垂直铺膜在土坝防渗加固中的应用

摘要：以河北省张家口武家村水库除险加固工程施工为例，论述了垂直铺塑在土坝防渗处理中的应用，结合工程实际，详细阐述了垂直铺膜施工、质量控制以及质量检测方法，对类似工程施工具有很好的指导意义。

关键词：土工膜 ；垂直； 防渗

Abstract: in Hebei province Zhangjiakou Wu Jia Cun reservoir reinforcement project construction as an example, discusses the application of vertical plastic spreading in earth dam anti-seepage treatment, combined with engineering practice, describes in detail the vertical paving membrane construction, quality control and quality detection methods, for similar engineering construction has the very good instruction significance.

Keywords: geomembrane anti-seepage; vertical;

中图分类号：TL372+.3文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

垂直铺膜防渗加固技术是利用塑膜的良好防水性能，在坝体中形成连续、均质、的防渗帷幕，其防渗性能比其它防渗措施的性能更优越，并有较强的变形适应能力。其基本的施工工艺是利用专门的开槽机械开挖成一定深度和宽度的沟槽，然后在沟槽内铺设土工膜，再按设计要求回填，形成以土工膜为主体的防渗体，以达到防渗的目的。

1.工程概况

张家口市尚义县武家村水库位于坝上高原区。坝址处河谷为一“U”形山谷，两岸岸坡较缓，相对高差20-30m，坝址下游河床开阔平坦，是典型的坝上丘陵地貌。坝址处河谷走向自东南向西北。右岸局部岩石，坡度较缓。大坝填土以粉砂为主。心墙以粘土为主，局部为壤土。

垂直铺膜用于大坝接高心墙，工程量为3855.6m2。本次设计按左输水洞顶高程为107.75m，外缘宽度2.0m，右输水洞洞身顶高程109.2m，外缘宽度2.4m，施工前，复核左、右输水洞位置及顶高程，保证管身上部开槽铺膜时，土工膜深入心墙深度不小于1.0m，与坝体防渗体完整衔接形成连续防渗体系，还应控制开槽深度，避免影响输水洞洞身安全和使用。

2.施工工艺

本工程施工难点为土坝垂直铺土工膜施工， 其施工程序为准备工作、开槽、铺设、拼接、质量检验和回填等工序。该工程采用往复式射流开槽机（WSK-16）开槽，铺设采用重力沉膜法，拼接采用搭接法，回填是垂直铺塑防渗技术应用的最后一道工序，土工膜入槽后，应及时进行膜侧的填土，最长不得延迟12h，以免槽壁塌落。

2.1技术要求

土工膜采用单层聚乙烯土工膜（PE膜），膜厚0.5mm，土工膜铺设时表层土内不得含有石块、石子、树根等坚硬物体。

2.2 施工工艺流程

施工工序基本工艺流程为：准备工作一开槽一塑膜铺设一拼接一质量检验一回填沟槽，工序中开沟造槽和铺塑是垂直铺膜的关键技术环节。

2.3 开槽

该工程采用往复式射流开槽机（WSK-16）。该设备综合了锯、犁和射流冲击的原理，集中了各类开槽机的优点，具有功率大、成槽速度快、整机结构紧凑、便于拆装、便于运输等优点。它引用了锯的切割作用、犁的翻土作用、高压水（泥浆）的射流冲击作用。该机拥有100余个射流喷嘴，出口流速达到20m/s,在锯犁和射流的共同作用下而切开土体，由抽砂泵迅速吸出粗颗粒液体和沉碴，从而形式槽孔，同时由反循环水（泥浆）形成浆液，达到固壁作用。

2.4 铺塑施工

水利工程中做垂直防渗用的土工膜一般为土工膜和复合土工膜，应选择对水质无污染、抗老化，抗变形能力强及耐久性强的土工膜，本工程采用的聚乙烯土工膜满足以上要求，聚乙烯土工膜又称PE膜，PE膜属于新型防渗材料，其性能明显优于其他材料。

铺塑膜有两种方法：

（1） 顺铺法。即开槽满足设计深度要求后，提起锯杆把卷有符合设计深度要求的塑料膜的铺塑杆竖直固定在锯杆上，塑膜随着锯杆一起下至槽底，随锯槽机前移将塑膜在槽内展开，对设计铺塑深度

