垂直铺塑技术在骆南中运河治理中的应用

李彦德，魏 亚

（枣庄市台儿庄区水务局，山东 枣庄 277400）

骆马湖以南中运河位于江苏省淮安市淮阴区和宿迁市泗阳县、宿城区、宿豫区境内，南起杨庄闸，北至皂河闸，全长111.2 km。其中，南水北调东线第一期工程骆马湖以南中运河设计输水规模为230～175 m3/s，泗阳站、刘老涧站、皂河站设计抽水分别为230、230、175 m3/s，在现状基础上分别需增加70、80、75 m3/s抽水规模。南水北调东线一期工程完成后，沿线水情的变化将对沿线堤防带来一些不利影响，部分堤段堤身单薄，砂性土交错，具有微～强透水性，属险工段。

险工段堤防需进行防渗处理的堤段共7段，各工程段堤身堆土土质不均，多为A类黏性土、B类砂性土交错，堤身土存有裂隙、孔洞、孔隙等，各堤段均有不同程度的漏水情况，注水试验得渗透系数为A×10－6～A×10－2cm/s，具微～强透水性，不满足渗流稳定要求。为确保工程安全、正常运行，消除险工隐患，需采取防渗加固处理。截渗长14 312 m，其中机械垂直铺膜防渗长8 262 m。

1 截渗原理

垂直铺塑施工技术主要是利用开槽机械在河道大堤或者需要加固的大坝上开挖沟槽，沟槽中心线一般距离大堤内堤肩2 m；开挖的沟槽宽度小于26 cm，深度达到设计高程；采用1∶1.1～1∶1.2泥浆固壁。防渗帷幕（聚乙烯塑膜）紧贴在槽壁的上游面，垂直铺膜深度符合设计要求，并在塑膜后进行土方回填，达到截渗效果，确保大堤运行稳定安全。

2 施工方法与质量控制

2.1 施工放样

1）堤顶整平：用推土机整平不小于5 m宽的堤顶，平整度控制在±5 cm范围内。

2）引导槽施工放样：利用经纬仪测放开挖的沟槽轴线，开挖引导槽。按照设计要求引导槽轴线在堤顶距上游堤肩2 m处。

3）铺设导轨，垂直开槽机就位：在整平的堤顶利用枕木铺设两条平行的导轨，导轨要求平顺，宽度保持一致；铆钉牢固，导轨连接紧密，便于开槽机行走。

4）安装开槽机器，把开槽主机安装在铺好的导轨上，在主机前方40 m用钢板桩锚固主机，调整好开挖臂杆，让尾翼落在导向槽中部，调整施工机械，保持机身水平。

2.2 开沟造槽

1）采用链条式开槽机开挖沟槽。启动开槽机，打开尾翼升降控制开关，向导引槽注水，利用链条转动时，固定在链条上的刀板将地层中的土刮出地面；同时，将泥浆充满沟槽起固壁作用，随着刀杆的角度加大，沟槽深度加深，出土量增大，当达到设计深度时，固定刀杆角度，关闭尾翼升降控制开关，保持开槽机行走过程中开挖深度的一致性，在牵引装置的作用下机械开出满足设计要求深度的沟槽。运行过程中由开槽候机室的工人及时把铲刀上泥土刮到皮带机上，输送到沟槽两侧，待铺膜后用来回填。

2）沟槽开挖尺寸控制。开槽的高程要求进入不透水层0.5 m,采用钢丝铅锤测量开挖深度是否满足设计深度，并控制超挖深度在0.5 m内。利用钢尺测量开挖宽度，施工班组每10 m检测1次，开挖宽度≤26 cm。采用垂直度仪进行沟槽开挖垂直度检测，每10 m检测1次，要求垂直度＜1%H，其中H为开槽深度。

