機(jī)械垂直鋪膜的施工質(zhì)量管控

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1工程概況

新沂河是沂沭泗洪水南下入海的主要通道之一，始建于1949年冬，西起駱馬湖嶂山閘，途經(jīng)徐州、宿遷、連云港三市的新沂、宿豫、沭陽(yáng)、灌南、灌云五縣(市)，東至堆溝、燕尾二港，與灌河會(huì)合后并港出海，全長(zhǎng)146km，季節(jié)性行洪河道。作為新中國(guó)成立之初開(kāi)挖的一條人工河道，近60年來(lái)，新沂河已先后經(jīng)歷了1954年、1957年、1963年和1974年等多次大洪水考驗(yàn)，立下赫赫顯功。新沂河每次洪水過(guò)后，國(guó)家總要根據(jù)上游工情、水情變化，對(duì)其進(jìn)行“療傷”。1958年、1965～1973年、1983～1988年、1994～1999年，2000～2003年經(jīng)過(guò)多次整治，行洪能力逐步擴(kuò)大到7000m3/s，但隨著行洪能力和水位的提高，近年汛期行洪期間發(fā)現(xiàn)在樁號(hào)94+600～96+250段背水面堤腳有滲水、窨潮情況出現(xiàn)。為了徹底解決險(xiǎn)工隱患，管理部門(mén)委托勘測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了地質(zhì)勘測(cè)，結(jié)果顯示:樁號(hào)94+600～96+250段堤基存在長(zhǎng)約1550m的砂層透鏡體，其頂高程0.00m，厚度在0.5～0.7m之間，堤身其他土質(zhì)為粉質(zhì)黏土、砂壤土和少量海淤土。根據(jù)地質(zhì)資料判斷，該透鏡體是樁號(hào)94+600～96+250段堤防背水面堤腳發(fā)生滲水、窨潮的主要原因。

2防滲處理方案選定

考慮新沂河堤防沉降不穩(wěn)定等因素，經(jīng)設(shè)計(jì)方案比選，采用適應(yīng)堤防變形和土質(zhì)能力強(qiáng)、造價(jià)低、耐久性好、施工技術(shù)可靠、防滲效果顯著的機(jī)械垂直鋪膜防滲方案，后經(jīng)淮委水利水電工程技術(shù)研究中心審查同意該防滲處理方案，即在堤后堆土區(qū)向下鋪膜以穿透砂層透鏡體，兩端各延長(zhǎng)50m，鋪膜長(zhǎng)度1650m，膜頂高程8.65m，膜底高程－1.5m，以穿透砂層透鏡體，插入相對(duì)不透水層或弱透水層0.5～1.0m，垂直鋪膜深度10.15m。具體布置見(jiàn)圖1。

3機(jī)械垂直鋪膜技術(shù)的主要施工原理及技術(shù)參數(shù)

3.1施工原理

通過(guò)動(dòng)力主機(jī)帶動(dòng)鏈條沿特制的刀背轉(zhuǎn)動(dòng)。利用鏈條上安裝的刮刀循環(huán)切削土體并帶出槽孔，以機(jī)身牽引裝置牽引主機(jī)前進(jìn)，形成連續(xù)穩(wěn)定的槽孔后，泥漿護(hù)壁，保持槽孔壁的穩(wěn)定。利用鋪膜裝置在溝槽內(nèi)鋪設(shè)塑膜，再用土料回填溝槽，形成防滲帷幕。

3.2技術(shù)參數(shù)

開(kāi)槽深度:10.15m以內(nèi);槽孔寬度:0.26～0.28m。帷幕連接:采取縫合連接，搭接縫合寬度不小于10cm。塑膜材料:聚乙烯PE塑膜，幅寬10.5m以內(nèi)，主要性能指標(biāo):單位面積重量為200g/m2，厚度為0.22mm;抗?jié)B強(qiáng)度不小于100kP;滲透系數(shù)不大于A×10－12cm/s，伸長(zhǎng)率不小于30%，抗拉強(qiáng)度不小于0.1kN/5cm，抗撕裂強(qiáng)度不小于0.8kN。

4機(jī)械垂直鋪膜施工過(guò)程及控制要點(diǎn)

施工過(guò)程包括:開(kāi)槽—鋪設(shè)塑膜—回填溝槽—形成塑膜防滲體，機(jī)械垂直鋪膜施工工藝流程如圖2。

4.1施工準(zhǔn)備控制要點(diǎn)

