垂直铺塑在新沂河大小陆湖工程中的应用（陶秀玉,向东,刘德祥）

时间：2021-01-14 08:08:30　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要：新沂河大小陆湖段因地表粘性土覆盖层挖穿，使地基下卧粉细砂层裸露，与下游砂性土连通，形成渗漏通道，在历年行洪中出现渗水、冒砂现象，几经人工铺盖均未根除，采用垂直铺塑防渗处理后，消除了渗水、冒砂现象，从根本上保证了大堤安全。

关键词：新沂河垂直铺塑防渗技术

一、工程概况

新沂河始建于1949年冬，河道断面采用挖南北偏泓筑堤束水漫滩行洪形式。该河道西起骆马湖嶂山闸，向东流经宿豫、新沂、沭阳、灌云、灌南等县(市)至堆沟灌河口入海，全长146000m。

新沂河是沂沭泗洪水入海的分洪道。关系着下游耕地、人民生命财产和连云港市区、陇海铁路的防洪安全，在流域国民经济发展中占有十分重要的地位。

新沂河南堤大小陆湖险工段位于沭阳、灌南两县交界处，需进行防渗处理的工段长12000m，具体桩号为72+000～84+000。

该段地面高程在4.0m左右，堤顶高10.9m～11.8m，宽8m，大堤迎水面筑有防浪林台，顶高程6～7m，台宽30m左右。防浪林台前即为原南偏泓，宽80～100m，系筑堤取土而形成，现已填复。大堤背水面筑有戗台，顶高程8～9m，宽8m。

该险工段1965年从南偏泓取土复大堤时，将大小陆湖段地表粘性土覆盖层挖穿，使地基下卧粉细砂层裸露，与下游沂南小河河底砂性土连通，形成渗流通道，在以后的历次行洪过程中，堤后青坎及沂南小河河坡出现渗水、冒砂现象。严重时，可看到冒水泉眼，周围都堆有粉细砂，形成“小砂堆”，并伴有“砂跳舞”现象。针对这一情况曾请有关专家现场察看、评判，认为这是渗流破坏的临界状态。大小陆湖段以往填覆南偏泓加人工铺盖和几次汛后岁修处理后，险情仍然存在。因此，必须对大小陆湖段进行较彻底的防渗处理。设计采用垂直铺塑防渗技术进行截渗工程处理。

二、工程内容

铺塑防渗工程分四个包。1#包从桩号72+000～74+5009长2.5km，面积2.5万m2；
2#包从桩号74+500～76+500，长2.0km，面积2.0万m2；
3#包从桩号76+500～80+500，长4.0km，面积4.0万m2，4#包从桩号81+600～84+000，长2.4km，净面积2.4万m2。

我单位承担了3#、4#包的施工任务。为确保整个铺塑施工工期，完成3#、4#包后，接工程处、监理处指令又先后完成2#包15000m2和1#包4000m2的施工任务。在该工程中，我们共完成铺塑面积82100m2。

三、施工方法

1.选用的机械

我院在进行“垂直铺塑防渗技术”的研究过程中，研制了往复式、旋转式、刮板式三种形式的开槽机，以适应于在不同土质条件下开槽。往复式是利用水刀板对原状土进行冲、刮、搅，使之成浆或顺工作面滑至槽底，由反循环系统从槽底吸出而成槽，该J机型主要适用于砂性土。刮板式在成槽过程中是利用刮板对原状土进行刮、削，将其带出地面，因此适用较复杂地质情况。但刮板式机型由于机件磨损、损耗较严重，需要劳力较多，施工速度较慢，因而造槽费用较高。

在大小陆湖先期进行的试验段施工中，我们使用了往复式、刮板式两种开槽机进行开槽试验，由于下部砂性土中含有较多的卵(礓)石块，且有的卵(礓)石块较大（最大方向尺寸达30cm），使往复式开槽机开槽受阻。根据刮板式开槽机适应的地层，在随后的试验过程中，针对刮板式存在的起吊、固壁、流砂等问题，进行了反复的改进试验，取得了成功，在满足顺利起吊的条件下，开槽深度可达12m。因此，该工程选择了刮板式开槽机。

2.施工方法及工艺流程

垂直铺塑是近几年研究发展起来的一种防渗新技术，主要用于河堤和平原水库的围坝防渗。该技术是利用专门的开沟造槽机械，开出一定宽度和深度的沟槽，在沟槽内铺设土工膜，再用土回填沟槽，形成以土工膜为主体的防渗帷幕，起到防渗作用。