2.3 塑膜铺设

1）材料的选择与性能要求。根据设计要求，本工程采用聚乙烯塑膜，幅宽为7 m，其抗老化、防渗性、抗变形性等性能良好。其物理性能应符合表1要求：

表1 塑膜的物理性能

2）塑膜的连接。把幅宽为7 m的塑膜采用自动调温电热楔式双道塑料热合机焊接的方式进行双幅连接。焊接前要用干净的纱布擦拭焊缝搭接处，做到无水、无尘、无垢。搭接宽度不小于2×10 cm双道焊缝，焊接缝强度不低于母材强度，不得出现漏焊、虚焊或超焊。焊好的双幅塑膜，按照设计截渗深度和预留锚固长度进行等长截取。

3）塑膜的铺设。为了铺膜方便，把截取好的双幅塑膜采用搭接的方式进行铺设。铺设前，把作为底部的一侧用粗黏泥条卷起2圈，每0.5 m用铁丝绑扎，端部扎进封口，多人站在沟槽一侧，把绑扎好的塑膜同步提起平顺地展铺在沟槽内，膜顶预留0.5 m高出槽口并用沙袋压牢固，以防塑膜滑入沟槽内。下一块双幅塑膜与前一块双幅塑膜的搭接宽度不小于3 m。

2.4 土料回填

1）每一幅塑膜铺入槽后，应及时进行沟槽填土，最长不得延迟10 h，以防止沟槽坍塌。回填土前，应将已铺的塑膜之间的搭接做一次细致检查，看是否满足设计要求。回填时，槽底的回填土应从靠近大堤外侧的一面回填，以确保铺膜紧贴大堤内侧，不得振捣。回填的土料不得含有树枝、石块等杂物，不得损坏塑膜。

2）上部回填土不能含有杂物和土块，不能掺有小石块和砂礓。人工运土到靠近大堤外侧槽边，并均匀回填，自然落入槽内，通过槽内泥浆的稀释，沉积固结。回填土到槽顶部预留30 cm的深度，进行注水促其下沉，经7～10 d沉降后，再向槽内补充填土，并夯实，要求固结后的回填土密实度不低于原堤身。

2.5 质量检测

待槽内的回填土沉实稳定后（约15 d），经建设、监理、设计、施工单位代表到现场，在大堤截渗塑膜的外侧随机开挖检查试坑，共检查4处，其开挖长度均大于4.0 m，深度均大于3.0 m；发现塑膜紧贴槽壁、平整无破损，搭接长度为 3.42、3.27、3.5、3.65 m，符合《水利工程施工质量检验评定标准》规定的3.0 m的要求。膜后回填土密实，经试验室检测其回填土的最大干密度为1.657 g/cm3，最佳含水量为15.88%，与原状土基本一致，满足设计要求。

2.6 难工段处理

在机械开槽垂直铺塑的施工过程中，沿线有30多处穿堤涵洞和给排水管道等障碍物，铺塑机械无法正常施工。主要采用高压定喷截渗处理方案，要求高压定喷截渗的轴线与垂直铺塑轴线位置间距0.5 m，与塑膜搭接长度不小于1.0 m。通过钻机利用高压水泥浆液及其外侧环绕的压缩空气在喷射范围内扩散、填充和置换周围土体，与原地层掺混搅和后形成水泥土截渗墙，从而提高地层防渗及承载力。

3 施工效果

为检验垂直铺塑工程的截渗效果，工程施工期间在右堤102+250及104+250处堤防的背水侧各设置了1处测压管，工程完工后3个月观测测压管的水位。在不受外部水系影响的情况下，与沿岸相同地质条件未进行截渗的堤段堤内外的水位差进行比较，结果如表2所示。

表2 截渗堤段堤内外水位差对照表

由表2可知，垂直铺塑的截渗效果比深搅桩截渗效果好，截渗深度越大其防渗性能越突出。

4 结语

本工程采用垂直铺塑防渗技术处理，从根本上改善了骆南中运河大堤渗流条件，消除了堤后冒水、冒沙现象，确保了大堤安全。实践证明，垂直铺塑防渗技术具有施工方便、工艺简单、成本低、截渗效果好、经久耐用寿命长等优点。它不但适用于河道堤防和水库大坝的截渗，而且在平原水库、截污导流、区域水体和生态环境保护等截渗工程方面具有广泛推广应用价值。