垂直铺膜防渗技术在大堤防渗工程中的应用

刘 洁

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概况

汾河流域生态修复中游核心区干流蓄水工程即将具备蓄水条件，为了保证蓄水后大堤的安全及减缓蓄水后对堤外的浸没，将对汾河大堤进行防渗加固。结合中游核心区干流蓄水工程的蓄水高程，确定防渗加固措施范围为蓄水漫滩段两岸堤防，长度约为115 km。防渗加固措施根据汾河大堤填筑质量及现有地质勘探资料设计采用垂直铺膜防渗技术，开槽铺膜深度为4～5.5 m。

2 垂直铺膜防渗技术措施

2.1 施工准备

施工前要详细的对地质状况、土层分布、水源、电源、道路、场地、地下水位情况进行分析，确定合适的开槽机种类，按要求订做0.3 mm厚聚乙烯土工膜、购买泥浆材料（膨润土、黏土、添加剂等）。项目相关人员根据业主移交的控制点，水准点、测量所需资料、图纸等对施工人员进行技术交底，并对工地所有测量参数进行复核校对。另根据施工要求，施工前要沿铺膜轴线填筑平整约3 m宽的施工平台，铺膜中心线同平台开挖中心线重合，施工平台地面高程要求高于设计蓄水位高程0.5 m。

2.2 施工工艺流程

垂直铺设土工膜的施工工艺流程见图1。

2.3 施工平台的整修和放线

施工平台约3 m宽，在一般情况下将原始地面整平压实即可，对于地势较低、地下水位较高的地方要求进行适当填筑，填筑到工作面高于地下水位1.5 m，并用挖掘机压实。对地下障碍物如建筑、垃圾、砖石块、树桩等物全部清除并掌握相对不透水层的深度后进行测量放线，定出垂直铺膜位置。

2.4 先导孔

图1 施工工艺流程图

为了掌握地层性状，确保土工膜嵌入相对不透水层，在轴线上每隔50 m钻一先导孔，孔深超过设计墙体1.5 m，局部地质条件变化较大的地段适当加密孔数，对先导孔钻取的芯样进行鉴定，并描绘出地质剖面图，以此为依据调整垂直铺膜深度，保证土工膜入底层黏性土不小于1 m深度。

2.5 机械设备的就位安装与调试

铺膜线确定后，将开槽机设备在监理工程师批准的铺膜开端处就位并组装。各种辅助设备作好准备工作并延轴线一侧每100 m开挖一个泥浆池，待一切就绪后开始空转试机，边试机边调试机器及辅助设备使达到正常工作状态。

2.6 施工用水及排水

本工程垂直铺膜开沟造槽用水量较大为30 m3/h，工地所处河道处地下水较丰富，可沿垂直铺膜线外侧每200 m挖一个长宽各6 m，深3 m的水坑作施工水源，根据需要可以将弃水排入废水沟内。

2.7 开沟铺膜

本工程采用往复式开槽机施工。开槽前需在工作面上刨出一条0.2 m×0.2 m的导槽，起导向作用。用往复式开槽机沿设计轴线位置开槽，槽宽控制在0.26 m左右，机器开槽。往复式开槽机是用动力带动机械大臂作往复运动，运动时大臂上的刀板切削土层，高压水嘴冲切土层，并用砂石泵将渣土料抽出地面，形成槽孔，同时将泥浆充满沟槽起固壁作用，随着大臂的角度加大，沟槽深度加深，出土量增大，当达到设计深度时，大臂角度固定（约45°），在牵引装置的作用下机器前进，边开槽边前进，开出满足设计要求的沟槽，由于槽底可能有沉淀淤积，因此开槽时应超挖10 cm左右，控制槽的倾斜度不超过5%，在造糟长度达到8 m时，经监理人员检验同意，随后在槽内用铺膜器铺设土工膜，用钢丝绳牵引铺膜器套筒使其转动铺膜，槽坑顶部用压土方法固定土工膜，模卷要紧贴下游槽壁铺设，铺膜达到20 m后用机械结合人工按规定回填沟槽（铺膜器图样及铺膜示意图如图2、图3所示），最后作顶部保护处理，这样连续不断地重复上述过程即完成全部铺膜工程施工。

