堤防防滲垂直插膜技術(shù)施工控制技術(shù)探析

林 農(nóng) 紀(jì)建中 王 麗

一、前言

堤防的防滲處理技術(shù)有很多種，有垂直插膜防滲、水泥攪拌樁防滲墻、高壓噴漿防滲墻等。垂直插膜防滲技術(shù)，是用機械開出一定寬度和深度的溝槽，在溝槽內(nèi)鋪設(shè)防滲土工膜，再進(jìn)行溝槽回填土施工，通過防滲土工膜防止堤防滲流破壞。該工藝具有機械簡易輕便、施工速度快、防滲效果好、整體性好、適應(yīng)變形強、造價較低等優(yōu)點。垂直插膜防滲技術(shù)最先在江蘇省駱馬湖堤防防滲處理中運用，后來又陸續(xù)在淮河入江水道、入海水道、二河?xùn)|堤以及淮沭河西堤等堤防中運用。分淮入沂整治工程建設(shè)中大量運用該技術(shù)，垂直鋪膜防滲處理長度達(dá)107km，先后投入鋪膜機械20多臺。本文對分淮入沂整治工程堤防截滲處理垂直插膜施工過程中各關(guān)鍵工序施工控制技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，以期使得該項技術(shù)更加成熟，能更好地控制施工質(zhì)量，確保達(dá)到設(shè)計效果。

二、施工控制技術(shù)

1.施工工藝、流程和技術(shù)要求

（1）施工工藝

垂直插膜是采用專門的開槽機械，通過安裝在長刀臂上帶刮板的鏈條循環(huán)轉(zhuǎn)動，對槽孔土體進(jìn)行刮、削，并將土體帶出地面。通過調(diào)整刀臂下傾角度使溝槽達(dá)到設(shè)計深度要求。為了防止槽孔土體塌落，需采用一定比重的泥漿進(jìn)行槽孔護(hù)壁。利用開槽機械牽引鋪膜裝置在溝槽內(nèi)鋪設(shè)防滲土工膜，在膜的一側(cè)溝槽回填粘性土，形成以塑膜為主的防滲帷幕。通過卷揚機牽引開槽機械連續(xù)開槽，連續(xù)鋪膜，形成連續(xù)防滲帷幕，達(dá)到堤防截滲目的。

（2）施工流程和技術(shù)要求

垂直插膜施工流程為：①開挖壓實操作平臺→②開挖引導(dǎo)溝→③鋪設(shè)導(dǎo)軌和開槽機安裝→④卷膜→⑤機械開槽→⑥土工膜鋪設(shè)→⑦膜頂部固定→⑧槽孔回填土→⑨堤面恢復(fù)。

根據(jù)《水利工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)范》（DB32/T2334.2-2013）的要求，垂直防滲鋪膜單元工程包括成槽、鋪膜和回填三道工序，每道工序的質(zhì)量檢驗項目和標(biāo)準(zhǔn)見表1、表2和表3。

表1 垂直防滲鋪塑成槽工序質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)表

表2 垂直防滲鋪塑鋪膜工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表

2.施工控制技術(shù)

根據(jù)垂直插膜的工藝流程和質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，平臺修建、開槽、鋪膜、槽孔回填等這幾個環(huán)節(jié)是施工控制技術(shù)的重點。

（1）平臺修建控制技術(shù)

施工平臺是為了滿足施工機械行走和作業(yè)要求，平臺修建的好壞直接影響施工質(zhì)量。平臺修建控制技術(shù)的重點，是平臺的高程、寬度和密實度控制。根據(jù)設(shè)計要求，施工平臺布置在堤防迎水側(cè)堤坡上，平臺頂高程需高于設(shè)計洪水位1m以上，并且不低于設(shè)計鋪膜頂高程。為滿足鋪膜機械行走作業(yè)面要求和槽孔出土堆放需要，平臺寬度為5m左右。因鋪膜機械是由卷揚機牽引通過輪式或者軌道行走，平臺的平整度和密實度必須保證機械行走平順，這樣刀臂開出的槽也較順直和垂直。將平臺表面松散土層壓實后還能防止上部槽孔塌壁，如表層土質(zhì)松軟還需要進(jìn)行換土處理。

