垂直铺塑防渗技术主要设备是开槽机，辅助设备有拌浆机、循环泥浆泵、抽砂泵、水泵等。图13-24往复式射流开槽机1—牵引绳；2—牵引机；3—主减速机；4—曲轴；5—滑动元件；6—摇臂；7—刀杆；8—卷扬机；9—刀架 （大臂）；10—反循环泥浆管；11—喷嘴；12—刀齿；13—后行走轮；14—大架；15—主机架；16—铁鞋；17—转盘；18—花兰丝往复式射流开槽机最适应于砂壤土、粉土地质情况。......
2023-06-29
垂直铺塑施工工艺流程及注意事项
【摘要】：（一） 工艺流程以往复式射流开槽工作为例，垂直铺塑工程施工工艺如下：场地平整。（二） 泥浆循环固壁为了保证槽孔的稳定性，垂直铺塑防渗施工过程中泥浆循环固壁工艺非常关键。运至现场的土工膜应在当日用完。6）铺设PE土工膜时，应根据当地气温变化幅度和工厂产品说明书要求，预留出温度变化引起的伸缩变形量。
（一） 工艺流程
以往复式射流开槽工作为例，垂直铺塑工程施工工艺如下：
（1）场地平整。
（2）施工放线。
（3）设备就位。
（4）开挖导向槽。
（5）埋设牵引地锚。
（6）制备循环浆液。
（7）主机工作，造出槽孔。
（8）下膜、回填、侧压管设置。
图13-27 链斗式开槽机挖斗工作原理
1—挖斗；2—链条；3—大臂支架；4—吊绳
链斗式开槽机施工工艺流程与上述基本相同，区别在于其泥浆循环工艺在挖槽后接着进行，回填无回淤工序，全部用备用土料回填。
（二） 泥浆循环固壁
为了保证槽孔的稳定性，垂直铺塑防渗施工过程中泥浆循环固壁工艺非常关键。
1.泥浆材料的选择
护壁泥浆要求相对密度小，黏度适当，稳定性好，过滤水量少，泥皮形成时间短且薄，表面又有韧性。常用的材料有膨润土、黏土等。外加剂、增黏剂、硝基腐殖酸碱剂、铁铬本质素璜酸盐等。对于一般二、三级土层地质情况，只用膨润土和黏土即可满足要求。
2.泥浆的性能指标
泥浆拌制和使用时必须检验，选择护壁泥浆的性能时应考虑到地质条件及挖槽方法。泥浆的性能指标应通过试验确定。在一般软土层成槽时，可参阅表13-5 和表13-6。
表13-5 泥浆的性能指标
3.泥浆的制造
泥浆制造中应设有一条泥浆拌和系统联动线。其中应包括泥浆拌和机、储料斗、储有各种性能材料的桶或斗、木箱等几部分组成。在经过试验确定好泥浆的材料配合比后可进行泥浆搅拌。
首先加水至搅拌筒的1/3，开动搅拌机，在定量水箱不断加水的同时，加入膨润土纯碱液搅拌3min左右，再加入其他掺和物，搅拌时间控制在5min 以内。如果泥浆搅拌后直接使用，搅拌时间应再延长2～3min。现场搅拌泥浆应控制黏度和相对密度。每10罐抽查泥浆试样一组，检查全面指标。一般情况下泥浆搅拌后应贮存24h 以上或加分散剂，使膨润土或黏土充分水化后方可使用。
4.泥浆处理
通过沟槽循环而排出的泥浆，由于膨润土和增黏剂等主要成分的消耗以及土渣和电解质离子的混入，其质量降低，失去原有的性质，因此必须净化处理调整配合比后，才能继续循环使用。
表13-6 各种土层适用的泥浆黏度（s）
（三） 下膜施工
1.施工要求
（1）PE土工膜的储运要符合安全规定。运至现场的土工膜应在当日用完。
（2）PE土工膜铺设前应做下列准备工作：
1）检查并确认基础层已具备铺设PE土工膜的条件。
2）做下料分析，画出PE土工膜铺设顺序和裁剪图。
3）检查PE土工膜的外观质量，记录并修补已发现的机械损伤和生产创伤、孔洞、折损等缺陷。
4）每个区、块旁边应按设计要求的规格和数量备足过筛土料或其他过渡层、保护层用料，并在各区、块之间留出运输道路。
5）进行现场铺设试验，确定焊接温度、速度等施工工艺参数。
（3）PE土工膜的铺设施工应符合以下技术要求：
1）大捆PE土工膜的铺设宜采用拖拉机、卷扬机等机械；条件不具备及小捆PE膜的也可采用人工铺设。
2）按规定顺序和方向分区分块进行PE土工膜的铺设。
3）铺设PE土工膜时，应适当放松，并避免人为硬折和损伤。
4）铺设PE土工膜时，膜块间形成的结点，应为T形，不得作成十字形。
5）PE土工膜焊缝搭接面不得有污垢、砂土、积水 （包括露水）等影响焊接质量的杂质存在。
6）铺设PE土工膜时，应根据当地气温变化幅度和工厂产品说明书要求，预留出温度变化引起的伸缩变形量。
7）槽孔弯曲处应使膜和接缝妥贴槽孔。
8）PE土工膜铺设完毕、未加保护层前，应在膜的边角处每隔2 ～5m 放一个20 ～40kg重的砂袋。