相關(guān)人員熟悉施工圖紙，掌握開(kāi)槽機(jī)械等設(shè)備性能，做好施工人員、機(jī)械的配置，組織設(shè)計(jì)交底和圖紙審查，進(jìn)行工程質(zhì)量檢查驗(yàn)收的項(xiàng)目劃分和編號(hào)，審核施工方案，健全質(zhì)量保證體系等準(zhǔn)備工作。在技術(shù)準(zhǔn)備的同時(shí)，對(duì)刮板式LTD型鏈條式開(kāi)槽機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試工作，用機(jī)械輔以人工將作業(yè)面范圍內(nèi)場(chǎng)地整平，使鋪膜頂面具有一定的平整度，上下高差控制在±5cm，滿足施工要求，做好交樁，測(cè)量復(fù)核施工軸線、高程控制點(diǎn)和起始點(diǎn)樁位等點(diǎn)位，做好現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作。

4.2機(jī)械開(kāi)槽控制要點(diǎn)

機(jī)械開(kāi)槽是通過(guò)專用設(shè)備LTD型鏈條式開(kāi)槽機(jī)上主動(dòng)力帶動(dòng)固定在鏈條上的刮板轉(zhuǎn)動(dòng)，刮板對(duì)地層進(jìn)行刮削，將擬開(kāi)溝槽內(nèi)的土體帶到地表，同時(shí)將水注滿溝槽，利用鏈條帶動(dòng)刮板轉(zhuǎn)動(dòng)制造泥漿護(hù)壁。由于重力作用，隨著刀桿角度加大，溝槽深度加深，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)刀桿角度固定，在牽引裝置的帶動(dòng)下，開(kāi)槽機(jī)沿開(kāi)槽軸線前行，從而形成連續(xù)的、穩(wěn)定的溝槽。本工程采用24.5cm寬度刮刀開(kāi)槽，控制槽孔寬度不大于26cm，同時(shí)，利用垂直鋪膜機(jī)械尾部卷?yè)P(yáng)控制挖槽深度。按鋪膜深度控制挖槽深度大于設(shè)計(jì)槽深10cm左右，槽深每10.0延長(zhǎng)米利用測(cè)繩實(shí)測(cè)，確認(rèn)槽深符合設(shè)計(jì)要求后，依靠垂直鋪膜機(jī)頭部的牽引設(shè)備與方向盤(pán)控制開(kāi)槽機(jī)械前進(jìn)速度及方向，在設(shè)計(jì)鋪膜軸線上挖槽施工。成槽時(shí)密切注意槽孔內(nèi)漿液的消耗情況，及時(shí)補(bǔ)充漿液，若漿液不能滿足槽壁穩(wěn)定要求時(shí)，配置優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，泥漿比重1.05～1.25，黏度18～25s。必要時(shí)用特制的木支架支撐已成槽未鋪膜段孔壁。

4.3卷膜及塑膜聯(lián)接控制要點(diǎn)

由于本工程的垂直鋪膜深度為10.15m，選擇幅寬10.80m、厚0.22mm規(guī)格的塑膜。卷膜場(chǎng)地做到寬敞、平整、表面干凈無(wú)堅(jiān)硬物。將檢驗(yàn)合格滿足設(shè)計(jì)幅寬的塑膜，采用專用設(shè)備沿幅寬方向整齊地卷在直徑為50mm的鍍鋅管上;每卷膜長(zhǎng)度60m左右，成卷后的直徑不大于槽寬(0.26cm)，以便膜卷在槽孔中能自如轉(zhuǎn)動(dòng)。卷膜過(guò)程中控制卷膜速度，用力均勻，并做好記錄。卷膜過(guò)程中檢查膜的外觀，是否有孔眼等缺陷或損傷，如有，及時(shí)用新鮮母材修補(bǔ)，補(bǔ)疤每邊超過(guò)破損部位10～20cm。卷好的膜卷捆好后，襯墊軟質(zhì)材料，上部覆蓋彩條布，并交由專人負(fù)責(zé)保管，防止在日光下暴曬和被利物劃破。塑膜卷與卷之間采用縫接工藝聯(lián)接，縫接工具采用手動(dòng)縫紉機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)縫接塑膜時(shí)，先用干凈紗布擦拭縫接搭接處，做到無(wú)水、無(wú)塵、無(wú)垢，并將塑膜平行對(duì)正;縫接形式采用雙道縫合，要求折疊四層，其縫合的縫接寬度應(yīng)大于20cm，縫合的針距適中，縫線連續(xù)、無(wú)斷線、無(wú)跳針，保證接縫處結(jié)合牢固、可靠?？p接處膜卷聯(lián)接合格后，下入槽內(nèi)時(shí)，緩慢操作，確保塑膜聯(lián)接處不被拉裂。

4.4鋪設(shè)塑膜控制要點(diǎn)