為了防止堤身孔洞引起施工中塌槽，在施工平臺上沿防滲軸線開挖寬0.4m、深1.5m的溝槽，在槽內(nèi)分段灌水，通過灌水促進(jìn)堤身土下沉密實，并找出堤身孔洞，然后對沉陷進(jìn)行回填土壓實。灌水時間不得小于24小時，且灌滿溝槽后要將整個施工平臺進(jìn)行灌水密實。

（2）開槽及槽孔維護(hù)控制技術(shù)

開槽及槽孔維護(hù)是直接關(guān)系到后續(xù)的鋪膜能否達(dá)到設(shè)計要求的關(guān)鍵，其技術(shù)控制重點是控制槽孔的寬度、超深和配置泥漿護(hù)壁，防止塌壁。開槽是在設(shè)計軸線上進(jìn)行，采用24.5cm寬度刮刀挖槽，控制槽孔寬度不大于26cm。通過鋪膜機械尾部卷揚機控制開槽機大臂與機架間的夾角來控制挖槽深度，保證開槽深度超深在0.2～0.5m范圍。沿鋪膜軸線方向每延10米利用測繩實測溝槽深度，考慮換膜和接縫縫合時間以及槽孔土厚度，在鋪膜接縫附近槽孔開挖超深適當(dāng)加大。依靠機械頭部的牽引設(shè)備控制機械前進(jìn)速度及方向，在設(shè)計鋪膜軸線上挖槽施工。成槽時由鏈條上刮刀對槽孔內(nèi)土體切、刮、揉，自動拌制成護(hù)壁泥漿，對于一般土質(zhì)邊成槽邊自制泥漿能滿足槽孔護(hù)壁要求，泥漿比重為1.05～1.15。如果堤身土質(zhì)為砂性土或者孔洞較多，需要增加泥漿比重，泥漿中還需摻入粘性土。溝槽開挖過程中，應(yīng)根據(jù)槽孔內(nèi)漿液的消耗情況，及時補充漿液，保持漿液液面不低于孔口30cm。

（3）鋪膜控制技術(shù)

鋪膜質(zhì)量影響到堤防的截滲效果和能否達(dá)到設(shè)計要求。重點是控制鋪膜的深度、膜的縫合接頭和膜頂固定。當(dāng)溝槽開挖到一定長度時就可以鋪膜，在開槽過程中槽底往往有一定厚度的沉淀層，由于土工膜較輕，難以直接將膜插入槽底，故采用移動膜捆的辦法將膜展鋪到溝槽中。由于膜捆具有一定的重量和剛度，可插入槽底，滿足鋪膜深度要求。膜捆是由轉(zhuǎn)盤、鋼軸、套筒、擋板、滑板、鋼絲繩及塑膜等部件組成，將膜捆卷在鋼軸上，通過鋼絲繩牽引套筒逐步展開膜卷，滑板起到支撐膜卷和平順展膜的作用。

在鋪膜前首先要卷膜，考慮膜卷的直徑不能超過槽孔的寬度，控制膜的長度在50m左右。膜的幅寬為鋪膜深度加上為防止膜滑落而在溝槽頂面平臺上壓膜長度之和。卷膜需要在平整、寬敞的場地進(jìn)行，地面不能有鋒利物以免刺傷膜。卷膜前應(yīng)仔細(xì)檢查膜有無破損處，如有破損要用膠水粘補或剪去不用。膜應(yīng)盡量卷緊以減小膜捆直徑，防止膜捆下不到槽中或損傷塑膜。膜卷之間宜采用縫合工藝聯(lián)接，將后續(xù)和已鋪膜首尾對齊，折疊寬20cm左右，用縫包機縫合，縫線不少于雙排線。

