堤防垂直鋪塑防滲技術探討

邢 坦 秦增忠

堤防垂直鋪塑防滲技術探討

邢 坦 秦增忠

垂直鋪塑防滲技術是一項實用性防滲技術，由于其所用設備工藝簡單、施工進度快、成本低、防滲效果好且經久耐用，因此在水庫、湖泊、江河堤防防滲工程等領域中得到了廣泛應用，并取得了良好效果。

本文以分淮入沂工程淮安市堤防處理工程為例，介紹了垂直鋪塑防滲技術在水利工程中的應用，總結出施工所遇到的難點問題、注意事項等，并論述了采用的施工對策。

一、工程概況

分淮入沂工程是淮河下游防洪體系的一個重要組成部分，其中淮安市境內的淮沭河西堤為2級堤防，按照設計要求，需要對0+000～9+400段進行機械垂直鋪塑防滲處理施工，垂直鋪塑設計深度為7.3～12m。

二、材料設備的選擇

1.塑膜選擇

考慮到施工中拉扯和摩擦對塑膜的破壞、溝槽填土不均勻沉陷產生的局部扭曲以及膜與膜間的連接、塑膜的抗老化、便于施工等因素，最終選用聚乙烯塑膜的厚度為0.22mm。其主要性能指標如下：

物理特性：

單位面積重量G=200±5g/m2。

力學特性：

抗拉強度≥0.1kN/5cm；

抗撕裂強度≥0.08kN；

伸長率≥30%；

抗滲強度≥100kPa；

滲透系數K≤A×10-12cm/s。

2.設備選擇

由于設計開挖深度最大為12m，深度大，進尺慢，再加上堤身土質松散，因此決定采用振動相對較小的鏈斗式開槽機進行施工。

開槽施工時需要采用泥漿護壁，因此還需用到泥漿攪拌機、水泵、柴油發電機等設備。

三、施工準備

1.現場試驗

施工前，按規定對工程使用的聚乙烯塑膜進行取樣試驗和塑膜聯接試驗，以確定施工工藝流程、施工方法、施工參數和質量控制標準等。

2.施工平臺開挖

由于設計鋪塑中心線在堤坡位置，因此施工前需要在堤坡上開挖一個5m寬的施工平臺，平臺高程高出設計洪水位1m，鋪塑中心線同平臺開挖中心線，塑膜緊貼槽壁的上游面，槽寬不大于0.26m，造槽深度不超過鋪膜深度0.5m。

四、垂直鋪膜施工方法

1.工藝流程

測放開挖中心線→開挖引溝→鋪設導軌和開槽機安裝→卷膜→制造護壁泥漿及開槽→塑膜鋪筑→回填粘土→余膜卷埋→堤面恢復。

2.施工程序

劃定施工場地界線→測量放線，確定開挖線→開挖施工平臺及引溝→鋪設鋼軌、開槽機安裝→卷膜→制漿、開槽→下膜→回填→加水于預留淺溝（水分下滲，回填土自然固結）→余膜卷埋復土至堤坡原狀并夯實→堤坡修理、平整。

3.開槽

開槽前在堤面上刨出一條引溝起導向作用。引溝開挖土堆置于溝槽一側，供鋪膜完畢后回填使用。

用鏈式開槽機沿設計軸線位置開槽，槽寬控制在0.25m左右。開槽時采用泥漿護壁，泥漿比重視實際施工需要確定。

4.塑膜鋪設

開槽時，為保持槽壁穩定，槽中灌有一定比重的泥漿，所以槽底往往有一定厚度的沉淀層，但是塑膜較輕，因此難以將塑膜插至槽底。施工時可采用移動膜捆的辦法將塑膜一段一段地鋪筑到整個溝槽。膜捆是由轉盤、鋼軸、套筒、擋板、滑板、鋼絲繩及塑膜等幾個部件組成。由于膜捆具有一定的重量和剛度，因此可插至槽底，滿足鋪塑深度。

5.卷膜

塑膜的長度通常取50～60m，寬度取決于控挖段內的鋪塑深度以及槽頂壓膜長度。卷膜需要平整、寬敞的場地，地面不能有鋒利物以免刺傷塑膜。卷膜前仔細檢查塑膜有無破損處，如有破損即用膠水粘補或剪去不用。塑膜盡量卷得緊一些，以減小膜捆直徑，防止膜捆下不到槽中或損傷塑膜。

6.塑膜聯接

（1）塑膜聯接方式

施工時按照設計要求，塑膜卷與卷之間采用縫合工藝進行聯接，縫合搭接寬度不小于10cm，縫線不少于雙排線。縫合方法是：將后續和已鋪塑膜首尾對齊，折疊寬10cm左右，用縫合機縫合。

塑膜聯接也可采用焊接工藝，如不具備焊接或者縫合條件時，可采用搭接法，搭接長度不應小于5m。

（2）塑膜聯接步驟

將清理干凈的塑膜進行平行對正，適量搭接，調節焊接或者縫合至最佳工作狀態，做小樣焊接或者縫合試驗，并做現場撕拉試樣，焊縫或者縫合縫不被撕拉破壞、母材不被撕裂可認定為合格。現場撕拉試驗合格后，用已調節好工作狀態的熱合機或者縫合機逐幅進行正式聯接。

