磁吸式防滲膜截滲墻關(guān)鍵施工技術(shù)研究

杜定產(chǎn)

（上海遠(yuǎn)方基礎(chǔ)工程有限公司，上海市 200436）

0 引言

地下連續(xù)墻以其優(yōu)良防滲性、整體性好、剛度大等優(yōu)勢被廣泛運(yùn)用至基坑圍護(hù)工程中。近年來，隨著地下連續(xù)墻的不斷發(fā)展，用作防滲的地連墻結(jié)構(gòu)逐漸得到發(fā)展。大多數(shù)學(xué)者將目光集中在簡單搭接防滲膜結(jié)束帷幕，李文嵩等[1]針對某露天煤礦地下截水帷幕工程中防滲膜垂向隱蔽鋪設(shè)施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，給出了防滲膜截水帷幕能有效提高帷幕墻抗?jié)B性能這一結(jié)論。劉春雷[2]對HDPE 復(fù)合土工膜在防滲工程中的應(yīng)用原理進(jìn)行了論述，并詳細(xì)闡明了復(fù)合土工膜施工的技術(shù)要求，施工方法及其質(zhì)量控制原則。張雁等[3]對扎尼河露天礦礦坑截滲減排工程中防滲膜截滲墻使用效果進(jìn)行了多種方法驗(yàn)證，進(jìn)一步確定了防滲膜截滲墻的有效性。然而，鮮有學(xué)者重視防滲膜搭接效果進(jìn)一步優(yōu)化處理，防滲膜之間簡單疊合搭接存在滲流風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)混凝土澆筑質(zhì)量不高時(shí)，防滲膜簡單搭接有可能加劇滲流發(fā)生。HDPE 防滲膜截滲墻是利用HDPE 防滲膜防水材料與膠結(jié)材料形成的復(fù)合地下連續(xù)墻。磁吸式防滲膜是在HDPE 防滲膜的基礎(chǔ)上，在HDPE 膜兩側(cè)粘貼膠磁的防滲膜，有利于提高防滲膜在槽內(nèi)的搭接效果，與膠結(jié)材料形成的地下連續(xù)墻具有更好的防滲作用。本文基于某磁吸式防滲膜截滲墻項(xiàng)目，對磁吸式防滲膜截滲墻關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行闡述。

1 工程概況

某露天煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市東35 km，礦區(qū)走向平均長度4.68 km，傾向平均寬度2.56 km，面積約12 km2。礦區(qū)為低山丘陵地貌，該煤礦位于英金河沖積平原上，露天礦區(qū)地表標(biāo)高為+472～+490 m。一期帷幕主要在+452 m 平盤上施工，總計(jì)施工有198 幅截滲墻。防滲膜采用HDPE 土工膜，厚度2.0 mm，單幅寬度8 m，在地面預(yù)留0.5 m HDPE 土工膜。累計(jì)開挖方量不少于32 060 m3，墻體深度13～39 m，平均深度25.5 m，墻體厚度0.8 m。

1.1 地質(zhì)環(huán)境

露天煤礦范圍內(nèi)的地層主要是第四系、第三系（剝蝕區(qū)）、侏羅系元寶山組、侏羅系杏園組。第四系表土層為砂質(zhì)粘土，其余為圓礫、泥礫，由南幫厚30 m 向北逐漸增加到厚60 m。第三系由泥巖、泥礫巖、砂巖組成。平均厚度66 m。在南幫出露的第三系厚度為0～20 m。天然條件下，泥巖含水量高，具可塑性，親水性強(qiáng)，顏色以紅褐色和灰白色為主。泥礫巖及砂巖的強(qiáng)度也較低。侏羅系元寶山組由泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂巖及煤層構(gòu)成。泥巖一般不具可塑性，砂巖多數(shù)膠結(jié)好。淺部部分地段砂巖遇水軟化。侏羅系杏園組由中、下兩段組成。中段以砂巖、砂礫巖為主，夾泥巖、礫巖；下段以礫巖、沙礫巖為主。

