垂直铺塑施工技术在水利工程中的应用

垂直铺塑施工技术在水利工程中的应用

李广弟

李广弟（南宁科瑞德土地规划设计咨询有限公司，广西南宁530000）

摘要：垂直铺塑防渗技术是近十几年来研究和发展起来的新技术，由于其施工时开槽连续稳定，施工速度快，防渗效果好，适用条件广泛、成本低，与常用的混凝土板墙、高压喷射构筑板墙、深层搅拌板墙等技术相比最为经济，因此在水库、江河堤坝防渗堵漏等工程中得到了广泛应用并取得了良好效果。在江河堤坝防渗堵漏、水库土坝防渗加固、平原水库因坝等防渗工程中得到了广泛应用，取得了良好的效果。采用垂直铺塑处理方法，能够解决堤坝基础渗漏问题。

关键词：垂直铺塑料施工技术；水工建筑；应用

1防渗材料选择

垂直铺塑技术是因塑料工业的发展，生产了防渗性能优良的制品而研究发展的一项新技术。

目前多选用PE防渗膜，主要原料为聚乙烯及六七种其他材料，密度为923kg/m2。PE膜具有强度高、变形伸长率大、渗透系数小等良好的性能，使用寿命＞50年（国外资料表明大于100年）。工程中采用厚度≥2mm，根据作用水头的大小和工程的重要程度要求，可选用0.3~0.5mm。其基本特性由试验测定。设计中常根据工程需要提出一些具体要求，以某水库为例，塑膜置放深应达到设计测定。膜厚0.2mm，主要性能指标为：渗透系数小于10cm/s，拉伸屈服应力大于12MPa，断裂伸长率＞500％，刺破试验大于128N，使用温度范围±60℃等。PE防渗膜的市场价格随年度、原材料价格、市场需求量的变化有较大的差异，防渗膜的幅宽因原材料、生产工艺及厚度的不同而不同，常用的PE防渗膜幅宽一般2~10m，最大可达16m。工程施工中，根据铺塑的深度、运输及储存方便条件等常选用幅宽6~8m。

2链条式开槽机垂直铺塑防渗工程施工

2.1机组。由主机、牵引机、铺塑机、水泵、发电机组等组成，总重17t。主机行走宽度大于3.5m台班人数为12~14人（司机手1人、发电1人、铺塑2人、清泥2人、后勤1人、机修1人、技术员1人等）。

2.2造槽。按防渗体中心线放样定位、铺设行走道轨，设备就位调试．开机运行，连续造槽。主机通过传动机构带动链条循环远行。固定在链条上的铲斗克服土休的摩擦阻力和重力等将槽内的土体挖出土面，经皮带传送机和人工将取土堆放在槽两侧。槽探≤16m时，槽宽为0.2~0.3m。

2.3泥浆护壁。采用常用的护壁技术。当土层含粘粒较多，槽内水位大于地下水位1.2~1.5m时，可自行造槽护壁；半土层含粘粒较多时，需加膨润土和工业用碱造浆．膨润土质量差异较大，常算用中等质量之膨润土（市场价格400~600元/吨，一般计200元/吨左右即可）。其配比因土层组成的不同而异，常根据经验及参照已完工工程情况确定，或按重量比：土：碱=1.000：1.000：（0.008~0.020），经试运后作适当调整。泥浆由泥浆机供给连续作业。

2.4铺膜及回填。铺膜由铺型机铺设，将PE膜卷在钢膜机主轴上，由机械牵引或人力牵引（当槽深12~30m，卷间膜的连接方法常有缝接、焊接和搭接、缝接用手动缝纫机缝合，强度及渗漏均能满足要求；焊接是由专用焊接机热合，接缝处强度高于母材强度，接缝两端处强度为母材强度的80％；塔接是出专用的焊接机热合，搭接即平接，长度应大于0.5m。工程中常用缝合。

当采用复合土工膜（两布一膜）时，要求生产厂家预留“毛边”，即根据尺寸要求，为使膜与膜的连接（焊接和缝合），预留5~10cm，土工布与膜不热合。待膜连接后，将土工布缝合。铺膜完成并检验合格后即可在膜的两侧回填鼓土等，回填土不得含有带尖棱角的石块杂物等。当与上部防渗结构连接时，铺塑在地面以上应留有余量，一般应大于0.5m，且应妥善保护外，以防损坏。