表3 垂直防滲鋪塑回填工序質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)表

將膜卷裝入鋪膜桿上，通過安裝在開槽機尾部的起吊設(shè)備，將膜卷垂直緩緩下沉，保持土工膜不變形、不拉裂，通過鋪膜桿控制鋪膜深度，確保鋪膜底高程滿足設(shè)計要求。膜卷放到槽中后，隨著槽孔的不斷形成，利用起吊和牽引設(shè)備將鋪膜桿懸掛在槽孔內(nèi)并向前牽引，將膜展開并緊貼槽壁上游側(cè)。鋪膜時保持刀臂尾部刮板與膜卷的距離不小于1m。由于槽孔泥漿沉淀，膜卷有可能上滑到沉淀層上部，因此在其前移過程中應(yīng)通過膜卷轉(zhuǎn)盤不斷地向膜卷施加壓力。為防止展開過程中膜被拽破或因溫度的變化開裂，要及時轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，確保膜處于略有富余的松弛狀態(tài)。膜鋪設(shè)后及時填壓土體將膜頂、膜底固定，確保土工膜不上浮、不下滑?？刂颇じ叱霾劭醉斆?0cm左右，并固壓在上游側(cè)槽口，必要時設(shè)置木樁拉拽土工膜，防止膜滑落槽中。

（4）槽孔回填土控制技術(shù)

槽孔回填土的密實性決定膜與堤防結(jié)合的緊密程度，確保堤防的完整性和防滲效果。其控制技術(shù)的重點是回填土質(zhì)、分次回填以及二次注水。土工膜鋪設(shè)后，為防止槽孔壁臨空面過大和臨空時間過長導(dǎo)致槽壁坍塌，從膜的下游側(cè)槽孔及時回填土，以確保鋪膜緊貼上游側(cè)?；靥钔亮现胁坏煤须s物和硬土塊，不能摻有小塊石和砂礓，土料宜保持濕潤，若出現(xiàn)風(fēng)干現(xiàn)象則先用水澆濕，以防止干硬土塊在下入溝槽時刮破土工膜。開槽土質(zhì)如能滿足設(shè)計要求，回填土料盡量利用開槽土方，以縮短成槽和回填間隔時間。槽孔回填采用小挖機配合人工回填，按施工方向由遠(yuǎn)及近同步進(jìn)行，回填點一般保持與刀具的距離不小于2倍的槽深。因槽孔中土方無法通過機械碾壓密實，只能在槽孔中利用自重下沉密實?；靥顣r由挖機將回填土方先堆積在槽孔背水側(cè)槽口，由人工少量分次向槽內(nèi)回填，防止土體在槽孔中架空。在回填后的7～10天內(nèi)應(yīng)保持溝槽內(nèi)和頂部一直有水，讓土體充分沉實。待槽孔內(nèi)泥漿水消散、回填土頂面下沉后，再對槽孔進(jìn)行二次補充回填，并進(jìn)行二次注水。待土體沉實穩(wěn)定后對平臺進(jìn)行碾壓，保證槽孔回填土密實度不低于現(xiàn)狀大堤標(biāo)準(zhǔn)。

3.問題處理措施

（1）如果因機械故障停置時間長造成槽孔泥漿沉淀厚度較深，鋪膜深度不足，可將機械退回深度不足部位，對淤積范圍重新開挖，并且開挖深度再加深20～30cm，以最快的速度將土工膜鋪設(shè)完成。

（2）對于兩幅膜縫合時、更換牽引時等正常因素的可預(yù)見機械停置，可在機械停置前一定長度范圍內(nèi)超挖30～50cm，允許有一定的泥土沉積，但是必須保證滿足設(shè)計深度再進(jìn)行鋪膜。

（3）如果停機時間太長或者遇到不良土質(zhì)，造成槽壁塌陷情況，并且不具備重新開挖條件的施工段，或者是兩臺機械作業(yè)面接頭位置均作為“難工”段處理，可采用高壓定噴或擺噴等措施進(jìn)行處理，要求與兩側(cè)塑膜搭接長度不小于15m。

三、結(jié)語

堤防防滲垂直插膜施工技術(shù)在分淮入沂整治工程中得到了大規(guī)模應(yīng)用，通過試驗段對各關(guān)鍵工序的控制技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，并且在施工過程中嚴(yán)格按此技術(shù)進(jìn)行全面控制。施工結(jié)束后通過開挖探坑觀測，鋪膜表面平整，無破損，與堤防土體結(jié)合緊密，膜之間接頭達(dá)到設(shè)計要求，槽孔回填土干密度達(dá)到原狀大堤的標(biāo)準(zhǔn)。堤防防滲垂直插膜施工中按照該關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行有效控制，可達(dá)到較好的設(shè)計和施工效果，極大改善堤防滲流條件和防滲效果