1.2 水文環(huán)境

地表水系有老哈河和英金河兩條河流，均為常年性河流。英金河多年平均徑流量為4.02×108m3，多年平均流量為12.8 m3/s，老哈河發(fā)源于河北省平泉縣七老圖山脈的光頭山，多年平均徑流量為4.297×108 m3，多年平均流量為13.6 m3/s。

第四系強(qiáng)含水層在群井疏干、地下水位大幅度下降后，都存在殘余水。目前殘余水地下水位標(biāo)高在+442 m 左右。

2 施工方案

磁吸式防滲膜截滲墻施工工藝流程見圖1，其中有別于其他一般項(xiàng)目的關(guān)鍵施工技術(shù)有防滲膜膠磁粘貼、防滲膜卷膜、鋪膜、接頭箱頂拔，下面將所提及關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1 磁吸式防滲膜截滲墻施工工藝流程圖

2.1 防滲膜膠磁粘貼

防滲膜膠磁粘貼工作是將帶背膠的膠磁粘貼至HDPE 土工膜上。該項(xiàng)目地下連續(xù)墻分為首開幅、連接幅以及閉合幅，三種槽段厚度皆為800 mm，寬度分別為8 m、7 m、6 m，防滲膜通長布置，且超出槽口0.5 m。因此，膠磁同防滲膜長度一致，單條膠磁寬度0.5 m，防滲膜兩側(cè)各粘貼兩條并列的膠磁。圖2 給出了膠磁具體位置布置方式。膠磁粘貼前，需預(yù)留足夠大的干凈場地對防滲膜進(jìn)行展開工作。在防滲膜展開后，將第一條膠磁緊靠防滲膜一側(cè)展開，確定膠磁粘貼位置后，將膠磁背部膠帶撕開，每撕開3 m 進(jìn)行一次膠磁展平，將氣泡戳破，擠出空氣，依此方式進(jìn)行膠磁粘貼至第一條膠磁粘貼完畢。將第二條膠磁緊靠第一條膠磁，同樣以上述方式進(jìn)行膠磁粘貼。另一側(cè)膠磁以相同方式進(jìn)行膠磁粘貼。

圖2 膠磁粘貼示意圖

2.2 防滲膜卷膜

防滲膜卷膜工作是通過自制鋪膜機(jī)來進(jìn)行的，自制鋪膜機(jī)見圖3。將防滲膜一端利用螺栓固定在鋪膜機(jī)上，啟動鋪膜機(jī)，將帶膠磁的防滲膜根據(jù)鋪膜次序進(jìn)行卷膜，先鋪的后卷，后鋪的先卷?，F(xiàn)場實(shí)際施工中是三幅防滲膜依次下放，包括一幅首開兩幅連接幅，首開幅防滲膜先放，連接幅防滲膜后放，因此連接幅防滲膜先卷，首開幅防滲膜后卷。

圖3 自制鋪膜機(jī)實(shí)物圖

2.3 鋪膜

防滲膜鋪膜同樣使用鋪膜機(jī)來進(jìn)行，將卷好帶膠磁防滲膜的鋪膜機(jī)利用吊車移動至槽口，在槽口進(jìn)行防滲膜配重裝載，配重尺寸見圖4。配重尺寸為200 mm×250 mm×800 mm，在防滲膜底部均勻布置，每幅防滲膜配置4 塊配重，配重凝固前插入木條并用螺栓固定在防滲膜上。配重配置完成后，將防滲膜沿槽壁逐漸下放至槽底。實(shí)際施工中，三幅防滲膜依次下放，為避免下放過程中膠磁因磁力互相吸附導(dǎo)致防滲膜下放失敗，下放過程中須控制兩防滲膜之間的距離，在下放首開幅防滲膜后，第一塊連接幅防滲膜靠向遠(yuǎn)離首開幅防滲膜一側(cè)，控制間距大于40 cm，在連接幅防滲膜下放至槽底后，再利用吊車將鋪膜機(jī)向首開幅防滲膜一側(cè)靠近，首開幅與連接幅防滲膜搭接距離控制在1m 左右，避免兩幅防滲膜膠磁搭接部分寬度過窄。實(shí)際鋪膜見圖5。

