堤防垂直铺塑防渗技术探讨

邢 坦 秦增忠

堤防垂直铺塑防渗技术探讨

邢 坦 秦增忠

垂直铺塑防渗技术是一项实用性防渗技术，由于其所用设备工艺简单、施工进度快、成本低、防渗效果好且经久耐用，因此在水库、湖泊、江河堤防防渗工程等领域中得到了广泛应用，并取得了良好效果。

本文以分淮入沂工程淮安市堤防处理工程为例，介绍了垂直铺塑防渗技术在水利工程中的应用，总结出施工所遇到的难点问题、注意事项等，并论述了采用的施工对策。

一、工程概况

分淮入沂工程是淮河下游防洪体系的一个重要组成部分，其中淮安市境内的淮沭河西堤为2级堤防，按照设计要求，需要对0+000～9+400段进行机械垂直铺塑防渗处理施工，垂直铺塑设计深度为7.3～12m。

二、材料设备的选择

1.塑膜选择

考虑到施工中拉扯和摩擦对塑膜的破坏、沟槽填土不均匀沉陷产生的局部扭曲以及膜与膜间的连接、塑膜的抗老化、便于施工等因素，最终选用聚乙烯塑膜的厚度为0.22mm。其主要性能指标如下：

物理特性：

单位面积重量G=200±5g/m2。

力学特性：

抗拉强度≥0.1kN/5cm；

抗撕裂强度≥0.08kN；

伸长率≥30%；

抗渗强度≥100kPa；

渗透系数K≤A×10-12cm/s。

2.设备选择

由于设计开挖深度最大为12m，深度大，进尺慢，再加上堤身土质松散，因此决定采用振动相对较小的链斗式开槽机进行施工。

开槽施工时需要采用泥浆护壁，因此还需用到泥浆搅拌机、水泵、柴油发电机等设备。

三、施工准备

1.现场试验

施工前，按规定对工程使用的聚乙烯塑膜进行取样试验和塑膜联接试验，以确定施工工艺流程、施工方法、施工参数和质量控制标准等。

2.施工平台开挖

由于设计铺塑中心线在堤坡位置，因此施工前需要在堤坡上开挖一个5m宽的施工平台，平台高程高出设计洪水位1m，铺塑中心线同平台开挖中心线，塑膜紧贴槽壁的上游面，槽宽不大于0.26m，造槽深度不超过铺膜深度0.5m。

四、垂直铺膜施工方法

1.工艺流程

测放开挖中心线→开挖引沟→铺设导轨和开槽机安装→卷膜→制造护壁泥浆及开槽→塑膜铺筑→回填粘土→余膜卷埋→堤面恢复。

2.施工程序

划定施工场地界线→测量放线，确定开挖线→开挖施工平台及引沟→铺设钢轨、开槽机安装→卷膜→制浆、开槽→下膜→回填→加水于预留浅沟（水分下渗，回填土自然固结）→余膜卷埋复土至堤坡原状并夯实→堤坡修理、平整。

3.开槽

开槽前在堤面上刨出一条引沟起导向作用。引沟开挖土堆置于沟槽一侧，供铺膜完毕后回填使用。

用链式开槽机沿设计轴线位置开槽，槽宽控制在0.25m左右。开槽时采用泥浆护壁，泥浆比重视实际施工需要确定。

4.塑膜铺设

开槽时，为保持槽壁稳定，槽中灌有一定比重的泥浆，所以槽底往往有一定厚度的沉淀层，但是塑膜较轻，因此难以将塑膜插至槽底。施工时可采用移动膜捆的办法将塑膜一段一段地铺筑到整个沟槽。膜捆是由转盘、钢轴、套筒、挡板、滑板、钢丝绳及塑膜等几个部件组成。由于膜捆具有一定的重量和刚度，因此可插至槽底，满足铺塑深度。

5.卷膜

塑膜的长度通常取50～60m，宽度取决于控挖段内的铺塑深度以及槽顶压膜长度。卷膜需要平整、宽敞的场地，地面不能有锋利物以免刺伤塑膜。卷膜前仔细检查塑膜有无破损处，如有破损即用胶水粘补或剪去不用。塑膜尽量卷得紧一些，以减小膜捆直径，防止膜捆下不到槽中或损伤塑膜。

6.塑膜联接

（1）塑膜联接方式

施工时按照设计要求，塑膜卷与卷之间采用缝合工艺进行联接，缝合搭接宽度不小于10cm，缝线不少于双排线。缝合方法是：将后续和已铺塑膜首尾对齐，折叠宽10cm左右，用缝合机缝合。

塑膜联接也可采用焊接工艺，如不具备焊接或者缝合条件时，可采用搭接法，搭接长度不应小于5m。

（2）塑膜联接步骤

将清理干净的塑膜进行平行对正，适量搭接，调节焊接或者缝合至最佳工作状态，做小样焊接或者缝合试验，并做现场撕拉试样，焊缝或者缝合缝不被撕拉破坏、母材不被撕裂可认定为合格。现场撕拉试验合格后，用已调节好工作状态的热合机或者缝合机逐幅进行正式联接。