（2）垂铺法。铺塑前首先将塑膜卷入铺塑机卷筒上，保证塑膜平顺，并将土工膜底卷起，用缝包机缝成几个口袋状，将加重杆插入其中，并在口袋中加满土进行压重，当铺塑槽长度大于土工膜幅宽时，即可进行垂直铺塑，使土工膜沉入槽底部，土工膜深入不透水层要大于0.5m。

本工程据铺塑深度和地质情况采用了垂铺法，土工膜深入不透水层1m。铺膜工艺如下图所示:

垂铺法施工工艺

1-预留膜 2-泥浆槽孔3-土工膜4-重力卷筒

土工膜的铺设应注意以下事项：

铺设应在干燥和晴暖天气进行；铺设时不应过紧，应留足够余幅（大约1.5%），以便拼接和适应气温变化；铺设时随铺随压，以防风吹；接缝应与最大拉力方向平行；施工时发现损伤，应立时修补；应密切注意防火，不得抽烟；施工人员应穿无钉鞋或胶底鞋。

2.5 铺塑槽回填

铺塑槽回填是垂直铺塑防渗技术应用的最后一道工序，土工膜入槽后，应及时进行膜侧的填土，最长不得延迟12h，以免槽壁坍塌。当一段沟槽铺塑完毕后，为防止槽壁坍塌，及时回填粉质粘土或壤土。为了使槽底与塑膜接触部位接合紧密，沟槽实行二次回填，首先为密封接头在槽底lm左右深度回填粘土，然后继续进行上部回填，可以采用回填开挖出的土方。所有回填土料都不得含有石块、砖头等其他可能损伤塑膜杂物。为了使沟槽回填土均匀密实，沟槽回填土距离沟槽顶部留出30-50cm的槽，并在槽内灌水，使得回填土在水的作用下沉降密实。

3垂直铺塑的施工质量控制

垂直铺塑的施工质量主要控制成槽、铺塑和槽孔回填三个环节。

3.1成槽质量控制

（1）铺塑槽应严格控制成槽尺寸，纵向平面轴线误差不超过l0cm，槽宽度控制在20～40cm。

（2）实际开挖槽深应超出设计深度l0cm。检测方法：一是靠测绳探测，另一方法是通过测量开槽机杆臂的倾角来计算槽深。

（3）为了防止槽壁坍塌，回壁非常重要，应控制槽内泥浆比重，一般为1.1～1.5g/cm3，比重若过大，则无法铺膜。比重若过小，则易塌槽。

3.2塑膜铺设控制

（1）塑膜质量的控制。主要检查塑膜的厚度、宽度和强度是否达到设计要求。

（2）塑膜搭接控制。塑膜幅宽不够时，一般采用搭接，搭接宽度为1.5m。塑膜插入深度控制。每隔50m探测一点。

（3）土工膜上端超出槽口平面50cm，以便固定或与土工膜搭接。

3.3槽孔回填料控制

回填的土料应选用干净的粉质粘土或壤土。当塑膜铺设后要及时回填lm左右，以固定塑膜下端，防止塑膜上浮。然后沟槽开挖土（应无有棱角的土块和石块）自然下落填槽，不得振捣。

4.施工质量检测

垂直防渗铺膜属隐蔽工程，其施工质量应贯穿在整个施工的全过程，尤其对关键工序，如开槽、铺膜的深度，搭接宽度，铺塑槽回填土土料的含水量、土质的物理性能都须经常检测，垂直防渗铺膜施工完成后，对塑膜铺设质量进行必要的检验。

4.1探坑开挖检验

铺塑槽回填土沉降稳定后，随机在指定位置开挖探坑，深度2.5m，主要检查、检测塑膜平整度和完好度以及回填土干容重。

4.2定水头、定流量群孔注水检测

垂直铺塑工程完成后，采用“围堰法”或“孔内注水法”模拟设计行洪水位，利用观测孔对堤身内防渗帷幕上下游进行水位观测，通过观测到的各种水位数据，对工程的防渗效果进行评价。

5.结语

河北省张家口武家村水库除险加固工程坝体防渗采用的垂直防渗铺膜施工技术直观简单、施工速度快、防渗效果好、适应变形能力强和造价低廉，该技术在本工程中的成功运用为土坝坝体防渗加固工程提供了较为经济实用有效的方法，对类似工程具有较好的指导意义，并且在其他领域必将广泛地应用。