本发明涉及一种围堰工程防渗施工方法，具体地说是一种围堰工程复合土工膜和砾质粘土组合防渗施工方法，属于围堰工程防渗施工方法领域。
背景技术：
复合土工膜作为一种新型建筑材料，由于具有质量轻、施工简便、运输方便、价格低廉、料源丰富、优越的防渗性能和力学性能等优点，自问世以来在全世界范围内得到迅速发展和广泛应用，取得了良好的经济、社会和环境效益。然而，利用复合土工膜和砾质粘土组合防渗技术在新疆北疆高寒环境下对围堰工程进行防渗处理，在国内尚不多见。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明设计了一种围堰工程复合土工膜和砾质粘土组合防渗施工方法，有效延长围堰渗径，降低坝体浸润线，达到防渗效果，适宜具有砾质粘土的地区，对渠道、围堰等水利水电工程进行防渗处理。
本发明的技术方案为：
围堰工程复合土工膜和砾质粘土组合防渗施工方法，包括以下步骤：
（1）、基础防渗施工，依次包括截水槽开挖、清基、土工膜铺设、砾质粘土填筑；
（2）、坡面防渗施工，依次包括坡面整平、碾压砾质粘土、土工膜铺设、袋装戈壁料；
（3）、水平防渗施工，依次包括地面整平、砾质粘土垫层、土工膜铺设、淤土铺盖；
（4）、坝肩防渗施工，依次包括结合槽开挖、清基、土工膜铺设、砾质粘土填筑。
其中，所述基础防渗的具体操作为：
（1）截水槽开挖：使用长臂挖掘机开挖，截水槽底部开挖至基岩层，开挖深度3～4m，槽底宽2m，边坡长度比控制在1：3；开挖中，人工配合机械做好槽内排水，保证截水槽开挖和回填土料干面施工作业；
（2）截水槽复合土工膜铺设及砾质粘土填筑：复合土工膜铺设自左岸向右岸进行，分段横向铺设，一次铺满槽底，在截水槽内砾质粘土填筑中，用18t自行平碾碾压，最后填筑至槽顶。
所述坡面防渗的具体操作为：围堰主体砂石料填筑至顶高程后，对上游坡面按边坡长度比1:2.0进行人工整坡，成形后先铺垫20cm厚的碾压砾质粘土，在堰顶处将复合土工膜埋入防滑齿槽内，其上部用编织袋装土镇压或包裹卵石系绳索上拉固定，顺坡面横向铺设复合土工膜。在坡脚处与截水槽的复合土工膜焊接好。
所述水平防渗的具体操作为：使用160型推土机推开截水槽上游30m范围河床表层淤土，厚约60cm，地面平整好后，铺填20cm厚碾压砾质粘土垫层，从截水槽至上游铺设土工膜长30m，并与截水槽内的土工膜焊接好，膜上铺填30cm厚河床淤土铺盖并进行碾压平整，然后覆盖河床料恢复原地面；
所述坝肩防渗的具体操作为：河床截水槽开挖时，沿槽中心线向围堰坝肩两岸延伸至堰顶高程以下一米处，利用长臂挖掘机剥离强风化层并削坡至长度比1:4，开槽深1.5m，底宽2m，边坡3:1；另外，铺膜、填土工序与截水槽施工相同；右坝肩沿河床上游方向延伸20m,以保护防止坝肩渗漏。
复合土工膜具有较好的防渗效果，适应变形能力强，施工简便，拆除容易，且围堰是一个临时性建筑，不存在老化问题。所用砾质粘土为弃料场料土，属中等压缩性，微透水性土，具有一定的防渗效果，且取自当地，节省了工程投资，利于机械化施工。复合土工膜铺设在围堰上游坡面，利用自身的连接形成一个完整的防渗体；另一方面坡面铺设的复合土工膜、截水槽中铺设的复合土工膜、堰前上游30m平铺后的复合土工膜、坝前淤土、截水槽组成防渗面层，可以有效延长围堰渗径，降低坝体浸润线，达到防渗效果。
采用坝前复合土工膜和砾质粘土组合防渗型式，堰前坡脚处截水槽采用复合土工膜、砾质粘土填筑组合防渗；截水槽上游30m河床范围内采用水平铺设复合土工膜、河床淤土铺盖防渗；截水槽底部复合土工膜延伸至堰体坝肩左右岸两侧，使堰前形成基础、坡面、水平及坝肩一个整体封闭的防渗体系，坡面和基础是重点防渗部位。
