在堤頂距上游堤肩2 m處。

3）鋪設導軌，垂直開槽機就位：在整平的堤頂利用枕木鋪設兩條平行的導軌，導軌要求平順，寬度保持一致；鉚釘牢固，導軌連接緊密，便于開槽機行走。

4）安裝開槽機器，把開槽主機安裝在鋪好的導軌上，在主機前方40 m用鋼板樁錨固主機，調整好開挖臂桿，讓尾翼落在導向槽中部，調整施工機械，保持機身水平。

2.2 開溝造槽

1）采用鏈條式開槽機開挖溝槽。啟動開槽機，打開尾翼升降控制開關，向導引槽注水，利用鏈條轉動時，固定在鏈條上的刀板將地層中的土刮出地面；同時，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，當達到設計深度時，固定刀桿角度，關閉尾翼升降控制開關，保持開槽機行走過程中開挖深度的一致性，在牽引裝置的作用下機械開出滿足設計要求深度的溝槽。運行過程中由開槽候機室的工人及時把鏟刀上泥土刮到皮帶機上，輸送到溝槽兩側，待鋪膜后用來回填。

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

2.3 塑膜鋪設

1）材料的選擇與性能要求。根據設計要求，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的塑膜采用自動調溫電熱楔式雙道塑料熱合機焊接的方式進行雙幅連接。焊接前要用干凈的紗布擦拭焊縫搭接處，做到無水、無塵、無垢。搭接寬度不小于2×10 cm雙道焊縫，焊接縫強度不低于母材強度，不得出現漏焊、虛焊或超焊。焊好的雙幅塑膜，按照設計截滲深度和預留錨固長度進行等長截取。

3）塑膜的鋪設。為了鋪膜方便，把截取好的雙幅塑膜采用搭接的方式進行鋪設。鋪設前，把作為底部的一側用粗黏泥條卷起2圈，每0.5 m用鐵絲綁扎，端部扎進封口，多人站在溝槽一側，把綁扎好的塑膜同步提起平順地展鋪在溝槽內，膜頂預留0.5 m高出槽口并用沙袋壓牢固，以防塑膜滑入溝槽內。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，應及時進行溝槽填土，最長不得延遲10 h，以防止溝槽坍塌。回填土前，應將已鋪的塑膜之間的搭接做一次細致檢查，看是否滿足設計要求。回填時，槽底的回填土應從靠近大堤外側的一面回填，以確保鋪膜緊貼大堤內側，不得振搗。回填的土料不得含有樹枝、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。人工運土到靠近大堤外側槽邊，并均勻回填，自然落入槽內，通過槽內泥漿的稀釋，沉積固結。回填土到槽頂部預留30 cm的深度，進行注水促其下沉，經7～10 d沉降后，再向槽內補充填土，并夯實，要求固結后的回填土密實度不低于原堤身。

2.5 質量檢測

待槽內的回填土沉實穩定后（約15 d），經建設、監理、設計、施工單位代表到現場，在大堤截滲塑膜的外側隨機開挖檢查試坑，共檢查4處，其開挖長度均大于4.0 m，深度均大于3.0 m；發現塑膜緊貼槽壁、平整無破損，搭接長度為 3.42、3.27、3.5、3.65 m，符合《水利工程施工質量檢驗評定標準》規定的3.0 m的要求。膜后回填土密實，經試驗室檢測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，滿足設計要求。

2.6 難工段處理

在機械開槽垂直鋪塑的施工過程中，沿線有30多處穿堤涵洞和給排水管道等障礙物，鋪塑機械無法正常施工。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，與塑膜搭接長度不小于1.0 m。通過鉆機利用高壓水泥漿液及其外側環繞的壓縮空氣在噴射范圍內擴散、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處堤防的背水側各設置了1處測壓管，工程完工后3個月觀測測壓管的水位。在不受外部水系影響的情況下，與沿岸相同地質條件未進行截滲的堤段堤內外的水位差進行比較，結果如表2所示。

表2 截滲堤段堤內外水位差對照表

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 結語

本工程采用垂直鋪塑防滲技術處理，從根本上改善了駱南中運河大堤滲流條件，消除了堤后冒水、冒沙現象，確保了大堤安全。實踐證明，垂直鋪塑防滲技術具有施工方便、工藝簡單、成本低、截滲效果好、經久耐用壽命長等優點。它不但適用于河道堤防和水庫大壩的截滲，而且在平原水庫、截污導流、區域水體和生態環境保護等截滲工程方面具有廣泛推廣應用價值。