孫超君， 高 山， 鮑 耀

(1.江蘇省秦淮河水利工程管理處， 江蘇 南京 210022；2.江蘇省水利工程建設(shè)局， 江蘇 南京 210094；3.淮安市淮河水利建設(shè)工程有限公司， 江蘇 淮安 223001)

垂直鋪膜防滲技術(shù)是堤防防滲處理的常用方法之一，具有造價(jià)低、施工速度快、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)，是典型的隱蔽工程施工方法。該方法不復(fù)雜，簡(jiǎn)單易行，但不能有砂、石等雜質(zhì)，防滲深度受到施工機(jī)械等限制，且因?yàn)槭请[蔽工程，過(guò)程質(zhì)量控制至關(guān)重要。本文以分淮入沂堤防加固為例，就垂直鋪膜防滲技術(shù)中的施工工藝和質(zhì)量控制措施進(jìn)行了探討。

1 工程概況

分淮入沂工程是淮河下游防洪工程體系的重要組成部分，始建于20世紀(jì)50年代，利用淮沭河溝通淮河、沂沭泗流域，是洪澤湖排洪通道之一，與入海水道、入江水道、蘇北灌溉總渠、廢黃河等工程聯(lián)合運(yùn)用，排泄淮河上中游來(lái)水，為淮河流域和洪澤湖大堤的防洪安全提供保障[1]。工程自洪澤湖邊的二河閘起，沿線經(jīng)淮安市的清浦區(qū)、淮陰區(qū)和宿遷市的泗陽(yáng)縣、沭陽(yáng)縣，至沭陽(yáng)縣西關(guān)與新沂河交匯處，全長(zhǎng)97.5 km。分淮入沂淮沭河?xùn)|堤為1級(jí)堤防，西堤為2級(jí)堤防，河道自南向北沿程穿越廢黃河、中運(yùn)河、總六塘河、柴米河，兩岸保護(hù)面積8 600 km2，耕地45.87萬(wàn)hm2，人口538萬(wàn)。

2 加固處理緣由

分淮入沂工程自南向北分為7個(gè)工程地質(zhì)段，淮陰閘以南的二河?xùn)|堤為1個(gè)工程地質(zhì)段，堤基土質(zhì)以粘壤土為主，局部輕粉質(zhì)砂壤土；淮陰閘以北分為6個(gè)工程地質(zhì)段，堤基以砂壤土為主，夾有粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)黏土。對(duì)分淮入沂堤防進(jìn)行注水試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)第一工程地質(zhì)段堤身堆土、堤基砂性土均為弱透水性；其他工程地質(zhì)段堤身滲透系數(shù)大多在1×10-2～3.4×10-4cm/s，屬中等～強(qiáng)透水性；堤基滲透系數(shù)大多在5.4×10-3～1.5×10-4cm/s，屬于中等透水性(表1)。在高水位行洪時(shí)，堤防可能會(huì)發(fā)生堤下滲漏，甚至背水側(cè)堤腳附近及順堤河會(huì)出現(xiàn)“砂沸”或管涌、流砂現(xiàn)象。

表1 巖土透水性等級(jí)

工程運(yùn)行多年，淮河洪水行洪過(guò)程中發(fā)現(xiàn)工程的實(shí)際行洪能力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，堤防和建筑物多次出現(xiàn)險(xiǎn)情，沿線堤防背水坡多處滲水、坍塌，安全隱患多。為消除安全隱患，保證今后運(yùn)行時(shí)堤防的安全，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)批準(zhǔn)實(shí)施分淮入沂整治工程，對(duì)分淮入沂堤防進(jìn)行防滲加固。

3 處理方案的確定

針對(duì)分淮入沂堤防背水坡出現(xiàn)的滲漏問(wèn)題，常見(jiàn)的防滲處理方案有垂直鋪膜、壓力灌漿等。綜合防滲效果及工程實(shí)際等方面考慮，設(shè)計(jì)在淮沭河?xùn)|堤、西堤堤防迎水側(cè)堤坡上開(kāi)槽鋪膜，主要內(nèi)容包括防滲處理長(zhǎng)107.2 km，其中機(jī)械垂直鋪塑防滲處理長(zhǎng)102.14 km(東堤53.92 km、西堤48.22 km)，與建筑物接頭處采用高壓定噴處理長(zhǎng)1.397 km，深度較大的堤段采用多頭小直徑深攪拌樁長(zhǎng)3.665 km。

3.1 垂直鋪膜方案

在堤坡上開(kāi)挖施工平臺(tái)，東堤平臺(tái)寬4 m，西堤平臺(tái)寬5 m，平臺(tái)高程高出設(shè)計(jì)洪水位1 m，鋪膜中心線同平臺(tái)開(kāi)挖中心線，防滲帷幕(聚乙烯塑膜)緊貼在槽壁的上游面，槽寬不大于0.26 m，垂直鋪膜深度按各段設(shè)計(jì)要求，膜底高程進(jìn)入相對(duì)不透水層0.5 m，造槽深度不超過(guò)鋪膜深度0.5 m，施工完畢對(duì)堤防進(jìn)行恢復(fù)。具體布置見(jiàn)圖1。