复合土工膜具有较好的防渗效果，适应变形能力强，施工简便，拆除容易，且围堰是一个临时性建筑，不存在老化问题。所用砾质粘土为弃料场料土，属中等压缩性，微透水性土，具有一定的防渗效果，且取自当地，节省了工程投资，利于机械化施工。复合土工膜铺设在围堰上游坡面，利用自身的连接形成一个完整的防渗体；另一方面坡面铺设的复合土工膜、截水槽中铺设的复合土工膜、堰前上游30m平铺后的复合土工膜、坝前淤土、截水槽组成防渗面层,可以有效延长围堰渗径，降低坝体浸润线，达到防渗效果。
本发明的优点在于：有效延长围堰渗径，降低坝体浸润线，达到防渗效果，适宜具有砾质粘土的地区，对渠道、围堰等水利水电工程进行防渗处理。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
头屯河水库除险加固工程（应用实例）
一、工程概况：
头屯河水库枢纽工程等级为ⅲ等，主要建筑物级别为3级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（sl303-2004）的规定，导流临时建筑物级别为5级，相应的土石类导流建筑物设计洪水标准为重现期10～5年。根据总工期计划，放水涵洞工程施工期为2009年9月23日～2010年6月4日，放水涵洞及大坝上游护坡除险加固施工安排在非汛期，只需修筑枯水期围堰。本工程进度安排紧张，且导流建筑物失事后对本工程工期影响较大，选择枯水期10年一遇洪水设计流量21.7m3/s作为导流建筑物设计标准，经调洪演算，围堰设计挡水位为966.50m，围堰顶高程967.50m。经过对导流时段计算比较，选择在2009年9月上旬作为导流时段。
二、施工情况：
围堰主体填筑坝所用戈壁料（河床砂石料）采自围堰坝址上游500m处库区河床，黄土采自距施工区1km处弃料场。围堰上游坡比为1：2.0，下游坡比为1:2.5，设计挡水位为966.50m，堰顶高程967.50m，最大堰高16.5m，堰顶轴线长148.5m，堰顶宽7m。高程961.00m以下上游坡面结构为：袋装戈壁护坡（1m厚）→复合土工膜（两布一膜）→碾压砾质粘土（0.2m厚）→碾压戈壁料；高程961.00m～967.50m上游坡面结构为：干砌块石（0.2m厚）→复合土工膜（两布一膜）→碾压黄土（0.2m厚）→碾压戈壁料。堰前坡脚截水槽底宽2m，边坡为3:1，深度为3m～4m,堰体防渗结构采用坡面复合土工膜防渗，堰前坡脚处截水槽采用复合土工膜、砾质粘土填筑组合防渗；截水槽上游30m河床范围内采用铺设水平复合土工膜、河床淤土铺盖防渗；截水槽底部复合土工膜延伸至堰体坝肩左右岸两侧，使堰前形成基础、坡面、水平及坝肩一个整体封闭的防渗体系，坡面和基础是重点防渗部位。
三、工程评价：
头屯河水库围堰工程采用复合土工膜和砾质粘土组合防渗技术施工，围堰防渗效果好，施工中操作简单，无复杂工艺，该施工技术解决了施工周期过长的弊端，降低了工程造价，施工时就地取材节约了施工成本，为后续工程按照进度计划施工提供了可靠的保证。
新能发展大山口二级水电站（推广实例）
一、工程概况：
新能发展大山口二级水电站，本工程的厂房型式为地面引水式厂房，68.4m×21.4m×36.37m（长×宽×高），厂区地面高程为1325.00m，主机间建基高程为1302.7m，尾水渠自尾水管出口以1：4反坡向下游延伸约100m，尾水渠两侧设有混凝土护坡和挡墙。厂区位于开都河流域外250m，靠山体而修建，厂区段开都河水位高程为1324m，水位线以下厂房开挖深度达22m。现场土质为卵石层，为防止右岸地下水渗流至厂房基坑内影响和延误后续工作，沿山体修建一道围堰连接厂区上下游，形成闭合的防渗体，围堰工程采用复合土工膜和砾质粘土组合防渗施工。
