垂直铺塑截渗技术在工程中的应用

“垂直铺塑”截渗技术在我国是自90年代兴起的新工艺、新技术。在土质地层的平原水库、湖泊、江河堤防截渗中得到了广泛应用。

一、垂直铺塑工艺技术

1 工艺特点

利用装备水力冲割和刀具破碎土体的专用机械，在坝基、坝体中顺坝轴线方向形成一条连续的宽18~30 mm厚的槽孔，并铺设塑膜，形成防渗体系，阻止坝基、坝体的渗流以确保渗透稳定。最后回填松散干净的粉质壤土而完成作业。

2  垂直铺塑设计

塑膜材质选择：总的原则：选择对水质无污染、抗老化、满足防水性、抗变形能力强及耐久性强的土工膜，一般用PE（聚乙烯），膜厚0.2~0.3mm。

铺塑深度及防渗型式：般根据坝基地层构造、各土层的渗透系数，结合铺塑机械的开槽深度能力，以满足渗透稳定、防止土壤盐碱化为基准，可设计成悬挂式和封闭式两种防渗体系。

3  铺塑的位置

1）在同一垂直平面上，对坝体与坝基全部实施垂直铺塑时。应该在坝顶中心线上游、距离坝顶中心线向上游1/3~2/5处为宜。

2）当坝基为垂直铺塑，坝体上游坡面复合土工膜两者连结成防渗体系时，垂直铺塑距坝内脚必须有一定的安全距离。

二  垂直铺塑施工工艺、方法

1、工艺流程

 2、施工方法

2.1  造槽机械

在工程实践中，根据土质地质条件及施工条件的不同，目前有两种造槽机。两种机械的共同特点都是泥浆固槽壁、都是开槽与铺塑同步作业；不同的是切割地层的机具不同，一种叫往复式水冲锯割铺塑机，另一种是链条式循环刮刀铺塑机。

2.1.1  往复锯刀铺塑机：靠开槽机杆臂的往复运动、利用水力冲割和刀具切割破坏土体成槽，通过联动装置卷帘铺塑，这种机械使用于粉土、粉质壤土，效率高、施工快。遇粘性土困难，铺塑深度一般在10m以下，造槽宽18~30cm，机械动力90~120KW左右。

2.1.2  链条循环刮刀式铺塑机：靠链条循环运动带动几排刮刀切割土体成槽，专制泥浆液护壁，槽宽为30cm，通过联动装置卷帘铺塑。目前最大铺塑深度在15m以内，适用于不含较大石块及树根的任何土层，但槽口外移土方量大，人工劳动强度大、机械动力120~160KW左右。

2.2  施工用水及排水

垂直铺塑开槽造沟用水量较大，可根据需要在适当位置临时打井取水。施工产生的废水通过水泵抽排至合适位置。

2.3  开沟铺塑

根据工程情况，采用合适的水压动力、水量和泥浆浓度，由开槽机开槽，泥浆固壁，在槽深达到设计高程时采用卷扬机牵引机械前进，在监理工程师验槽后用下膜器沿迎水侧铺设PE膜，膜体至少外露0.4～0.6m，并作顶部保护处理。并通过反循环将槽内沉淀物送到铺完PE膜的槽内进行沉淀，结合人工回填土方固定塑模直到沟槽填满后。连续循环上述过程直到完成全部铺塑工程施工。

PE膜的铺设应尽量放在干燥和暖天气进行，将PE膜卷材装在开槽机的下膜器上,自然徐徐放至坡底,铺放时不应过紧，应留足够余副（大约1.5%），以便拼接和务使妥帖适应气温变化，铺放时随铺随压，以防风吹。在弯曲处特别注意裁剪尺寸，施工时发现损伤，应及时修补。应密切注意防火，不得抽烟，施工人员应穿无钉鞋或胶底鞋。

2.4  PE膜的接合

在铺塑过程中，当一卷膜用完后，可用热沾法、胶粘法、缝接法、搭接法进行后续膜联结。联结后将后续膜卷卷起吊入槽内，同时注意确保被抽出的部分入槽后能沉入槽底，达到设计深度。

2.4.1  接缝质量检测

方法有目测法、现场检漏法和抽样测试法。

①目测法：观察有无漏接，接缝是否无烫损、无褶皱，是否拼接均匀等。

②现场检漏法：常用的有真空法和充气法。

真空法：利用包括吸盘、真空泵和真空机的一套设备，检测时将待测部位刷净，涂肥皂水，放上吸盘，压紧，抽真空至负压0.02MPa—0.03MPa,关闭气泵。静观约30s,看吸盘顶部透明罩内有无肥皂气泡产生，和真空度有无下降。如有，表示漏气，应予补救。

充气法：焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔。将待测两端封死，插入气针，充气至0.05MPa—0.20MPa(视膜厚选择)，静观0.5min,观察真空表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应及时补修。

③抽样测试法： 约1000㎡取一试样，做拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。

三  垂直铺塑的施工质量控制

主要是成槽质量控制、铺塑质量控制、槽孔回填料质量控制三个环节。

1  在成槽质量控制方面，主要做好

1.1  孔槽纵向平面轴线偏差不超过10cm，槽孔宽度控制在20~40cm。

1.2  槽也实际挖深超出设计深度10cm左右，一是靠绳量探测，另一方法是测量造槽机杆臂的倾角。

1.3  槽孔的固壁。为防止坍壁，应控制槽内泥浆比重，一般为1.1~1.5g/cm3。比重太大，无法铺塑。

1.4  施工准备期间、注意清除场地的树根、石块等障碍物，以减少对设备及PE膜的损坏；

1.5  开槽机前进时应定时测量深度，保证达到设计高程，要经常校核轴线位置；

1.6  施工接头要认真处理，在地质允许的情况下两机组轴线可错开30cm，以防破坏早铺塑膜，后机组开槽达到设计深度及搭接长度后，消除槽内沉碴，铺设塑膜，如地质不允许时将后机组偏移轴线2m，延长搭接长度，延伸渗径以保证铺塑的整体效果。

1.7  施工过程中要尽量避免发生槽壁坍塌现象，确保泥浆比重，并要保证排水能力大于抽水能力，确保沟槽内泥浆不外溢且不低于槽口以下10cm.；

1.8  每30分钟检查一次槽口两侧地面，如发现裂缝要及时采取回填或木板加固等补救措施；

2  塑膜铺置控制方面

2.1  塑膜质量的控制。一是检查厚度是否够，二是检查幅宽是否够，三是检查其抗折、抗冲破强度是否达到设计要求。

2.2  塑膜插入深度控制。每隔50m探测一次。

2.3  塑膜搭接控制。最好选用热粘法，搭接宽10cm；若粘接，搭接宽30cm；若缝合，搭接宽50cm，缝合两道线；若搭接，至少搭接2m；

2.4  塑膜上端超出槽口平面，至少40~60cm，以便固定或与复合膜搭接。

2.5  膜铺入槽内后，应及时进行膜两侧的填土，最长不得延迟24h，沟槽回填土不得含有树枝、石块等杂物，注意保护PE膜不受损坏；

3  在孔槽回填方面

3.1  回填的土料选用干净的粉质土。

3.2  回填土要及时，当塑膜铺入后及时先回填1m左右，以固定塑膜下端，防止塑膜上浮。

3.3  应逐步用干净的粉质土自然落槽，不得振捣。回填到距槽顶50cm左右时，灌水分解密实。

3.4  排沙泵出水范围以外槽孔要及时回填，确保已成槽孔安全。