垂直鋪塑截滲技術(shù)在工程中的應(yīng)用
“垂直鋪塑”截滲技術(shù)在我國(guó)是自90年代興起的新工藝、新技術(shù)。在土質(zhì)地層的平原水庫(kù)、湖泊、江河堤防截滲中得到了廣泛應(yīng)用。
一、垂直鋪塑工藝技術(shù)
1 工藝特點(diǎn)
利用裝備水力沖割和刀具破碎土體的專用機(jī)械，在壩基、壩體中順壩軸線方向形成一條連續(xù)的寬18~30 mm厚的槽孔，并鋪設(shè)塑膜，形成防滲體系，阻止壩基、壩體的滲流以確保滲透穩(wěn)定。最后回填松散干凈的粉質(zhì)壤土而完成作業(yè)。
2 垂直鋪塑設(shè)計(jì)
塑膜材質(zhì)選擇：總的原則：選擇對(duì)水質(zhì)無(wú)污染、抗老化、滿足防水性、抗變形能力強(qiáng)及耐久性強(qiáng)的土工膜，一般用PE（聚乙烯），膜厚0.2~0.3mm。
鋪塑深度及防滲型式：般根據(jù)壩基地層構(gòu)造、各土層的滲透系數(shù)，結(jié)合鋪塑機(jī)械的開(kāi)槽深度能力，以滿足滲透穩(wěn)定、防止土壤鹽堿化為基準(zhǔn)，可設(shè)計(jì)成懸掛式和封閉式兩種防滲體系。
3 鋪塑的位置
1）在同一垂直平面上，對(duì)壩體與壩基全部實(shí)施垂直鋪塑時(shí)。應(yīng)該在壩頂中心線上游、距離壩頂中心線向上游1/3~2/5處為宜。
2）當(dāng)壩基為垂直鋪塑，壩體上游坡面復(fù)合土工膜兩者連結(jié)成防滲體系時(shí)，垂直鋪塑距壩內(nèi)腳必須有一定的安全距離。
二 垂直鋪塑施工工藝、方法
1、工藝流程
2、施工方法
2.1 造槽機(jī)械
在工程實(shí)踐中，根據(jù)土質(zhì)地質(zhì)條件及施工條件的不同，目前有兩種造槽機(jī)。兩種機(jī)械的共同特點(diǎn)都是泥漿固槽壁、都是開(kāi)槽與鋪塑同步作業(yè)；不同的是切割地層的機(jī)具不同，一種叫往復(fù)式水沖鋸割鋪塑機(jī)，另一種是鏈條式循環(huán)刮刀鋪塑機(jī)。
2.1.1 往復(fù)鋸刀鋪塑機(jī)：靠開(kāi)槽機(jī)桿臂的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、利用水力沖割和刀具切割破壞土體成槽，通過(guò)聯(lián)動(dòng)裝置卷簾鋪塑，這種機(jī)械使用于粉土、粉質(zhì)壤土，效率高、施工快。遇粘性土困難，鋪塑深度一般在10m以下，造槽寬18~30cm，機(jī)械動(dòng)力90~120KW左右。
2.1.2 鏈條循環(huán)刮刀式鋪塑機(jī)：靠鏈條循環(huán)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)幾排刮刀切割土體成槽，專制泥漿液護(hù)壁，槽寬為30cm，通過(guò)聯(lián)動(dòng)裝置卷簾鋪塑。目前最大鋪塑深度在15m以內(nèi)，適用于不含較大石塊及樹(shù)根的任何土層，但槽口外移土方量大，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械動(dòng)力120~160KW左右。
2.2 施工用水及排水
垂直鋪塑開(kāi)槽造溝用水量較大，可根據(jù)需要在適當(dāng)位置臨時(shí)打井取水。施工產(chǎn)生的廢水通過(guò)水泵抽排至合適位置。
2.3 開(kāi)溝鋪塑
根據(jù)工程情況，采用合適的水壓動(dòng)力、水量和泥漿濃度，由開(kāi)槽機(jī)開(kāi)槽，泥漿固壁，在槽深達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引機(jī)械前進(jìn)，在監(jiān)理工程師驗(yàn)槽后用下膜器沿迎水側(cè)鋪設(shè)PE膜，膜體至少外露0.4～0.6m，并作頂部保護(hù)處理。并通過(guò)反循環(huán)將槽內(nèi)沉淀物送到鋪完P(guān)E膜的槽內(nèi)進(jìn)行沉淀，結(jié)合人工回填土方固定塑模直到溝槽填滿后。連續(xù)循環(huán)上述過(guò)程直到完成全部鋪塑工程施工。
PE膜的鋪設(shè)應(yīng)盡量放在干燥和暖天氣進(jìn)行，將PE膜卷材裝在開(kāi)槽機(jī)的下膜器上,自然徐徐放至坡底,鋪放時(shí)不應(yīng)過(guò)緊，應(yīng)留足夠余副（大約1.5%），以便拼接和務(wù)使妥帖適應(yīng)氣溫變化，鋪放時(shí)隨鋪隨壓，以防風(fēng)吹。在彎曲處特別注意裁剪尺寸，施工時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。應(yīng)密切注意防火，不得抽煙，施工人員應(yīng)穿無(wú)釘鞋或膠底鞋。
2.4 PE膜的接合