二、施工情况：
本围堰工程高程1326m以下基础防渗采用复合土工膜和砾质粘土组合防渗。围堰主体填筑坝所用砾质粘土采自厂房下游渠道开挖土料，土方属二次利用，施工成本底。设计心墙开口宽约10m，底宽5m，开挖深度约4.5m。围堰上游坡比为1：2.0，下游坡比为1:2.5，设计挡水位为1326m，堰顶高程1328m。防渗墙开挖至基岩面，将复合土工膜从基岩处开始埋设至堰顶，按开挖断面回填砾质粘土至设计堰顶高程。
三、工程评价：
新能发展大山口二级水电站工程，围堰工程通过采用复合土工膜和砾质粘土组合防渗施工技术，防渗效果好，保证了厂房工程在基坑开挖及后续施工中干面作业，该施工技术解决了厂房左侧河床因渗水量大而影响厂房施工的问题。运用该技术较设计混凝土截渗墙大大降低了工程造价，施工中利用下游渠道开挖土方降低了施工成本，施工中操作简单，无复杂工艺，确保了工程按照进度计划实施。
新疆富蕴广汇煤制气项目供水工程枢纽标段（推广实例）
一、工程概况：
新疆富蕴广汇煤制气项目供水工程枢纽标段位于新疆富蕴县，该供水工程是为广汇集团在富蕴县境内开发年产40亿m3煤制气项目提供工业及生活用水。引水枢纽坝轴线长度623.33m，从左至右依次为左副坝段（长435m）、进水口段（7.93m）、泄洪闸段（3孔、长35m）、溢流坝段（长30m）、右副坝段（长36m）；沉砂池为矩形结构，设三道dn1200螺旋排沙管排沙。
二、施工情况：
围堰工程位于乌伦古河主河床内，沿设计围堰轴线上游挖截渗槽，截渗槽底宽6米，开挖至基岩面深度4-6米，开挖时架设22kw离心泵人工辅助进行截渗槽排水，在槽底铺设复合土工膜，回填河床上游1km以内砾质黏土，18t自行碾压实，复合土工膜铺设直至堰顶，左右两侧与山体连接处，用挖掘机清理松散围岩，复合土工膜铺设坡面用编织袋人工装土镇压。
三、工程评价：
新疆富蕴广汇煤制气项目供水工程枢纽标段围堰工程，通过采用复合土工膜和砾质粘土组合防渗技术施工，防渗效果理想，为下游枢纽建筑物施工创造了良好的条件，运用该技术施工，操作简单，无复杂工艺，确保了工程按照进度计划实施。
效益分析
围堰导流工程是头屯河水库除险加固工程的关键节点，传统设计方案为粘土心墙上下游反滤土石结构，并设导流涵管，结构复杂，施工难度大，施工时间长，不能满足施工总进度要求，相应也增加了投资。本着宜材适构原则，充分利用当地材料（现场勘查本工程弃料场内有黄土储量约为3万m3，运距约为1.5km，头屯河河床内有大量戈壁石，平均运距约为1km），在施工期条件限制下，立足于现有施工条件、施工力量和机械设备配置，优化围堰堰体及防渗结构，围堰堰体采用均质土石结构，防渗结构采用坝前复合土工膜和砾质粘土组合防渗型式，减少施工难度，提高施工功效，缩短施工工期，节省工程费用。同时，在围堰前坡脚处基础防渗采用粘土填筑截水槽和上游铺筑水平防渗铺盖相结合，截水槽底部铺设土工膜延伸至整个堰前坡面和堰体左右岸两侧（两侧通过结合槽埋设土工膜），形成基础和堰体及左右两岸的防渗整体。堰体不设导流涵管，直接利用戗堤进占截流闭气。
与原设计方案相比，减少预制涵管工程造价173460.00元，减少粘土心墙填筑工程造价248640.00元，工程采用造价低廉的土石结构且枯水期便于施工，大大降低了施工成本。采用本工法施工，总工期为31天（2009年8月15日至2009年9月15日），解决了施工准备期时间过长的弊端，确保了工程按照进度计划实施。
本发明中所采用的各种设备，均为本领域生产工艺中使用的常规设备，且各设备的操作、参数等均按照常规操作进行，并无特别之处。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。