將卷好的合格膜卷裝入直徑為38mm的鍍鋅管(鋪膜桿)，安裝在開(kāi)槽機(jī)尾部的起吊設(shè)備上，將膜卷垂直緩緩下沉，保持塑膜不變形、不拉裂，準(zhǔn)確地沉至設(shè)計(jì)深度。隨著槽孔的不斷形成，利用起吊設(shè)備對(duì)鋪膜桿上、下的牽引，在開(kāi)槽機(jī)前進(jìn)時(shí)同步進(jìn)行展膜、鋪設(shè)。塑膜的鋪設(shè)由專人操作、監(jiān)控并及時(shí)填壓土體將膜頂、膜底固定，確保塑膜不上浮、不下滑，控制塑膜高出槽孔0.3～0.5m左右，用土或土袋壓住防止下沉。鋪膜時(shí)保持與開(kāi)槽刀臂尾部刀具與膜卷的距離，做好塑膜的鋪設(shè)、聯(lián)接記錄。鋪膜過(guò)程中隨時(shí)檢查塑膜的外觀有無(wú)破損、麻點(diǎn)、孔眼等缺陷。如發(fā)現(xiàn)膜面有孔眼等缺陷或損傷，及時(shí)用新鮮母材修補(bǔ)，補(bǔ)疤時(shí)每邊超過(guò)破損部位10～20cm。

4.5回填溝槽控制要點(diǎn)

塑膜鋪設(shè)后，回填前將已鋪的塑膜及鋪膜卷與卷之間的聯(lián)結(jié)作一次檢查后開(kāi)始回填?；靥罘较虬词┕ろ樞蚍较蜻M(jìn)行，一般保持與刀具的距離約為1.5倍的槽深。一般用人工及時(shí)從膜的下游側(cè)回填土，以確保鋪膜緊貼上游側(cè)?；靥钔亮媳M量利用開(kāi)槽土方，以減少土源的補(bǔ)充量，回填土不足部分，在規(guī)定的取土范圍內(nèi)取土，對(duì)較遠(yuǎn)處土源，采用人工或機(jī)械將其先堆積在槽口，再由人工破碎后向槽內(nèi)回填。盡量縮短成槽和回填的間隔時(shí)間，防止槽壁臨空面過(guò)大和臨空時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致槽壁坍塌?；靥钔亮现胁缓s物和土塊，不摻有小塊石和砂礓;回填土料保持濕潤(rùn)，若出現(xiàn)風(fēng)干現(xiàn)象則先用水澆濕，以防止干土塊堅(jiān)硬的棱角在下入溝槽時(shí)刮破塑膜;回填土料用黏性土，從上部往槽內(nèi)浸水，促其下沉，經(jīng)7～10天沉降后，往槽內(nèi)補(bǔ)充填土，并夯實(shí)，密實(shí)度不低于原堤身。

4.6現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)

施工完畢后，及時(shí)恢復(fù)已完工段的地貌原狀，回填泥漿池、槽等。

5質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1原材料檢驗(yàn)

聚乙烯PE塑膜是本工程最重要的原材料，質(zhì)量直接關(guān)系到堤防的防滲效果和耐久性，原材料取樣、送檢應(yīng)符合規(guī)范，應(yīng)委托具有資質(zhì)的材料實(shí)驗(yàn)室做好檢測(cè)工作，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求后方可使用。

5.2開(kāi)槽深度檢驗(yàn)

開(kāi)槽深度是機(jī)械垂直鋪膜工程施工過(guò)程質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。在施工中控制好開(kāi)槽深度至關(guān)重要，本工程主要采用刀桿角度控制，人工用測(cè)繩復(fù)測(cè)，每10延米進(jìn)行一次槽深測(cè)量，工程師不定點(diǎn)抽測(cè)，確保槽深符合設(shè)計(jì)要求。

5.3試坑檢查

施工完畢，溝槽沉降穩(wěn)定后，在防滲帷幕下游面開(kāi)挖試坑檢查。開(kāi)挖深度不小于2.5m，檢查防滲帷幕的平整度、完好度，聯(lián)接質(zhì)量和回填土質(zhì)量等。

6截滲效果

垂直鋪膜工程完成后，行洪期經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)堤防背水面窨潮高度明顯降低，滲水明流消失，塑膜防滲帷幕測(cè)壓管下游水位明顯降低，說(shuō)明垂直鋪塑后，有效延長(zhǎng)了滲徑，提高了堤防穩(wěn)定性和安全性，防滲效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

7結(jié)語(yǔ)

垂直鋪膜防滲因其施工技術(shù)可靠、施工速度快、適應(yīng)堤防變形和土質(zhì)能力強(qiáng)，耐久性好、防滲效果顯著等優(yōu)點(diǎn)必將在土堤、土壩和地基的防滲處理工程中取得廣泛的應(yīng)用。