3.2 防滲帷幕性能指標(biāo)

土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料。主要分為：聚乙烯(PE)土工膜、聚氯乙烯(PVC)土工膜、高密度聚乙烯(HDPE)土工膜、復(fù)合土工膜等各種環(huán)保防滲膜。本次機(jī)械垂直鋪膜防滲帷幕采用聚乙烯土工膜，其主要性能要求符合以下指標(biāo)：

1)物理特性：?jiǎn)挝幻娣e重量G=(200±5) g/m2、厚度h=0.22 mm；

2)力學(xué)特性：抗拉強(qiáng)度Rm≥0.1 kN/5 cm、抗撕裂強(qiáng)度FS≥0.08 kN、伸長(zhǎng)率δ≥30%；

3)抗?jié)B強(qiáng)度Pt≥100 kPa；

4)滲透系數(shù)K≤1×10-12cm/s。

4 具體施工工藝

4.1 施工流程

施工過(guò)程包括：測(cè)放放樣→開(kāi)槽→鋪設(shè)塑膜→回填溝槽→形成塑膜防滲體，具體工藝流程見(jiàn)圖2。

4.2 確定施工工藝參數(shù)

在機(jī)械垂直鋪膜作業(yè)開(kāi)始前，選擇地質(zhì)條件具有代表性的地段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，確定工藝流程、施工方法、施工參數(shù)、鉆進(jìn)及提升速度和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，確定垂直鋪膜采用專門(mén)的開(kāi)溝鋸槽機(jī)成槽，刮刀寬度0.245 m，成槽深度大于設(shè)計(jì)槽深0.2 m，每10 m用測(cè)繩實(shí)測(cè)槽深控制開(kāi)槽機(jī)械前進(jìn)速度，槽孔壁內(nèi)的泥漿比重保持在1.05～1.25，黏度18～25 Pa·s。聚乙烯土工膜幅寬9～12 m，每卷長(zhǎng)度50 m，鋪膜高出槽孔0.5 m左右。溝槽回填與鋪膜同方向進(jìn)行，保持與刀具的距離約2倍的槽深。

圖1 淮沭河?xùn)|堤、西堤垂直鋪膜設(shè)計(jì)示意圖

圖2 垂直鋪膜施工流程

4.3 測(cè)量平整場(chǎng)地

校核測(cè)量開(kāi)挖區(qū)域的平面位置、水平標(biāo)高、控制樁號(hào)、水準(zhǔn)點(diǎn)、高程控制點(diǎn)和邊坡坡度等，形成控制網(wǎng)。用挖掘機(jī)將迎水側(cè)堤坡土方挖出整平、并碾壓堅(jiān)實(shí)，確保鋪膜施工作業(yè)平臺(tái)頂高程高于設(shè)計(jì)洪水位1 m以上且不低于設(shè)計(jì)鋪膜頂高程，滿足鋪膜機(jī)械作業(yè)施工需要。

4.4 機(jī)械垂直鋪膜

1)開(kāi)槽。在施工軸線上進(jìn)行挖槽，采用24.5 cm寬度刮刀挖槽，控制槽孔寬度不大于0.26 m，利用垂直鋪膜機(jī)械尾部卷?yè)P(yáng)控制挖槽深度。按鋪膜深度施工控制表控制挖槽深度大于設(shè)計(jì)槽深0.2 m，小于槽深加0.5 m。

2)卷膜。根據(jù)垂直鋪膜的設(shè)計(jì)深度，選擇相應(yīng)規(guī)格的塑膜。采用專用設(shè)備沿幅寬方向整齊地卷在直徑為50 mm的鍍鋅管上；每卷膜長(zhǎng)度50 m左右，成卷后的直徑不大于槽寬，以便膜卷在槽孔中能自如轉(zhuǎn)動(dòng)。

3)塑膜聯(lián)接。施工中土工膜卷與卷之間采用縫合工藝聯(lián)接，縫合線為尼龍線，縫合搭接寬度不小于10 cm，縫線為雙排?？p接工具采用手持電動(dòng)縫紉機(jī)，縫接形式采用雙道縫合，折疊四層，其縫合的搭接寬度大于10 cm。

4)塑膜鋪設(shè)。將符合設(shè)計(jì)要求的膜卷垂直緩緩下沉，保持土工膜不變形不拉裂準(zhǔn)確地沉至設(shè)計(jì)深度，控制土工膜高出槽孔0.6 m左右，并固壓在槽口。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，在開(kāi)槽機(jī)前進(jìn)時(shí)同步進(jìn)行展膜、并將塑膜緊貼槽壁上游側(cè)鋪設(shè)。