圖4 配重示意圖

圖5 現(xiàn)場鋪膜圖

2.4 防滲膜搭接處理

在防滲膜下放完成后，為確保兩防滲膜搭接處膠磁有效吸附，須進(jìn)行搭接處壓膜處理。實(shí)際施工中，采用自制壓膜器對兩相鄰防滲膜搭接處進(jìn)行滾壓處理，自制壓膜器構(gòu)造見圖6，采用內(nèi)徑73.5 cm，外徑75.5 cm 的圓柱型鋼板制作，內(nèi)部填滿卵石以增加壓膜器重量，圓柱頂部與底部都以厚度為12 mm 的圓形鋼板封堵焊死，兩側(cè)皆設(shè)置軸承，將鋼絲繩固定在壓膜器兩端，利用吊車進(jìn)行移動，對防滲膜搭接處進(jìn)行反復(fù)滾壓。

圖6 自制壓膜器示意圖

2.5 接頭箱頂拔

防滲膜下放完成后，進(jìn)行鎖口管下放、混凝土澆筑工作、接頭箱頂拔工作，其中，接頭箱頂拔屬于關(guān)鍵施工技術(shù)，由于接頭箱頂拔過早會造成已澆筑混凝土變形過大的問題，而頂拔時(shí)間過遲會導(dǎo)致接頭箱頂拔困難甚至鎖口管無法拔出的造成施工質(zhì)量等問題出現(xiàn)，因此，接頭箱頂拔須進(jìn)行有效控制。實(shí)際施工中，采用400 t 油頂對鎖口管進(jìn)行頂拔，頂拔時(shí)間控制在混凝土終凝后1～2 h 內(nèi)，此時(shí)混凝土有一定強(qiáng)度但強(qiáng)度不大，鎖口管頂拔不會造成墻體過大變形，也不會出現(xiàn)鎖口管拔不動的情況出現(xiàn)。此時(shí)進(jìn)行的鎖口管頂拔并非把鎖口管完全拔出，而是對鎖口管進(jìn)行松動，且松動需在初次松動后每隔20 min進(jìn)行一次，上下松動距離為20 cm，松動時(shí)間段長度為2 h。

3 施工建議

根據(jù)施工過程中關(guān)鍵技術(shù)控制，給出以下施工建議：

（1）膠磁粘貼過程中，進(jìn)行分段粘貼更有利于粘貼效果的保證，粘貼過程中須對膠磁與HDPE 防滲膜之間的氣泡進(jìn)行破壞擠出處理；

（2）卷膜過程中，確保膜兩端平齊度，若膜不平齊則下膜時(shí)會造成膜的傾斜，導(dǎo)致兩膜搭接寬度不足，吸附效果不佳；

（3）下膜過程中，控制與已下放防滲膜之間距離，減少因下放過程兩膜吸附導(dǎo)致的防滲膜重新下放，提高施工效率；

（4）防滲膜壓膜處理過程中，吊索與槽壁形成一定傾角，角度控制在5°以內(nèi)，在壓膜器提供水平分力的同時(shí)吊索不會對槽壁表面防滲膜破壞。

4 結(jié)語

防滲膜截滲墻實(shí)際施工效果經(jīng)調(diào)查表明，日均排水量減少幅度超過了80%，磁吸式防滲膜截滲墻效果優(yōu)良。

基于某磁吸式防滲膜截滲墻項(xiàng)目對磁吸式防滲膜截滲墻施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，對施工工藝流程中的膠磁粘貼、防滲膜卷膜、鋪膜、防滲膜搭接處處理、鎖扣管松動頂拔等流程具體施工操作給出了詳細(xì)的說明，并結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)給出部分施工建議。