以清水河为例谈河道防渗施工

（2p ）以清水河为例谈河道防渗施工杨军清水河是市中心的一道干沙河道，常年无水，一但有雹风雨，河道就像决堤的坝一样，洪水滚滚波涛一样凶猛，清水河流域的灾害甚多，干旱、风沙、冰雹、水土流失和污水等自然灾害，一直严重影响着张家口的市容市貌，清水河流域内干沙土无生产作物和国民经济的发展，对人民生活十分困绕，是我国著名的贫困地区之一。早在 1964 年张家湾水库被洪水冲毁，这与河道防渗关系密切。明显而言，河道防渗是我国防洪工程中重中之重，在孤石村至通泰桥上游河段，进行河道整治，已刻不容缓。1．清水河河道状况概述1．1 清水河河道特点清水河是张家口市中心桥东桥西相隔的一条又长又干的一条沙基河，这次是张家口市政符建设规划三年大变样的重点工程，由过去的沙干河变为几佰年前从未有过的清水河，清水河堤防在抵御洪水的工程性能上特点主要表现在：1）条件问题。早前清水河河堤防傍河而建，在堤线选择上有很大的局限性，堤基大多为沙基，而且绝大部分堤基为天然地基；2）质量问题。不少堤防是在原民堤的基础上，经历年逐渐加高培厚而成，堤身不均。3）坑塘问题。多年来，常常给城市带来沙尘天气，普遍在堤后取土筑堤，取土坑、坑多未做处理，覆盖薄弱。因此当遭遇洪水时，经常发生管涌、滑波、崩岸和漫溢等险情，如 64年的张家湾决堤。当前，根据分析清水河河道特点，堤防垂直防渗和地基加固办法已经形成一套较完善的技术。1．2 清水河工程概况对孤石村至通泰桥上游河段进行整治，总长 里；主要包括新建防洪墙工程、河道蓄水工程、蓄水橡胶坝 2 座、蓄水段河道防渗及衬护工程等。工程标段 讫桩号 20 至 26，里程 程主要包括新建防洪墙工程、河道蓄水工程、蓄水橡胶坝 2 座、蓄水段河道防渗及衬护工程等。1．3 清水河沙堤沙基渗漏机理一般来讲，堤防渗漏一般分为正常渗漏和异常渗漏。所谓河堤渗漏，系指在洪水作用压力下，水流随着压力沿着堤身土料、堤基土体和两者的接触接口的孔隙渗向下游，这样的结果往往造成堤身、堤基或接触接口的渗透破坏。正常渗漏流量较小，水质清澈可见．不含土颗粒，对堤体或堤基不致造成渗透破坏，一般可不进行处理。异常渗漏往往流量较大，水质浑浊。透明度低，携带泥沙流失，使堤体或堤基发生流土、管涌和接触接口冲刷等渗透破坏。异常渗漏按部位可分为：堤身渗漏，即渗漏的逸出点均在堤的背水坡面；堤基渗漏，即渗流通过堤基的透水层，从下游堤脚或堤脚以外覆盖层的薄弱部位逸出，造成堤后管涌、流土或沼泽化；接触渗漏，即水从堤身与堤基或堤体与刚性建筑物的接触接口通过，在堤后相应部位逸出。2．清水河河道防渗施工分析所谓河道垂直防渗技术，系处理土堤(堤)渗透破坏而发展起来的一类防渗技术。目前应用于河道沙堤沙基处理的垂直防渗技术有垂直铺塑、高压喷射灌浆、多头小直径深层搅拌桩、射水法造墙等。垂直防渗技术是采用水利专用设备或造孔或与原土搅拌构筑地下连续墙，形成一道连续、封闭的防渗结构，用以截断渗漏通道和增加渗径，防止地基及水工建筑物产生流土、管涌等渗透破坏的一类施工技术。2．1 清水河堤防地基加固清水河堤防地基一般属于软土、砂土地基，早期的堤防基础多采用砌石铅丝笼抛石、沉井和木桩等。毫无疑问，此类基础在遇到较厚的砂层地基时，会出现基槽开挖难，木桩打进难，铅丝笼抛石不稳定而且量大，沉井达不到设计要求等诸多问题。1990 年以后积极引进新技术，通过采用土工膜砂浆膜袋与深层搅拌桩技术，可以完美解决以上堤基砂层较厚处理的诸多问题：所谓砂浆膜袋法是采用双层土工膜间充填厚水泥砂浆，当其硬化后形成砂浆板。其缺点是抗折能力差，作为基础形式其承受一定的压力与剪力，加上洪水涨落受各种方向水压力及膜袋底淤土变动等到影响，破坏较多，工程持久性短。而深层搅拌桩技术作为一种新型的地基加固技术良好解决此类问题。