9）PE土工膜应自然松弛地与支持层贴实，不宜折褶、悬空。特殊情况需要褶皱布置时，应另作特殊处理。
（4）PE土工膜的铺设应注意下列事项：
1）铺膜过程中应随时检查膜的外观有无破损、麻点、孔眼等缺陷。
2）发现膜面有孔眼等缺陷或损伤，应及时用新鲜母材修补，补疤每边应超过破损部位10～20cm。
（5）PE土工膜现场连接应符合下列规定：
1）焊接形式宜采用双焊缝搭焊。
2）主要焊接工具宜采用自动调温（调速）电热楔式双道塑料热合机、热熔挤压焊接机，也可采用高温热风焊机、塑料热风焊机。
下膜施工中，幅与幅之间的搭接长度不应小于100cm。
2.下膜形式
垂直铺塑防渗下膜有两种形式：一是重力沉膜法；二是膜杆铺设法。
（1）重力沉膜法。对于砂性较强的地质情况，造就槽孔后，对于回淤速度较快的槽孔以及超深槽孔宜采用重力沉膜法。其下膜原理见图13-28。
图13-28 重力沉膜法下膜
1—膜；2—重力卷筒；3—预留膜；4—泥浆槽孔
（2）膜杆铺设法。对于一般的黏土、粉质黏土、粉砂地质情况，由于其回淤的速度较慢，泥浆固壁条件好，效果好，可采用膜杆铺设法。
首先将土工膜卷在事先备好的膜杆上，然后由下膜器沉入槽孔中，在开槽机的牵引下铺设土工膜，其工作原理见图13-29。
图13-29 膜杆铺膜法下膜
1—上牵引绳；2—前膜杆；3—膜杆旋转下膜；4—下牵引绳；5—膜卷；6—下膜器；7—后牵引绳；8—后膜杆；9—后膜牵引固定绳；10—前进方向
采用膜杆铺膜法施工过程中，要经常不断地将膜杆上下活动，使其在槽孔中处于自由松弛状态，防止膜杆被淤埋或卡在槽中。
（四） 土工膜与周边的连接
1.防渗薄膜与支撑材料间的接触
防渗薄膜与支承材料间的接触问题主要是接触面力求平整，不应出现尖状块石，以免薄膜被刺破丧失其防渗作用。若支承材料的粒径较大或层面存有尖锐物，则宜铺设细粒垫层，见图13-30，以确保薄膜不被损伤。回填的土料不应含有石块、杂草等物质，其质量应与原坝体相同。
2.防渗薄膜自身的连接
图13-30 土工膜防渗结构
1—防护层；2—上垫层；3—土工膜；4—下垫层；5—支持层
防渗薄膜的连接方式可归纳为三种，即黏结法、焊接法以及硫化法，视防渗薄膜的原材料而选择。硫化法通常适用于弹性材料所制成的薄膜，如氯丁橡胶、丁基橡胶等。黏接法既适用于橡胶类、也适用于热塑性材料（如聚氯乙烯）所制成的土工膜，其黏结剂各不相同。焊接法适用于橡胶类土工膜、聚氯乙烯土工膜，也适用于结晶热塑性材料制成的土工膜 （即聚乙烯、聚丙烯），因加热方法不同而分为多种形式，如高频热焊法、热熔挤压焊接法、高温气焊法等。所有连接缝的抗渗性能及力学性能均应进行检查，以防脱缝而渗漏。
3.防渗薄膜与周边边界的连接
防渗薄膜与周边边界必须严密结合，可在地基和岸边开挖锚固槽、黏土槽，形成封闭或半封闭式的不透水防渗结构体。若PE 土工膜周边因条件限制只能与透水结构相接时，膜顶边高程应超出最高水位时的波浪最大爬高，超高值应不小于0.5m。具体形式见图13-31～图13-37。
图13-31 复合土工膜坝顶锚固图
1—喷射混凝土护坡；2—复合土工膜；3—沥青混凝土斜墙或混凝土面板；4—混凝土锚固槽；5—防浪墙
图13-32 黏土槽锚固示意图
1—黏土槽；2—土工膜
图13-33 浅层砂卵石地基下有基岩的锚固图
1—黏土槽；2—土工膜
图13-34 浅层砂卵石地基下基岩混凝土防渗齿槽
1—混凝土；2—土工膜；3—钢筋
与结构物的连接，如与输水管、箱涵、水闸等的连接，应根据具体条件确定。一般应遵循以下原则：相邻两种材料的弹性模量不要相差过大，应平顺过渡。
（五） 回填
垂直铺塑的最后一道工序是回填。下膜后回填一般是回淤和填土两种办法相结合。回淤即是利用开槽时砂泵抽出的原坝体中的砂土料浆液进行自然淤积。由于开槽过程中的泥浆利用，回淤量不够填满槽孔，因此，需备土填充。所备土料不应含有石块、杂草等物质，其质量应与原坝体相同。
图13-35 土工膜锚固于混凝土表面形式
1—混凝土；2—土工膜；3—锚固螺栓；4—预埋钢筋；5—锚筋
图13-36 深厚砂卵石地基土工膜连接形式
1—混凝土防渗墙；2—混凝土；3—土工膜
图13-37 复合土工膜岸坡锚固图
1—沥青混凝土斜墙或混凝土面板；2—复合土工膜；3—混凝土锚固槽；4—原混凝土防渗齿墙
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