垂直铺塑在高水位基坑开挖中的应用

【摘 要】垂直铺塑防渗技术是一项新工艺，具有成本低、见效快、防渗效果显著等特点。该文介绍了此项技术在南水北调中线漳古段SG13标高水位区段中的应用及效果。

【关键词】南水北调；垂直铺塑；防渗处理

1 工程概况

本标段总干渠鹿泉市段位于鹿泉市境内，起点位于元氏县和鹿泉市交界处后黄家营村，终点位于石家庄市和鹿泉市交界处台头村；起点总干渠桩号212+180，终点总干渠桩号为224+966。SG13标段全长12.786km，其中渠道长11.459km、建筑物（占用水头）长1.327km。鹿泉市段总干渠设计流量为220m3/s，加大流量为240m3/s；起点设计水位为78.174m，终点设计水位为77.218m，总水头差为0.956m。渠道、各类交叉建筑物及控制建筑物等主要建筑物为1级建筑物，附属建筑物、河道防护工程及河穿渠工程的上下游连接段等次要建筑物为3级建筑物。本标段对212+180——213+121段进行了垂直铺塑进行了防渗处理。

2 垂直铺塑的主要技术指标和适用范围

2.1 垂直铺塑的主要设计要求

（1）垂直铺塑所用土工膜为PE膜，膜厚度为0.5mm，极限抗拉强度≥140Mpa，极限伸长率≥500%，渗透系数≤1×10-13cm/s。

（2）开槽中心线与防渗线水平偏差≤±10cm，槽壁基本垂直。

（3）成槽深度大于设计防渗深度10cm。

（4）膜与膜之间宽度搭接≥1.5m，

2.2 垂直铺塑截渗技术适用范围

垂直铺塑截渗技术同任何一项技术一样都有其局限性和适应性。该项技术在地下水

位高低、土层分布、截渗深度等方面都有其技术本身的要求和适应范围。垂直铺塑截渗技术的应用应具备下列条件：

（1）透水层的水位能满足泥浆固壁的要求

（2）透水层的深度控制在12m以内

（3）透水层中大于5cm的土粒含量不超过10%，或不超过开槽设备允许的尺寸。

本标段212+180——213+121地质条件可以满足垂直铺塑截渗技术的适用范围。

3 垂直铺塑防渗技术施工方法

3.1 场地平整、制备土料

施工机械设备就位前做好三通一平，确保施工地面平整、稳定，按照设计的帷幕轴线进行测量放样。

应按照如下要求和用途制备土料：一为沟槽回填用土，可以采用开槽的堤身土，土中的块石、树根要进行人工清除，注意不要损坏PE膜为原则。二为制浆粘土，可参照下列指标：（1）粘粒含量＞40%；（2）塑性指数＞20；（3）土料矿物成分中二氧化硅与三氧化二铝和三氧化二铁含量的比值以3—4为好。

3.2 机械设备安装

垂直铺塑机械是一种能将工程塑膜垂直铺塑到地下达到横向阻断地下水流动的专用设备。在工程实践中，根据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。

本标段使用的是往复锯刀铺塑机，这种设备主要有牵引机构、前支架、后支架、主动力电动机、连杆机构、刀具、配电机组成。

3.3 开槽

垂直铺塑工作的第一步是开槽，开槽是将安装到位的机械通过连杆机构将主动电机的旋转运动转换为刀具的往复直线运动，刀具在往复运动中通过锯齿刮割地体，加上锯齿间高压水喷头喷水冲刷地体泥沙形成沟槽。检测，都满足规范规定的要求。

4.2 施工质量检测

施工过程中对造槽深度、塑膜搭接宽度、铺膜深度进行了检测，其检测结果均能满足设计要求。

4.3 质量控制

主要是成槽质量控制、铺塑质量控制、槽孔回填质量控制三个环节。

（1）在成槽质量控制方面主要做好①孔槽纵向平面轴线偏差不超过10cm，槽孔宽度控制在20cm—40cm。②槽也实际挖深超出设计深度10cm左右。③槽孔的固壁。为防止坍塌，应控制槽内泥浆比重。

（2）塑膜铺置控制方面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。②塑膜插入深度控制。每隔50m检测一次。③塑膜上端超出槽口平面，至少40—60cm，以便固定与复合膜搭接

（3）在沟槽回填方面①回填土选用干净的粉质土。②回填要及时，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。

5 结语

垂直铺塑施工的开槽深度与土层分布和地下水位高低三者之间是相互联系相互影响的，在不同的地层分布条件下和不同大的地下水位情况下，其深度都不一样，即深度受到二者的影响。

在确定工程设计方案时，要同时考虑土的地质条件和地下水的情况。如果地质报告显示，土层中有大量石块，就不宜用垂直铺塑技术。如果地质情况允许，而地下水位很高，施工场地地基很软，也无法采用垂直铺塑技术。如果地下水位很低，但是蓄水条件不好，护壁浆液可能保持不够易造成塌孔，也不易采用垂直防渗技术。

该标段高水位部分经过了垂直铺塑防渗处理，沟槽基本干燥，保证了渠道衬砌作业的施工，防渗效果良好，且施工成本低，相对于防渗墙及管井降水降低地下水位见效快，在处理高水位沟槽开挖中推广此项防渗技术的应用。