机械垂直铺膜的施工质量管控

1工程概况

新沂河是沂沭泗洪水南下入海的主要通道之一，始建于1949年冬，西起骆马湖嶂山闸，途经徐州、宿迁、连云港三市的新沂、宿豫、沭阳、灌南、灌云五县(市)，东至堆沟、燕尾二港，与灌河会合后并港出海，全长146km，季节性行洪河道。作为新中国成立之初开挖的一条人工河道，近60年来，新沂河已先后经历了1954年、1957年、1963年和1974年等多次大洪水考验，立下赫赫显功。新沂河每次洪水过后，国家总要根据上游工情、水情变化，对其进行“疗伤”。1958年、1965～1973年、1983～1988年、1994～1999年，2000～2003年经过多次整治，行洪能力逐步扩大到7000m3/s，但随着行洪能力和水位的提高，近年汛期行洪期间发现在桩号94+600～96+250段背水面堤脚有渗水、窨潮情况出现。为了彻底解决险工隐患，管理部门委托勘测机构进行了地质勘测，结果显示:桩号94+600～96+250段堤基存在长约1550m的砂层透镜体，其顶高程0.00m，厚度在0.5～0.7m之间，堤身其他土质为粉质黏土、砂壤土和少量海淤土。根据地质资料判断，该透镜体是桩号94+600～96+250段堤防背水面堤脚发生渗水、窨潮的主要原因。

2防渗处理方案选定

考虑新沂河堤防沉降不稳定等因素，经设计方案比选，采用适应堤防变形和土质能力强、造价低、耐久性好、施工技术可靠、防渗效果显著的机械垂直铺膜防渗方案，后经淮委水利水电工程技术研究中心审查同意该防渗处理方案，即在堤后堆土区向下铺膜以穿透砂层透镜体，两端各延长50m，铺膜长度1650m，膜顶高程8.65m，膜底高程－1.5m，以穿透砂层透镜体，插入相对不透水层或弱透水层0.5～1.0m，垂直铺膜深度10.15m。具体布置见图1。

3机械垂直铺膜技术的主要施工原理及技术参数

3.1施工原理

通过动力主机带动链条沿特制的刀背转动。利用链条上安装的刮刀循环切削土体并带出槽孔，以机身牵引装置牵引主机前进，形成连续稳定的槽孔后，泥浆护壁，保持槽孔壁的稳定。利用铺膜装置在沟槽内铺设塑膜，再用土料回填沟槽，形成防渗帷幕。

3.2技术参数

开槽深度:10.15m以内;槽孔宽度:0.26～0.28m。帷幕连接:采取缝合连接，搭接缝合宽度不小于10cm。塑膜材料:聚乙烯PE塑膜，幅宽10.5m以内，主要性能指标:单位面积重量为200g/m2，厚度为0.22mm;抗渗强度不小于100kP;渗透系数不大于A×10－12cm/s，伸长率不小于30%，抗拉强度不小于0.1kN/5cm，抗撕裂强度不小于0.8kN。

4机械垂直铺膜施工过程及控制要点

施工过程包括:开槽—铺设塑膜—回填沟槽—形成塑膜防渗体，机械垂直铺膜施工工艺流程如图2。

4.1施工准备控制要点

相关人员熟悉施工图纸，掌握开槽机械等设备性能，做好施工人员、机械的配置，组织设计交底和图纸审查，进行工程质量检查验收的项目划分和编号，审核施工方案，健全质量保证体系等准备工作。在技术准备的同时，对刮板式LTD型链条式开槽机进行现场安装和调试工作，用机械辅以人工将作业面范围内场地整平，使铺膜顶面具有一定的平整度，上下高差控制在±5cm，满足施工要求，做好交桩，测量复核施工轴线、高程控制点和起始点桩位等点位，做好现场准备工作。

4.2机械开槽控制要点

机械开槽是通过专用设备LTD型链条式开槽机上主动力带动固定在链条上的刮板转动，刮板对地层进行刮削，将拟开沟槽内的土体带到地表，同时将水注满沟槽，利用链条带动刮板转动制造泥浆护壁。由于重力作用，随着刀杆角度加大，沟槽深度加深，当达到设计深度时刀杆角度固定，在牵引装置的带动下，开槽机沿开槽轴线前行，从而形成连续的、稳定的沟槽。本工程采用24.5cm宽度刮刀开槽，控制槽孔宽度不大于26cm，同时，利用垂直铺膜机械尾部卷扬控制挖槽深度。按铺膜深度控制挖槽深度大于设计槽深10cm左右，槽深每10.0延长米利用测绳实测，确认槽深符合设计要求后，依靠垂直铺膜机头部的牵引设备与方向盘控制开槽机械前进速度及方向，在设计铺膜轴线上挖槽施工。成槽时密切注意槽孔内浆液的消耗情况，及时补充浆液，若浆液不能满足槽壁稳定要求时，配置优质泥浆护壁，泥浆比重1.05～1.25，黏度18～25s。必要时用特制的木支架支撑已成槽未铺膜段孔壁。