7.塑膜鋪設、溝槽回填

膜捆吊放到槽中后，由專人掌握轉盤，防止膜捆傾倒。在膜捆前移過程中應通過轉盤不斷地向膜捆施加壓力，防止其上浮。為防止塑膜被拽破或因溫度的變化開裂，要及時轉動轉盤，以使展開的塑膜始終處于略有富余的松弛狀態。膜捆在槽底的垂直投影中心（圖1中B點）距大臂頂端距離b應不小于1m，以避免大臂上的刀具剮傷塑膜；槽中回填土坡腳A點距B點距離a應不小于2m，防止回填土坍落到未鋪塑段，影響鋪塑深度。

塑膜鋪設后，及時進行溝槽回填。回填土施工一般從膜的下游側開始，以確保塑膜緊貼上游側。回填土料盡量利用開槽土方，以減少土源的補充量。槽底回填土采用粘性土，填土厚度不小于1.0m，然后再填入一般土料，從上部往槽內浸水，促其下沉，經7～10d沉降后，往槽內補充填土，并夯實。

8.質量檢測

圖1 槽底膜捆垂直投影圖

施工完畢且槽孔沉實基本穩定后，在防滲帷幕下游面開挖探坑檢查，約1～1.5km開挖一處，開挖深度不小于2.5m。主要檢查帷幕的平整度、完好度、聯接質量、回填土質量等。必要時，可采用地質雷達探測方法進行垂直鋪塑施工質量檢測。

五、施工中應注意的問題

1.護壁泥漿的使用

制漿材料：通常使用膨潤土泥漿，有時為了泥漿的性能適用于特定場地土質條件要求，會在拌制泥漿過程中向泥漿中加入適當的外加劑，如加重劑、增粘劑、分散劑、防漏劑等。

泥漿性能：在施工過程中，要保證泥漿的物理、化學穩定性和流動性，一般每隔2h進行溝槽內泥漿密度、粘度、失水量等監測。

泥漿的制作：泥漿常用回轉式泥漿攪拌機進行制備。制好的泥漿存于儲漿池，用泥漿泵輸送到所開溝槽內。經溝槽循環排出的攜帶泥沙的泥漿，經沉淀池沉淀后，可循環利用。

2.控制開槽深度

開槽深度是垂直鋪膜工程質量控制的關鍵點。施工班組應按照每10延米進行槽深量測，并接受現場監理人員不定點的抽測。

3.開槽和鋪塑的速度保持一致

在垂直鋪塑的施工過程中，開槽和鋪塑的速度要保持一致，如果開槽的速度過快，鋪塑的速度過慢，就容易發生溝槽坍塌，造成塑膜鋪設深度不夠的現象。

4.及時進行檢測和處理

若塑膜存在孔洞或未搭接好、有漏鋪、被劃破等問題，那么水頭壓力便會集中于塑膜的破損部位，容易造成集中滲漏和滲透穩定問題，嚴重時會引起潰堤等后果。因此，在塑膜鋪設完成后，必須對鋪設質量進行及時檢測；洪水季節應快速監測垂直鋪塑工程運行情況，以便及時發現險情，及時采取措施。

六、垂直鋪塑施工難點及解決方法

1.與建筑物接頭處理

為避免機械開槽施工對河道建筑物基礎造成影響，從施工機具靈活性、防滲效果等方面考慮，采用多頭小直徑深層攪拌樁或者高壓定噴方案對建筑物兩側及已實施鋪膜堤段接頭部位進行防滲處理，效果比較好。

2.砂礓層、塊石等

施工中若遇到砂礓層、大的塊石、堆石等障礙物，會使塑膜難以插到設計深度。對砂礓層的處理可以考慮增加護壁泥漿用量，盡可能防止沙礓層坍塌。若遇到較大的塊石，可以考慮采用人工進行打撈。當遇到有零星碎塊石時，應放慢施工速度，并控制開槽機挖斗的切削量，盡量減少主機負荷，避免拉斷鏈條，造成施工事故。

3.塌方處理

如果在膜捆與大臂斜面間出現了要塌方的滑動體，可沿滑動體全長并按適當間距插入長方木塊。木塊厚度同槽寬，插入深度以木塊最底端不觸及大臂上挖斗并留有一定安全距離為準。木塊插入后需固定，防止其掉落卡住挖斗。由于木塊的支撐作用，滑動面的擴展得到一定程度的控制，然后隨著開槽機的前移再取出木塊，進行鋪塑、回填。必要時可采用插入檔土板的辦法防止塌方。

因為垂直鋪塑屬于隱蔽工程，施工時會遇到各種各樣的不確定、不可預測的因素，工程技術人員要針對實際發生的情況，查明問題原因，采取合理的處理措施，才能解決實際問題。

七、結語

垂直鋪塑防滲技術充分利用了塑膜的隔水性，形成的防滲體柔性、均質、整體性好、防滲效果好，且可控性強、安全性高、造價低，對堤壩穩定性影響較小。該項技術的經濟效益、社會效益、生態效益均十分明顯，與其他堤壩防滲方式如高壓噴射灌漿、水泥土截滲墻等相比，具有明顯的優越性，具有廣泛的推廣應用價值

淮委沂沭泗水利管理局 221018）