一种用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法与流程
本发明属于水利工程堤防截渗施工技术领域，特别是涉及一种用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法。
技术背景
垂直铺塑截渗和深层搅拌桩截渗是我国水利工程中较为常见的堤防截渗技术。在垂直截渗施工过程中，截渗膜或混凝土截渗墙通常被埋设在堤坝迎水侧的坝根，以切断坝根下方地层中的渗水通道，保护堤坝的安全，其施工流程成熟，截渗效果较好。
然而对于多数河堤和江堤而言，单独运用上述方法施工存在困难，原因如下：
1、因地质、地貌、水文及人为建筑设施等因素作用，整个堤防并非直线规则分布，多处堤段存在急弯处和大的拐点，如图1所示。而在垂直铺塑截渗施工过程中，铺塑开槽机只能沿导轨运行，在堤身急弯和拐点处施工设备不能圆滑开槽，因此垂直铺塑在施工至堤身转角处时无法沿堤身转弯，该现象会导致堤防全线的截渗帷幕不能封闭，不能完全截断渗流通道。这就使得单一应用垂直铺塑截渗工艺难以满足堤防全线的截渗要求。
2、多数堤防迎水侧护堤种植大量的防浪林，用于防浪护堤和抢险取材，是防洪工程的重要组成部分和抵御洪水的有效屏障。但这些防浪林的枝干茂盛，空中覆盖范围大，加之附近高压电线、电缆存在，这些对于搅拌桩机施工产生阻碍。如若堤防全线采用搅拌桩机施工，则前期须对沿线障碍物进行清理，防浪林砍伐和电线桩移动工作量则相对较大。从施工成本和时间考量出发，堤防全线的截渗工程仅用搅拌桩机施工不能实现。
3、传统工艺的缺陷：传统的两种不同截渗帷幕的搭接方法是高喷技术。由于其工程造价较高(约300元/m2)，远远高于垂直铺塑和搅拌桩截渗墙工艺的单价(60-80元/m2)，故高喷方法一般仅作为难工处理，因而也是一种辅助的截渗技术。综上所述，采用垂直铺塑与深层搅拌桩组合技术施工是较为合理、实际的解决方案。该方案在顺直堤段采用垂直铺塑，在堤身急弯和拐点处实施深层搅拌桩截渗墙。该方案仅需砍伐少量搭接处防浪林树木，施工效率显著提高。但垂直铺塑和深层搅拌桩两种不同截渗帷幕的搭接处理技术仍是施工过程的难点所在。因此，探索一种经济、适用的两种不同截渗帷幕搭接技术势在必行。
技术实现要素：
本发明的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法，本发明能够解决垂直铺塑截渗帷幕和深层搅拌桩截渗帷幕的搭接处理的难题，以利于形成更为经济适用的组合截渗帷幕。
根据本发明提出的一种用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法，是对至少包括防渗槽、塑膜、回填粘土、迎水侧搅拌桩单元墙、背水侧搅拌桩截渗墙和两侧搭接搅拌桩截渗墙构建的砂土堤基截渗帷幕进行封闭处理，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，确定垂直铺塑开槽线：精准确定并记录防渗槽的开槽起始点和防渗槽槽孔背水侧的位置线，为搅拌桩机找准塑膜位置进行施工定位；
第二步，进行垂直铺塑施工：将塑膜铺贴于背水侧的槽壁，自开挖防渗槽的起始点计，在其10～15米长度范围内向防渗槽中添加回填粘土，使回填粘土在塑膜迎水侧槽孔内固结；
第三步，进行搅拌桩施工：在第二步所述的垂直铺塑施工完成14天后，沿垂直铺塑截渗帷幕两侧分别设置迎水侧搅拌桩单元墙和背水侧搅拌桩截渗墙两排搅拌桩；所述迎水侧搅拌桩单元墙与塑膜之间设有因防止迎水侧搅拌桩单元墙接触塑膜而破坏塑膜的安全距离；所述背水侧搅拌桩截渗墙与塑膜之间设有因防止背水侧搅拌桩截渗墙接触塑膜而破坏塑膜的安全距离；迎水侧搅拌桩单元墙与回填粘土之间形成能够使垂直铺塑截渗帷幕与深层搅拌桩截渗帷幕无缝对接的搭接宽度；