3往复式开槽机垂直铺塑防渗工程施工

3.1机组。由主机、牵引机、铺塑机、发电机、供水泵、反循环系统、维修设备等组成，总重15t。

主机行走宽大≥4.5m，要求场地平整、供水水源近、水量充足、排水通畅。机台人员组合与链条式类同。

3.2造槽。按设汁防渗体中心线放样，设备就位调试，开机运行，连续作业。主机通过传动机构和链杆等，带动开槽机主杆往复运行，主杆上固定有刮板（或锯齿）和射水孔，利用射手的冲击和刮板的运动，切割破坏原土体结构，通过反循环系统将离散的土体排出槽外。槽深≤16m时，槽宽常为0.2~0.3m。往复式升槽机造槽工效较高，在同样条件下日进尺较链条式造槽稍快，其他工序同链条式。

4施工中常遇到的问题及处理

施工中常会遇到大树根、石块、废弃井等地下障碍物及槽壁坍塌等。

4.1由于树根的埋深一般为较浅，槽宽为0.2~0.3m，在“三通一平”时即应用人工推土机等机械沿轴线处彻底清除主根，被切断的根茎＜5.0cm时，对作业影响不大。

4.2地下障碍物。地下降碍物对作业的进度影响很大，有时成为该技术成败的关键。当土层中局部含有少量不成层状分布的砾石或个别较大的块石时，作业进度受到影响较小，适当放慢速度，注意观察，以防意外。

工程地质勘探报告有时较难全面反映土层的详细情况，如废弃的水井、地窖、坟墓等，对回填土也容易疏漏。如靠近城镇的回填土往往有建筑垃圾，含有大量的石块、砖和砼块等。干砌砖结构水井等，其材料强度较低，有时可切割击碎，被挖（排）出槽外；当有困难时可停机，利用人工击碎或简易抓斗等挖（捞）出。

当遇到地下埋没物较多时（如墓群），应建议改线绕行、避开。采取补充措施保护防渗结构的完整性。当遇到个别的大漂石时，可停机处理或绕行。当遇到回填土为含大量块石的建筑垃圾且埋深较小时（如1~2m）。可事先清除之。

4.3踏壁。蹋壁是常见的事故。为防止蹋壁应对土层的组成及地下水位变化等有充分的分析判断和制定对策，作好泥浆固壁。蹋壁会将主机的主杆理入地下，常需用人工或机械开挖、牵引起吊等法将主杆拉起，有时因工期、设备条件等原因不得己将主杆锯（切）断，重新组装主杆。

5弯道及端部

江河堤防或园坝常会遇到“弯道”，当轴线与弯道切线夹角≤50度时，主机行走可慢行逐步调整；当有一定困难可局部改变轴线时，应建议设计者改线变更；当夹角较大时可作“端部”处理，成折线。端部是指一段首尾部，围坝则为封闭圈，首尾连接。弯道的折线点和封闭圈首端连接的方法是：当槽内土体固结、两侧土体稳定时，可用编织袋内装粘土（或塑件砼）固定末始端，并使两编织袋接合之，此法一般能达到防渗要求；当土体稳定性较差，有可能引起蹋壁时，预留一定搭接长度，长度常大于槽深。

6验收

施工的全过程中应加强管理，各工序各岗位严把质量关，严格按施工单位“质量保证体系”合关规定操作发现问题及时处理，确保工程质量。

检验防渗效果的方法：观测防渗体上下游水位变化，渗漏量变化，地下水位变化及下游淹侵影响变化等。观测方法有利于原有观测孔（管）、下游水井水位测量等，也可新设观测设施。

7结论

垂直铺塑防渗工程施工工艺，具有省材料造价低、施工速度快（当h＝6~10m日进尺可达60~80延米）、防渗体适应变形能力强等诸多优点，因此得到了广泛的应用。目前垂直铺塑技术成槽深度达16m，深度增大时其机具制造、施工工艺等都有一定难度，功效较低，单位造价相对要高；同时在地质条件较复杂时，特别是（下转82页）