如沈家河、石峡口、寺口子等到均采用该技术进行堤身防渗加固；目前该技术在清水河堤防建设中已发挥了较好的作用。所谓深层搅拌桩系指利用水泥作为固化济，通过特别的深层打桩机械，在地基深处支模现场浇铸，水泥砼将产生一系列物理一化学变化，形成水泥砼。水泥砼的容重与天然沙砾的容重相近，但水泥砼的比重比天然土的比重稍大。根据目前的深层搅拌法施工工艺，搅拌桩可布置成柱状、壁状和块状三种型式，在堤防上用天地基加固，主要采用桩式，而用于防渗加固，应采用壁状式。它是将相邻搅拌桩部分重叠搭接即成为壁状加固型式，组成水泥土挡墙，这种挡墙具有较高的抗渗性，可以形成良好的隔水帷幕，取得较好的防渗效果。2．2 垂直防渗施工在清水河河道整治防渗中，采用垂直铺土工膜防渗技术，施工机械采用液压垂直开槽埋膜机组进行施工。该设备具有自动化程度高、施工速度快、成槽深、质量易于保证等优点。施工具体分为准备阶段、成槽阶段以及土工膜施工阶段。1）准备阶段修建机械设备进出场道路，施工现场通水、通电、通讯；修建施工平台，平台坚实( 、平整；修建浆站及储浆池和为建立反循环系统而设置的沉淀池；设备安装调试、铺设轨道、设备组装、单机调试、联机试运转。2）成槽阶段启动反循环系统及液压动力系统驱动开槽锯锯槽当开槽锯。由水平渐渐接近垂直即锯至要求深度时，开槽车缓缓前行;成槽施工时应始终保持槽内液面与槽口平齐，槽口坍塌可采取防护措施；开槽锯切削频率应根据土质、成槽深度等综合考虑。前行速度应根据排渣、落淤和开槽锯的角度变化，并结合切削频率、成槽深度来考虑，达到最优成槽功效。3）土工膜施工阶段土工膜的一般性能包括物理、力学、化学、热学和耐久性等。在工程应用中更重视其防水( 渗透性及透气性)、抗变形的能力及耐久性。大量工程实践证明，土工膜有很好的不透水性，有很好的弹性和适应变形的能力，能承受不同的施工条件和工作应力，有良好的耐老化能力，处于水下、土中的土工膜的耐久性更为突出，土工膜具有十分突出的防渗性能。在堤基土工膜铺设时垂直下膜前，将土工膜缠在塑膜轴上，用乙烯绳绑扎四道。缠膜时紧凑、边缘对齐；将塑膜轴抬至铺塑车尾部，启动卷扬机，垂直将塑膜轴及固定轴下入槽内。一边下膜一边把绑扎土工膜和固定轴的乙烯绳摘掉。至槽底后，将固定轴打入土中 工膜搭接宽度 动铺塑车前行牵引塑膜轴转动．土工膜徐徐展开并平整地铺入槽内：d．土工膜铺设时应靠向槽口一侧。上部需留有 用土压住．以防滑落槽内；土工膜铺设完成后．应及时进行槽内回填．以防槽壁坍塌。槽底 1～2m 范围内回填粘土，其上回填一般土料。并经 2～3 次回填后至槽口，夯实。在堤身复合土工膜铺设时清除坡面杂草、树根、块石及其他尖角硬物等，修整坡面、回填雨淋沟、削坡(因修建开槽平台而出现的陡坎)等。沿坡面开挖三道 防滑槽。最上面的防滑槽将作为固定复合土工膜的齿槽；将复合土工膜按最大拉应力方向自坡顶徐徐展放至坡底，并埋入防滑槽内．填土夯实。要求铺放不要过紧，应留有足够余幅(2％左右)，以便连接和适应坡面凸凹不平变化；进行土工膜与复合土工膜、复合土工膜与复合土工膜之间的连接。封包机缝接后抹胶．需净置 4～8h 用手摸不粘手后方可进行坡面土方碾压的施工。在土工膜的周边固定时堤基土工膜两侧不采取锚固措施，槽内填土压住即可。坡面复合土工膜的上边及两侧为防行洪冲起需固定，采用布边埋入齿槽的固定方式。3．结语清水河河道整治工作是市政符三年大变样的重点工程，是向国庆 60 周年献礼工程之一。而河道防渗为整治工作重中之重，如何合理选取防渗施工工艺，必须结合其河道特点，结合当地水文地质情况，加强施工过程管理，严格控制质量，目前该工程以竣工，相信清水河河道整治一定会达到预期效果。（作者单位：张家口市三洋路桥工程有限公司）