第四步，将迎水侧搅拌桩单元墙与背水侧搅拌桩截渗墙封闭搭接：沿垂直铺塑截渗帷幕前端将第三步所述的迎水侧搅拌桩单元墙和背水侧搅拌桩截渗墙交回并形成封闭对接，然后两侧搭接搅拌桩截渗墙在垂直铺塑与迎水侧搅拌桩单元墙的交汇点完成对砂土堤基防渗帷幕的封闭处理。
本发明的实现原理是：针对垂直铺塑开槽设备在堤坝拐点处不能圆滑行进以及深层搅拌桩机施工时高空占用空间较大的难题，本发明根据粘性土相比于砂土渗透系数较低的特点，运用粘性土芯墙进行挡水截渗，并确保塑膜的安全有效，设置搅拌桩墙与塑膜的安全距离，为避免出现水的绕渗现象，设计搅拌桩墙与回填粘土的搭接宽度，以此使垂直铺塑与深层搅拌桩组合帷幕封闭。
本发明与现有技术相比其显著优点是：
第一，该方法运用垂直铺塑和深层搅拌桩组合施工，在迎水侧搅拌桩单元墙与槽壁塑膜搭接处通过回填粘土介质搭接联系，使截渗帷幕无缝对接。
第二，设置搅拌桩截渗墙与塑膜之间的间距，避免在搭接处出现钻头损伤塑膜现象，使两种帷幕接近而不发生破坏。
第三，在垂直铺塑截渗帷幕前端打两排搅拌桩，形成两排截渗墙，增大了渗径，从而保证了截渗质量。
第四，使用垂直铺塑与深层搅拌桩组合方式施工，避免了运用单一方式面临的急弯施工和空间障碍等难题，提高了施工效率。
附图说明
图1为江河堤防属于多急拐弯堤段分布状态的示意图。
图2为本发明提出的用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法实现搅拌桩与土工膜搭接处搭接状态的示意图。
图2中的编号：防渗槽1、塑膜2、回填粘土3、迎水侧搅拌桩单元墙4、背水侧搅拌桩截渗墙5、两侧搭接搅拌桩截渗墙6。
图3为本发明提出的用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法的实施步骤方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
结合图1、图2和图3，本发明提出的一种用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法，是对至少包括防渗槽1、塑膜2、回填粘土3、迎水侧搅拌桩单元墙4、背水侧搅拌桩截渗墙5和两侧搭接搅拌桩截渗墙6构建的砂土堤基截渗帷幕进行封闭处理，具体步骤如下：
第一步，确定垂直铺塑开槽线：精准确定并记录防渗槽(1)的开槽起始点和防渗槽槽孔背水侧的位置线，为搅拌桩机找准塑膜(2)位置进行施工定位；
第二步，进行垂直铺塑施工：将塑膜(2)铺贴于背水侧的槽壁，自开挖防渗槽(1)的起始点计，在其10～15米长度范围内向防渗槽(1)中添加回填粘土(3)，使回填粘土(3)在塑膜(2)迎水侧槽孔内固结；其中：
所述回填粘土(3)的厚度为
第三步，进行搅拌桩施工：在第二步所述的垂直铺塑施工完成14天后，沿垂直铺塑截渗帷幕两侧分别设置迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)两排搅拌桩；所述迎水侧搅拌桩单元墙(4)与塑膜(2)之间设有因防止迎水侧搅拌桩单元墙(4)接触塑膜(2)而破坏塑膜(2)的安全距离；所述背水侧搅拌桩截渗墙(5)与塑膜(2)之间设有因防止背水侧搅拌桩截渗墙(5)接触塑膜(2)而破坏塑膜(2)的安全距离；迎水侧搅拌桩单元墙(4)与回填粘土(3)之间形成能够使垂直铺塑截渗帷幕与深层搅拌桩截渗帷幕无缝对接的搭接宽度；
其中，所述迎水侧搅拌桩单元墙(4)的长度为