4.3卷膜及塑膜联接控制要点

由于本工程的垂直铺膜深度为10.15m，选择幅宽10.80m、厚0.22mm规格的塑膜。卷膜场地做到宽敞、平整、表面干净无坚硬物。将检验合格满足设计幅宽的塑膜，采用专用设备沿幅宽方向整齐地卷在直径为50mm的镀锌管上;每卷膜长度60m左右，成卷后的直径不大于槽宽(0.26cm)，以便膜卷在槽孔中能自如转动。卷膜过程中控制卷膜速度，用力均匀，并做好记录。卷膜过程中检查膜的外观，是否有孔眼等缺陷或损伤，如有，及时用新鲜母材修补，补疤每边超过破损部位10～20cm。卷好的膜卷捆好后，衬垫软质材料，上部覆盖彩条布，并交由专人负责保管，防止在日光下暴晒和被利物划破。塑膜卷与卷之间采用缝接工艺联接，缝接工具采用手动缝纫机。现场缝接塑膜时，先用干净纱布擦拭缝接搭接处，做到无水、无尘、无垢，并将塑膜平行对正;缝接形式采用双道缝合，要求折叠四层，其缝合的缝接宽度应大于20cm，缝合的针距适中，缝线连续、无断线、无跳针，保证接缝处结合牢固、可靠。缝接处膜卷联接合格后，下入槽内时，缓慢操作，确保塑膜联接处不被拉裂。

4.4铺设塑膜控制要点

将卷好的合格膜卷装入直径为38mm的镀锌管(铺膜杆)，安装在开槽机尾部的起吊设备上，将膜卷垂直缓缓下沉，保持塑膜不变形、不拉裂，准确地沉至设计深度。随着槽孔的不断形成，利用起吊设备对铺膜杆上、下的牵引，在开槽机前进时同步进行展膜、铺设。塑膜的铺设由专人操作、监控并及时填压土体将膜顶、膜底固定，确保塑膜不上浮、不下滑，控制塑膜高出槽孔0.3～0.5m左右，用土或土袋压住防止下沉。铺膜时保持与开槽刀臂尾部刀具与膜卷的距离，做好塑膜的铺设、联接记录。铺膜过程中随时检查塑膜的外观有无破损、麻点、孔眼等缺陷。如发现膜面有孔眼等缺陷或损伤，及时用新鲜母材修补，补疤时每边超过破损部位10～20cm。

4.5回填沟槽控制要点

塑膜铺设后，回填前将已铺的塑膜及铺膜卷与卷之间的联结作一次检查后开始回填。回填方向按施工顺序方向进行，一般保持与刀具的距离约为1.5倍的槽深。一般用人工及时从膜的下游侧回填土，以确保铺膜紧贴上游侧。回填土料尽量利用开槽土方，以减少土源的补充量，回填土不足部分，在规定的取土范围内取土，对较远处土源，采用人工或机械将其先堆积在槽口，再由人工破碎后向槽内回填。尽量缩短成槽和回填的间隔时间，防止槽壁临空面过大和临空时间过长导致槽壁坍塌。回填土料中不含杂物和土块，不掺有小块石和砂礓;回填土料保持湿润，若出现风干现象则先用水浇湿，以防止干土块坚硬的棱角在下入沟槽时刮破塑膜;回填土料用黏性土，从上部往槽内浸水，促其下沉，经7～10天沉降后，往槽内补充填土，并夯实，密实度不低于原堤身。

4.6现场恢复

施工完毕后，及时恢复已完工段的地貌原状，回填泥浆池、槽等。

5质量检验

5.1原材料检验

聚乙烯PE塑膜是本工程最重要的原材料，质量直接关系到堤防的防渗效果和耐久性，原材料取样、送检应符合规范，应委托具有资质的材料实验室做好检测工作，各项性能指标符合设计要求后方可使用。

5.2开槽深度检验

开槽深度是机械垂直铺膜工程施工过程质量控制的关键点。在施工中控制好开槽深度至关重要，本工程主要采用刀杆角度控制，人工用测绳复测，每10延米进行一次槽深测量，工程师不定点抽测，确保槽深符合设计要求。

5.3试坑检查

施工完毕，沟槽沉降稳定后，在防渗帷幕下游面开挖试坑检查。开挖深度不小于2.5m，检查防渗帷幕的平整度、完好度，联接质量和回填土质量等。

6截渗效果

垂直铺膜工程完成后，行洪期经观测发现堤防背水面窨潮高度明显降低，渗水明流消失，塑膜防渗帷幕测压管下游水位明显降低，说明垂直铺塑后，有效延长了渗径，提高了堤防稳定性和安全性，防渗效果达到预期目标。

7结语

垂直铺膜防渗因其施工技术可靠、施工速度快、适应堤防变形和土质能力强，耐久性好、防渗效果显著等优点必将在土堤、土坝和地基的防渗处理工程中取得广泛的应用。