该技术的主要特点：一是充分利用了土工膜良好的隔水性，防渗效果较其它一些截渗措施更为明显：二是形成的土工膜防渗帷幕连续、均质、整体性好，适应变形能力强：三是成墙过程清晰、简单，具有施工速度快、造价低等特点。

本次施工中，垂直铺塑的工艺流程为：伐树平整场地——刮板式开槽机开沟造槽——铺设土工膜——回填沟槽等，施工流程框图：

3.各项工序的操作

（1）伐树及平整场地

根据招标文件，垂直铺塑顶高程位于林台上，林台上分布着生长多年的柳树，根据铺塑工艺的要求，将铺塑轴线两侧7m范围内的树木砍伐掉，并将留于轴线的树墩清除，否则影响施工进度。因此我们在拉地锚之前，将轴线上的树墩挖掉，再用土把树坑填平、压实，清除了开槽前进中的障碍。

按原设计，林台高程（垂直铺塑的膜顶高程见表2）超出铺膜顶高程的部分，要用推土机推掉，将土全部清除到平台以北，然后将工作面整平，将表层疏松部分土体碾压密实，防止在开槽过程中槽口坍塌而影响铺膜质量。

（2）塑膜的成捆

塑膜捆的高度就是塑膜的幅宽，要大于铺膜深度50～60cm以便于压膜。本次施工，业主供应的塑膜幡宽为11.0～12.0m，一捆塑膜长度大约50m左右(塑膜出厂时的长度)。因此厂家出厂的塑膜在使用前，必须先用特制的塑膜杆将塑膜平整、紧密地卷成上述所要求的膜捆，方能使用。

（3）开槽

开槽是铺塑施工的关键工序，因此在每次开机前我们都做了认真、详尽的技术准备，尽可能避免开槽过程中机械出现故障。使用刮板式开槽机，沟槽的形成过程大致如下：在各项准备工作做好以后，启动主机，主机带动链条转动，链条上的刀板就将地层中的土、卵（砾）石等刮出地面，同时将水充满沟槽起固壁作用。随着土体不断地被带到地面，刀杆下沉，沟槽不断加深，直至设计深度。启动反循环系统吸出槽底泥浆中的土砂颗粒，使之不在槽底淤沉。沿轴线方向牵引开槽机，形成连续沟槽。应该说明，尽管使用了反循环系统，但还不能将槽内的砂全部吸出，槽内的砂仍会淤沉，影响铺膜的深度，因此开槽深度要略大于铺膜深度。本次施工设计铺展深度为10m，开槽深度一般控制在10.3m。

（4）塑膜的铺设

当前部的沟槽开出后，铺膜装置随即进行铺膜，边开槽边铺膜。塑膜铺设装置位于开槽机尾部，由底脚、牵引绳、竖向固定杆、塑膜杆等组成。当沟槽达到设计深度后，把竖向固定杆插入缠有塑膜的杆内，放入沟槽，然后将塑膜起端用细钢管缠数圈，向后拉一定距离，插在沟槽内，牵引绳固定在开槽机尾部，随开槽机前进，转动塑膜捆，塑膜就平顺地展铺在槽中。

当一捆塑膜（约50m）用完后，与后续塑膜的连接采用缝合的方法。将两捆塑膜首尾重合折叠2～3次，宽约10cm，用缝包机缝合两道，以保证其连接质量。

（5）沟槽回填

塑膜铺设后，应及时回填,以防沟槽坍塌。由于本次施工，回填土料离沟槽较远，所以先用装载机将土运至沟槽边，再由工人用铁锹铲到槽中。在人工回填的同时，将砂泵出砂口置于槽口，利用砂泵从沟槽底部吸出的泥浆的淤沉，结合人工投放的土料回填沟槽。回填的土料要求不含树根、较大土块、杂物等。

（6）施工用水

在开沟造槽过程中，需向槽内注入清水，以保持槽壁的稳定。此次施工用水为新沂河水，用潜水泵经软管送至沟槽。

四、施工中遇到的情况

1.块石

施工中多次在埋深3m以内遇到石块，若不将这些石块挖出，就形不成连续的沟槽，亦即形不成连续帷幕，留做难工处理。为减少难工面积，降低整个工程总造价，施工中遇到块石时，我们想方设法将石块挖出。据统计，施工过程中先后27次挖出石块41块，最大石块最大方向尺寸为85cm。

2.树墩

沿铺塑轴线分布着许多粗细不均的柳树墩，粗者直径达50余厘米，以3#、4#包居多。施工过程中虽能提前将铺塑轴线上的树墩挖除，但却无法将轴线上的树根全部清除。因此，施工遇到较粗树根时，不但损坏了刀板，且降低了施工速度。

五、施工要求

探坑开挖