第四步，将迎水侧搅拌桩单元墙(4)与背水侧搅拌桩截渗墙(5)封闭搭接：沿垂直铺塑截渗帷幕前端将第三步所述的迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)交回并形成封闭对接，然后两侧搭接搅拌桩截渗墙(6)在垂直铺塑与迎水侧搅拌桩单元墙(4)的交汇点完成对砂土堤基防渗帷幕的封闭处理。
结合图1-3公开本发明的具体应用实施例。
实施例1：
设某段堤防位于砂土堤基上，所述堤防的长度为1120米、堤宽15～20米、堤高15米。该段堤防在430米处有第一急弯段，所述第一急弯段的拐点角度为30°，另在840米处有第二急弯段，所述第二急弯段的拐点角度为45°。
根据所设条件来实施堤防截渗工程，首先在堤防直线段采用常规垂直铺塑施工，形成2.5米宽的垂直铺塑的防渗槽(1)，然后采用本发明提出的用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法对堤防第一急弯段的第一拐点处进行施工，具体步骤如下：
第一步，确定垂直铺塑开槽线：精准确定并记录防渗槽(1)的开槽起始点和防渗槽槽孔背水侧的位置线，为搅拌桩机找准塑膜(2)位置进行施工定位；
第二步，进行垂直铺塑施工：将塑膜(2)铺贴于背水侧的槽壁，自开挖防渗槽(1)的起始点计，在其10米长度内向防渗槽(1)中添加回填粘土(3)，使回填粘土(3)在塑膜(2)迎水侧槽孔内固结，其中，所述回填粘土(3)选用自由膨胀率为75％的膨胀土，其竖向承受的最大水头为0.4m，横向承受的最大水头为0.118m，由固结至分散漂浮临界状态时的极限水力梯度为0.12，单位体积的膨胀力为0.27mpa；回填粘土(3)的厚度按上述公式
第三步，进行搅拌桩施工：在第二步所述的垂直铺塑施工完成后满14天，选用搅拌桩机钻头的直径为350mm，钻杆轴芯距为450mm，沿垂直铺塑截渗帷幕两侧分别设置迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)两排搅拌桩，设计迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)破坏时的极限侧压力为0.3mpa；所述迎水侧搅拌桩单元墙(4)、背水侧搅拌桩截渗墙(5)与塑膜(2)之间分别设有因防止迎水侧搅拌桩单元墙(4)、背水侧搅拌桩截渗墙(5)接触塑膜(2)而破坏塑膜(2)的安全距离，该安全距离按照上述公式
第四步，将迎水侧搅拌桩单元墙(4)与背水侧搅拌桩截渗墙(5)封闭搭接：沿垂直铺塑截渗帷幕前端将第三步所述的迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)交回并形成封闭对接，然后两侧搭接搅拌桩截渗墙(6)在垂直铺塑与迎水侧搅拌桩单元墙(4)的交汇点完成对砂土堤基防渗帷幕的封闭处理。
采用本发明提出的用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法对堤防第二急弯段的第二拐点处进行施工的具体步骤与上述堤防第一急弯段的第一拐点处进行施工的步骤相同。
实施例2：
设某段堤防位于砂土堤基上，堤防长度为360米、堤宽15～20米、堤高15米。该段堤防在180米处有一急弯段，该急弯段的拐点角度为35°。
本段堤防截渗工程在堤防直线段采用常规垂直铺塑施工，形成2.5米宽的垂直铺塑的防渗槽(1)，然后采用本发明提出的用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法对堤防急弯段的第一拐点处进行施工。具体施工步骤如下：