在鋪塑過(guò)程中，當(dāng)一卷膜用完后，可用熱沾法、膠粘法、縫接法、搭接法進(jìn)行后續(xù)膜聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)后將后續(xù)膜卷卷起吊入槽內(nèi)，同時(shí)注意確保被抽出的部分入槽后能沉入槽底，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。
2.4.1 接縫質(zhì)量檢測(cè)
方法有目測(cè)法、現(xiàn)場(chǎng)檢漏法和抽樣測(cè)試法。
①目測(cè)法：觀察有無(wú)漏接，接縫是否無(wú)燙損、無(wú)褶皺，是否拼接均勻等。
②現(xiàn)場(chǎng)檢漏法：常用的有真空法和充氣法。
真空法：利用包括吸盤、真空泵和真空機(jī)的一套設(shè)備，檢測(cè)時(shí)將待測(cè)部位刷凈，涂肥皂水，放上吸盤，壓緊，抽真空至負(fù)壓0.02MPa—0.03MPa,關(guān)閉氣泵。靜觀約30s,看吸盤頂部透明罩內(nèi)有無(wú)肥皂氣泡產(chǎn)生，和真空度有無(wú)下降。如有，表示漏氣，應(yīng)予補(bǔ)救。
充氣法：焊縫為雙條，兩條之間留有約10mm的空腔。將待測(cè)兩端封死，插入氣針，充氣至0.05MPa—0.20MPa(視膜厚選擇)，靜觀0.5min,觀察真空表，如氣壓不下降，表明不漏，接縫合格，否則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)修。
③抽樣測(cè)試法： 約1000㎡取一試樣，做拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，要求強(qiáng)度不低于母材的80%，且試樣斷裂不得在接縫處，否則接縫質(zhì)量不合格。
三 垂直鋪塑的施工質(zhì)量控制
主要是成槽質(zhì)量控制、鋪塑質(zhì)量控制、槽孔回填料質(zhì)量控制三個(gè)環(huán)節(jié)。
1 在成槽質(zhì)量控制方面，主要做好
1.1 孔槽縱向平面軸線偏差不超過(guò)10cm，槽孔寬度控制在20~40cm。
1.2 槽也實(shí)際挖深超出設(shè)計(jì)深度10cm左右，一是靠繩量探測(cè)，另一方法是測(cè)量造槽機(jī)桿臂的傾角。
1.3 槽孔的固壁。為防止坍壁，應(yīng)控制槽內(nèi)泥漿比重，一般為1.1~1.5g/cm3。比重太大，無(wú)法鋪塑。
1.4 施工準(zhǔn)備期間、注意清除場(chǎng)地的樹(shù)根、石塊等障礙物，以減少對(duì)設(shè)備及PE膜的損壞；
1.5 開(kāi)槽機(jī)前進(jìn)時(shí)應(yīng)定時(shí)測(cè)量深度，保證達(dá)到設(shè)計(jì)高程，要經(jīng)常校核軸線位置；
1.6 施工接頭要認(rèn)真處理，在地質(zhì)允許的情況下兩機(jī)組軸線可錯(cuò)開(kāi)30cm，以防破壞早鋪塑膜，后機(jī)組開(kāi)槽達(dá)到設(shè)計(jì)深度及搭接長(zhǎng)度后，消除槽內(nèi)沉碴，鋪設(shè)塑膜，如地質(zhì)不允許時(shí)將后機(jī)組偏移軸線2m，延長(zhǎng)搭接長(zhǎng)度，延伸滲徑以保證鋪塑的整體效果。
1.7 施工過(guò)程中要盡量避免發(fā)生槽壁坍塌現(xiàn)象，確保泥漿比重，并要保證排水能力大于抽水能力，確保溝槽內(nèi)泥漿不外溢且不低于槽口以下10cm.；
1.8 每30分鐘檢查一次槽口兩側(cè)地面，如發(fā)現(xiàn)裂縫要及時(shí)采取回填或木板加固等補(bǔ)救措施；
2 塑膜鋪置控制方面
2.1 塑膜質(zhì)量的控制。一是檢查厚度是否夠，二是檢查幅寬是否夠，三是檢查其抗折、抗沖破強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2.2 塑膜插入深度控制。每隔50m探測(cè)一次。
2.3 塑膜搭接控制。最好選用熱粘法，搭接寬10cm；若粘接，搭接寬30cm；若縫合，搭接寬50cm，縫合兩道線；若搭接，至少搭接2m；
2.4 塑膜上端超出槽口平面，至少40~60cm，以便固定或與復(fù)合膜搭接。
2.5 膜鋪入槽內(nèi)后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行膜兩側(cè)的填土，最長(zhǎng)不得延遲24h，溝槽回填土不得含有樹(shù)枝、石塊等雜物，注意保護(hù)PE膜不受損壞；
3 在孔槽回填方面
3.1 回填的土料選用干凈的粉質(zhì)土。
3.2 回填土要及時(shí)，當(dāng)塑膜鋪入后及時(shí)先回填1m左右，以固定塑膜下端，防止塑膜上浮。
3.3 應(yīng)逐步用干凈的粉質(zhì)土自然落槽，不得振搗。回填到距槽頂50cm左右時(shí)，灌水分解密實(shí)。
3.4 排沙泵出水范圍以外槽孔要及時(shí)回填，確保已成槽孔安全。
