磁吸式防滲膜截滲墻關鍵施工技術研究

杜定產

（上海遠方基礎工程有限公司，上海市 200436）

0 引言

地下連續墻以其優良防滲性、整體性好、剛度大等優勢被廣泛運用至基坑圍護工程中。近年來，隨著地下連續墻的不斷發展，用作防滲的地連墻結構逐漸得到發展。大多數學者將目光集中在簡單搭接防滲膜結束帷幕，李文嵩等[1]針對某露天煤礦地下截水帷幕工程中防滲膜垂向隱蔽鋪設施工工藝進行了詳細的分析，給出了防滲膜截水帷幕能有效提高帷幕墻抗滲性能這一結論。劉春雷[2]對HDPE 復合土工膜在防滲工程中的應用原理進行了論述，并詳細闡明了復合土工膜施工的技術要求，施工方法及其質量控制原則。張雁等[3]對扎尼河露天礦礦坑截滲減排工程中防滲膜截滲墻使用效果進行了多種方法驗證，進一步確定了防滲膜截滲墻的有效性。然而，鮮有學者重視防滲膜搭接效果進一步優化處理，防滲膜之間簡單疊合搭接存在滲流風險，當混凝土澆筑質量不高時，防滲膜簡單搭接有可能加劇滲流發生。HDPE 防滲膜截滲墻是利用HDPE 防滲膜防水材料與膠結材料形成的復合地下連續墻。磁吸式防滲膜是在HDPE 防滲膜的基礎上，在HDPE 膜兩側粘貼膠磁的防滲膜，有利于提高防滲膜在槽內的搭接效果，與膠結材料形成的地下連續墻具有更好的防滲作用。本文基于某磁吸式防滲膜截滲墻項目，對磁吸式防滲膜截滲墻關鍵施工技術進行闡述。

1 工程概況

某露天煤礦位于內蒙古自治區赤峰市東35 km，礦區走向平均長度4.68 km，傾向平均寬度2.56 km，面積約12 km2。礦區為低山丘陵地貌，該煤礦位于英金河沖積平原上，露天礦區地表標高為+472～+490 m。一期帷幕主要在+452 m 平盤上施工，總計施工有198 幅截滲墻。防滲膜采用HDPE 土工膜，厚度2.0 mm，單幅寬度8 m，在地面預留0.5 m HDPE 土工膜。累計開挖方量不少于32 060 m3，墻體深度13～39 m，平均深度25.5 m，墻體厚度0.8 m。

1.1 地質環境

露天煤礦范圍內的地層主要是第四系、第三系（剝蝕區）、侏羅系元寶山組、侏羅系杏園組。第四系表土層為砂質粘土，其余為圓礫、泥礫，由南幫厚30 m 向北逐漸增加到厚60 m。第三系由泥巖、泥礫巖、砂巖組成。平均厚度66 m。在南幫出露的第三系厚度為0～20 m。天然條件下，泥巖含水量高，具可塑性，親水性強，顏色以紅褐色和灰白色為主。泥礫巖及砂巖的強度也較低。侏羅系元寶山組由泥巖、炭質泥巖、砂巖及煤層構成。泥巖一般不具可塑性，砂巖多數膠結好。淺部部分地段砂巖遇水軟化。侏羅系杏園組由中、下兩段組成。中段以砂巖、砂礫巖為主，夾泥巖、礫巖；下段以礫巖、沙礫巖為主。

1.2 水文環境

地表水系有老哈河和英金河兩條河流，均為常年性河流。英金河多年平均徑流量為4.02×108m3，多年平均流量為12.8 m3/s，老哈河發源于河北省平泉縣七老圖山脈的光頭山，多年平均徑流量為4.297×108 m3，多年平均流量為13.6 m3/s。

第四系強含水層在群井疏干、地下水位大幅度下降后，都存在殘余水。目前殘余水地下水位標高在+442 m 左右。

2 施工方案

磁吸式防滲膜截滲墻施工工藝流程見圖1，其中有別于其他一般項目的關鍵施工技術有防滲膜膠磁粘貼、防滲膜卷膜、鋪膜、接頭箱頂拔，下面將所提及關鍵施工技術進行詳細介紹。

圖1 磁吸式防滲膜截滲墻施工工藝流程圖

2.1 防滲膜膠磁粘貼

防滲膜膠磁粘貼工作是將帶背膠的膠磁粘貼至HDPE 土工膜上。該項目地下連續墻分為首開幅、連接幅以及閉合幅，三種槽段厚度皆為800 mm，寬度分別為8 m、7 m、6 m，防滲膜通長布置，且超出槽口0.5 m。因此，膠磁同防滲膜長度一致，單條膠磁寬度0.5 m，防滲膜兩側各粘貼兩條并列的膠磁。圖2 給出了膠磁具體位置布置方式。膠磁粘貼前，需預留足夠大的干凈場地對防滲膜進行展開工作。在防滲膜展開后，將第一條膠磁緊靠防滲膜一側展開，確定膠磁粘貼位置后，將膠磁背部膠帶撕開，每撕開3 m 進行一次膠磁展平，將氣泡戳破，擠出空氣，依此方式進行膠磁粘貼至第一條膠磁粘貼完畢。將第二條膠磁緊靠第一條膠磁，同樣以上述方式進行膠磁粘貼。另一側膠磁以相同方式進行膠磁粘貼。