4.5 回填溝槽

土工膜鋪設(shè)完畢后，從膜的下游側(cè)回填土，回填時(shí)由挖掘機(jī)將回填土方先堆積在溝槽背水側(cè)槽口，由人工小塊向槽內(nèi)回填，確保鋪膜緊貼上游側(cè)，回填土表層要壓實(shí)，密實(shí)度不低于原堤身。經(jīng)7～10 d沉降后[2]，溝槽內(nèi)泥漿水消散，槽內(nèi)回填土頂面下沉，再對(duì)溝槽進(jìn)行二次補(bǔ)充回填。

5 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 開(kāi)槽質(zhì)量控制

沿鋪膜軸線方向每10 m利用測(cè)繩實(shí)測(cè)溝槽深度并記錄數(shù)據(jù)報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，確認(rèn)槽深符合設(shè)計(jì)要求后，依靠垂直鋪膜機(jī)頭部的牽引設(shè)備控制開(kāi)槽機(jī)械前進(jìn)速度及方向，在設(shè)計(jì)鋪膜軸線上挖槽施工。成槽時(shí)由鏈條上刮刀與槽孔內(nèi)土體切、刮、揉，自動(dòng)拌制成護(hù)壁泥漿，開(kāi)挖過(guò)程中，由專人關(guān)注槽孔內(nèi)漿液的消耗情況，根據(jù)漿液面高度及時(shí)補(bǔ)充漿液，始終保持漿液液面不低于孔口30 cm。

5.2 卷膜質(zhì)量控制

卷膜場(chǎng)地做到寬敞、平整、表面無(wú)堅(jiān)硬物以免刺傷塑膜。卷膜前仔細(xì)檢查塑膜有無(wú)破損處，在質(zhì)檢員的監(jiān)督下進(jìn)行，卷膜過(guò)程中控制卷膜速度，用力均勻；卷膜過(guò)程中檢查膜的外觀，做到無(wú)破損、麻點(diǎn)、孔眼等缺陷；卷好的膜卷捆好后，襯墊軟質(zhì)材料，上部覆蓋彩條布，并交由專人專地負(fù)責(zé)保管，防止在日光下暴曬和被利物劃破[3]。

5.3 塑膜聯(lián)接質(zhì)量控制

現(xiàn)場(chǎng)縫接土工膜時(shí)，先用干凈紗布擦拭縫接搭接處，做到無(wú)塵、無(wú)垢，并將土工膜平行對(duì)正；縫接前先做小樣縫接試驗(yàn)，取得手持電動(dòng)縫紉機(jī)良好工作狀態(tài)，然后進(jìn)行正式縫接?？p合的針距應(yīng)適中，縫線連續(xù)、無(wú)斷線、無(wú)跳針，保證接縫處結(jié)合牢固、可靠?？p接處膜卷聯(lián)接合格后，下入槽內(nèi)時(shí)，緩慢操作以確保塑膜連接處不被拉裂。

5.4 塑膜鋪設(shè)質(zhì)量控制

膜捆吊放到槽中后，應(yīng)由專人掌握轉(zhuǎn)盤(pán)，防止膜捆傾倒，并及時(shí)將2根鋼絲繩連接到開(kāi)槽機(jī)機(jī)身固定部位。土工膜的鋪設(shè)應(yīng)由專人操作、監(jiān)控并及時(shí)填壓土體將膜頂、膜底固定，確保土工膜不上浮、不下滑，必要時(shí)在迎水面外側(cè)設(shè)置木樁拉拽土工膜，以防土工膜滑落槽中。施工過(guò)程中做好土工膜的鋪設(shè)、聯(lián)接記錄；鋪設(shè)時(shí)隨時(shí)檢查土工膜的外觀有無(wú)破損、麻點(diǎn)、孔眼等缺陷，如發(fā)現(xiàn)膜面有孔眼等缺陷或損傷，應(yīng)立即更換[4]。

5.5 回填溝槽質(zhì)量控制

回填土料中不能含有雜物和硬土塊，不能摻有小塊石和砂漿?；靥钔亮媳３譂駶?rùn)，若出現(xiàn)風(fēng)干現(xiàn)象則先用水澆濕，以防止干土塊堅(jiān)硬的棱角在下入溝槽時(shí)刮破土工膜；15 d后對(duì)槽內(nèi)土進(jìn)行取樣試驗(yàn)，槽內(nèi)土密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后對(duì)堤身進(jìn)行恢復(fù)。

6 結(jié) 語(yǔ)

分淮入沂堤防加固工程在施工過(guò)程中加強(qiáng)質(zhì)量管理，嚴(yán)格控制垂直鋪膜施工工藝參數(shù)，較好地解決了堤防滲水問(wèn)題。工程竣工投入運(yùn)行，堤防運(yùn)行正常，發(fā)揮了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。垂直鋪膜防滲技術(shù)的成功應(yīng)用，為保護(hù)堤防的正常運(yùn)用發(fā)揮了重要作用，本工程質(zhì)量控制要點(diǎn)可為類似工程提供借鑒和參考。