7.塑膜铺设、沟槽回填

膜捆吊放到槽中后，由专人掌握转盘，防止膜捆倾倒。在膜捆前移过程中应通过转盘不断地向膜捆施加压力，防止其上浮。为防止塑膜被拽破或因温度的变化开裂，要及时转动转盘，以使展开的塑膜始终处于略有富余的松弛状态。膜捆在槽底的垂直投影中心（图1中B点）距大臂顶端距离b应不小于1m，以避免大臂上的刀具剐伤塑膜；槽中回填土坡脚A点距B点距离a应不小于2m，防止回填土坍落到未铺塑段，影响铺塑深度。

塑膜铺设后，及时进行沟槽回填。回填土施工一般从膜的下游侧开始，以确保塑膜紧贴上游侧。回填土料尽量利用开槽土方，以减少土源的补充量。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，从上部往槽内浸水，促其下沉，经7～10d沉降后，往槽内补充填土，并夯实。

8.质量检测

图1 槽底膜捆垂直投影图

施工完毕且槽孔沉实基本稳定后，在防渗帷幕下游面开挖探坑检查，约1～1.5km开挖一处，开挖深度不小于2.5m。主要检查帷幕的平整度、完好度、联接质量、回填土质量等。必要时，可采用地质雷达探测方法进行垂直铺塑施工质量检测。

五、施工中应注意的问题

1.护壁泥浆的使用

制浆材料：通常使用膨润土泥浆，有时为了泥浆的性能适用于特定场地土质条件要求，会在拌制泥浆过程中向泥浆中加入适当的外加剂，如加重剂、增粘剂、分散剂、防漏剂等。

泥浆性能：在施工过程中，要保证泥浆的物理、化学稳定性和流动性，一般每隔2h进行沟槽内泥浆密度、粘度、失水量等监测。

泥浆的制作：泥浆常用回转式泥浆搅拌机进行制备。制好的泥浆存于储浆池，用泥浆泵输送到所开沟槽内。经沟槽循环排出的携带泥沙的泥浆，经沉淀池沉淀后，可循环利用。

2.控制开槽深度

开槽深度是垂直铺膜工程质量控制的关键点。施工班组应按照每10延米进行槽深量测，并接受现场监理人员不定点的抽测。

3.开槽和铺塑的速度保持一致

在垂直铺塑的施工过程中，开槽和铺塑的速度要保持一致，如果开槽的速度过快，铺塑的速度过慢，就容易发生沟槽坍塌，造成塑膜铺设深度不够的现象。

4.及时进行检测和处理

若塑膜存在孔洞或未搭接好、有漏铺、被划破等问题，那么水头压力便会集中于塑膜的破损部位，容易造成集中渗漏和渗透稳定问题，严重时会引起溃堤等后果。因此，在塑膜铺设完成后，必须对铺设质量进行及时检测；洪水季节应快速监测垂直铺塑工程运行情况，以便及时发现险情，及时采取措施。

六、垂直铺塑施工难点及解决方法

1.与建筑物接头处理

为避免机械开槽施工对河道建筑物基础造成影响，从施工机具灵活性、防渗效果等方面考虑，采用多头小直径深层搅拌桩或者高压定喷方案对建筑物两侧及已实施铺膜堤段接头部位进行防渗处理，效果比较好。

2.砂礓层、块石等

施工中若遇到砂礓层、大的块石、堆石等障碍物，会使塑膜难以插到设计深度。对砂礓层的处理可以考虑增加护壁泥浆用量，尽可能防止沙礓层坍塌。若遇到较大的块石，可以考虑采用人工进行打捞。当遇到有零星碎块石时，应放慢施工速度，并控制开槽机挖斗的切削量，尽量减少主机负荷，避免拉断链条，造成施工事故。

3.塌方处理

如果在膜捆与大臂斜面间出现了要塌方的滑动体，可沿滑动体全长并按适当间距插入长方木块。木块厚度同槽宽，插入深度以木块最底端不触及大臂上挖斗并留有一定安全距离为准。木块插入后需固定，防止其掉落卡住挖斗。由于木块的支撑作用，滑动面的扩展得到一定程度的控制，然后随着开槽机的前移再取出木块，进行铺塑、回填。必要时可采用插入档土板的办法防止塌方。

因为垂直铺塑属于隐蔽工程，施工时会遇到各种各样的不确定、不可预测的因素，工程技术人员要针对实际发生的情况，查明问题原因，采取合理的处理措施，才能解决实际问题。

七、结语

垂直铺塑防渗技术充分利用了塑膜的隔水性，形成的防渗体柔性、均质、整体性好、防渗效果好，且可控性强、安全性高、造价低，对堤坝稳定性影响较小。该项技术的经济效益、社会效益、生态效益均十分明显，与其他堤坝防渗方式如高压喷射灌浆、水泥土截渗墙等相比，具有明显的优越性，具有广泛的推广应用价值

淮委沂沭泗水利管理局 221018）