圖2 膠磁粘貼示意圖

2.2 防滲膜卷膜

防滲膜卷膜工作是通過自制鋪膜機來進行的，自制鋪膜機見圖3。將防滲膜一端利用螺栓固定在鋪膜機上，啟動鋪膜機，將帶膠磁的防滲膜根據鋪膜次序進行卷膜，先鋪的后卷，后鋪的先卷。現場實際施工中是三幅防滲膜依次下放，包括一幅首開兩幅連接幅，首開幅防滲膜先放，連接幅防滲膜后放，因此連接幅防滲膜先卷，首開幅防滲膜后卷。

圖3 自制鋪膜機實物圖

2.3 鋪膜

防滲膜鋪膜同樣使用鋪膜機來進行，將卷好帶膠磁防滲膜的鋪膜機利用吊車移動至槽口，在槽口進行防滲膜配重裝載，配重尺寸見圖4。配重尺寸為200 mm×250 mm×800 mm，在防滲膜底部均勻布置，每幅防滲膜配置4 塊配重，配重凝固前插入木條并用螺栓固定在防滲膜上。配重配置完成后，將防滲膜沿槽壁逐漸下放至槽底。實際施工中，三幅防滲膜依次下放，為避免下放過程中膠磁因磁力互相吸附導致防滲膜下放失敗，下放過程中須控制兩防滲膜之間的距離，在下放首開幅防滲膜后，第一塊連接幅防滲膜靠向遠離首開幅防滲膜一側，控制間距大于40 cm，在連接幅防滲膜下放至槽底后，再利用吊車將鋪膜機向首開幅防滲膜一側靠近，首開幅與連接幅防滲膜搭接距離控制在1m 左右，避免兩幅防滲膜膠磁搭接部分寬度過窄。實際鋪膜見圖5。

圖4 配重示意圖

圖5 現場鋪膜圖

2.4 防滲膜搭接處理

在防滲膜下放完成后，為確保兩防滲膜搭接處膠磁有效吸附，須進行搭接處壓膜處理。實際施工中，采用自制壓膜器對兩相鄰防滲膜搭接處進行滾壓處理，自制壓膜器構造見圖6，采用內徑73.5 cm，外徑75.5 cm 的圓柱型鋼板制作，內部填滿卵石以增加壓膜器重量，圓柱頂部與底部都以厚度為12 mm 的圓形鋼板封堵焊死，兩側皆設置軸承，將鋼絲繩固定在壓膜器兩端，利用吊車進行移動，對防滲膜搭接處進行反復滾壓。

圖6 自制壓膜器示意圖

2.5 接頭箱頂拔

防滲膜下放完成后，進行鎖口管下放、混凝土澆筑工作、接頭箱頂拔工作，其中，接頭箱頂拔屬于關鍵施工技術，由于接頭箱頂拔過早會造成已澆筑混凝土變形過大的問題，而頂拔時間過遲會導致接頭箱頂拔困難甚至鎖口管無法拔出的造成施工質量等問題出現，因此，接頭箱頂拔須進行有效控制。實際施工中，采用400 t 油頂對鎖口管進行頂拔，頂拔時間控制在混凝土終凝后1～2 h 內，此時混凝土有一定強度但強度不大，鎖口管頂拔不會造成墻體過大變形，也不會出現鎖口管拔不動的情況出現。此時進行的鎖口管頂拔并非把鎖口管完全拔出，而是對鎖口管進行松動，且松動需在初次松動后每隔20 min進行一次，上下松動距離為20 cm，松動時間段長度為2 h。

3 施工建議

根據施工過程中關鍵技術控制，給出以下施工建議：

（1）膠磁粘貼過程中，進行分段粘貼更有利于粘貼效果的保證，粘貼過程中須對膠磁與HDPE 防滲膜之間的氣泡進行破壞擠出處理；

（2）卷膜過程中，確保膜兩端平齊度，若膜不平齊則下膜時會造成膜的傾斜，導致兩膜搭接寬度不足，吸附效果不佳；

（3）下膜過程中，控制與已下放防滲膜之間距離，減少因下放過程兩膜吸附導致的防滲膜重新下放，提高施工效率；

（4）防滲膜壓膜處理過程中，吊索與槽壁形成一定傾角，角度控制在5°以內，在壓膜器提供水平分力的同時吊索不會對槽壁表面防滲膜破壞。

4 結語

防滲膜截滲墻實際施工效果經調查表明，日均排水量減少幅度超過了80%，磁吸式防滲膜截滲墻效果優良。

基于某磁吸式防滲膜截滲墻項目對磁吸式防滲膜截滲墻施工關鍵技術進行研究，對施工工藝流程中的膠磁粘貼、防滲膜卷膜、鋪膜、防滲膜搭接處處理、鎖扣管松動頂拔等流程具體施工操作給出了詳細的說明，并結合現場施工經驗給出部分施工建議。