图2 铺膜器图

图3 铺膜示意图

2.8 土工膜的接合

该工程采用厚0.3 mm聚乙烯土工膜，根据铺膜深度和上部固定余膜分别定出不同标准的幅宽，由厂家提前定做，在铺膜过程中，当一幅膜（长约40 m）快下完后，在槽边与下一卷膜采用折叠焊接工艺连接，焊接对折搭接宽度不小于20 cm，幅间连接采用热熔焊，焊接翻折部分应放置在土工膜背水侧，焊接时不要损坏土工膜，下膜要注意确保土工膜入槽后能沉入槽底，达到设计深度，具体按要求操作。

2.9 沟槽回填

施工中用砂石泵抽出的渣土排到已铺好土工膜的槽孔中，上部不足的部分用人工回填，槽口不能一次性填满，上部留有0.5 m，经灌水下沉固结后再填满压实。

2.10 弯道施工

当转弯半径达到300 m时机械可转弯施工，当转变半径小于200 m时，采用拆线方法施工，即机械沿直线方向施工，达到一定的位置后停止，回填沟槽整平场地，调整机械轴线与前期形成一夹角，然后搭接施工。

3 施工组织机构及设备配备

根据垂直铺膜工程量和现有场地情况，配备施工人员24人，其中管理人员2名，技术人员2名，机械操作人员8名，其他人员12名以及工作状态良好的设备，机械设备见表1。

表1 本工程的主要施工设备表

4 质量控制要点

1）施工准备期间，搞好施工放线，按要求搞好先导孔的地质勘探工作，确定好各桩号的垂直铺膜的深度，并整修好施工平台，挖好导引沟、泥浆坑、沉沙池、地锚坑等。

2）开槽机前进时注意观察大臂沉浮情况，发现变化时及时测量深度，调整牵引速度，并定时用垂球和钢尺测量深度，保证达到设计高程，并要经常校核轴线位置，控制在+10 cm。

3）为防止塌槽，施工时用泥浆灌满槽口，泥浆比重要保持在1.15～1.25 g/cm3，保证槽中浆面高于设计地面高程，并及时检查开槽机两侧的地面，发现裂缝要采取及时的补救措施，如支撑槽口、加大泥浆比重、加快施工速度。

4）开机时严格按照《垂直铺膜机械安全操作规程》操作，保证机械、人员的安全和机械的正常运行，施工中注意观察设备的运行情况，发现问题及时维修，保证施工停机不超3 h，因停机时间过长或槽口坍塌造成淤积时，用清槽方法达到槽深，用高压水枪冲起淤土再用砂泵抽出。

5）沟槽回填使用开槽的渣土和现场地表土，保护土工膜不得损坏，回填土中不能有杂质和石块、土块等。

6）各段之间的施工接头要认真处理，原则上在地质允许的情况下，按照设计进行搭接，以防破坏前期土工膜。

7）堤防弯道处采用插刀方法施工、对地下障碍物、砂石垫方，湿土等复杂地质造成塌孔不能施工时，采用移线或其他工法施工，接头处搭接1.0 m。

8）有输油管线的地方和不能破坏的其他建筑设施如公路、涵洞等，采用灌浆等方法，与垂直铺膜的搭接1 m。

9）前一道工序施工场地要搞好完工清理工作，保护好顶部压膜不被破坏，不得影响下一道工序。

5 结束语

本工程垂直铺膜防渗技术是利用往复式开槽机，开挖一定宽度和深度的沟槽并铺设聚乙烯土工膜，再用设计要求回填土填筑沟槽，形成以土工膜为主体的防渗帷幕，起到防渗作用。此技术经济实用且防渗效果明显，在今后的堤坝防渗处理中必广泛应用。