第一步，确定垂直铺塑开槽线：精准确定并记录防渗槽(1)的开槽起始点和防渗槽槽孔背水侧的位置线，为搅拌桩机找准塑膜(2)位置进行施工定位；
第二步，进行垂直铺塑施工：将塑膜(2)铺贴于背水侧的槽壁，自开挖防渗槽(1)的起始点计，在其12米长度内向防渗槽(1)中添加回填粘土(3)，使回填粘土(3)在塑膜(2)迎水侧槽孔内固结，其中，所述回填粘土(3)选用自由膨胀率为40％的膨胀土，其竖向承受的最大水头为0.26m，横向承受的最大水头为0.068m，由固结至分散漂浮临界状态时的极限水力梯度为0.07，单位体积的膨胀力为0.065mpa；回填粘土(3)的厚度按上述公式
第三步，进行搅拌桩施工：在第二步所述的垂直铺塑施工完成后满14天，选用搅拌桩机钻头的直径为350mm，钻杆轴芯距为450mm，沿垂直铺塑截渗帷幕两侧分别设置迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)两排搅拌桩，设计迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)破坏时的极限侧压力为0.3mpa；所述迎水侧搅拌桩单元墙(4)、背水侧搅拌桩截渗墙(5)与塑膜(2)之间分别设有因防止迎水侧搅拌桩单元墙(4)、背水侧搅拌桩截渗墙(5)接触塑膜(2)而破坏塑膜(2)的安全距离，该安全距离按照上述公式
第四步，将迎水侧搅拌桩单元墙(4)与背水侧搅拌桩截渗墙(5)封闭搭接：沿垂直铺塑截渗帷幕前端将第三步所述的迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)交回并形成封闭对接，然后两侧搭接搅拌桩截渗墙(6)在垂直铺塑与迎水侧搅拌桩单元墙(4)的交汇点完成对砂土堤基防渗帷幕的封闭处理。
实施例3：
设某段堤防位于砂土堤基上，堤防长度为520米、堤宽15～20米、堤高15米。该段堤防在310米处有一急弯段，该急弯段的拐点角度为27°。
本段堤防截渗工程在堤防直线段采用常规垂直铺塑施工，形成2.5米宽的垂直铺塑的防渗槽(1)，然后采用本发明提出的用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法对堤防急弯段的第一拐点处进行施工。具体施工步骤如下：
第一步，确定垂直铺塑开槽线：精准确定并记录防渗槽(1)的开槽起始点和防渗槽槽孔背水侧的位置线，为搅拌桩机找准塑膜(2)位置进行施工定位；
第二步，进行垂直铺塑施工：将塑膜(2)铺贴于背水侧的槽壁，自开挖防渗槽(1)的起始点计，在其15米长度内向防渗槽(1)中添加回填粘土(3)，使回填粘土(3)在塑膜(2)迎水侧槽孔内固结，其中，所述回填粘土(3)选用自由膨胀率为60％的膨胀土，其竖向承受的最大水头为0.37m，横向承受的最大水头为0.0885m，由固结至分散漂浮临界状态时的极限水力梯度为0.09，单位体积的膨胀力为0.212mpa；回填粘土(3)的厚度按上述公式
第三步，进行搅拌桩施工：在第二步所述的垂直铺塑施工完成后满14天，选用搅拌桩机钻头的直径为350mm，钻杆轴芯距为450mm，沿垂直铺塑截渗帷幕两侧分别设置迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)两排搅拌桩，设计迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)破坏时的极限侧压力为0.3mpa；所述迎水侧搅拌桩单元墙(4)、背水侧搅拌桩截渗墙(5)与塑膜(2)之间分别设有因防止迎水侧搅拌桩单元墙(4)、背水侧搅拌桩截渗墙(5)接触塑膜(2)而破坏塑膜(2)的安全距离，该安全距离按照上述公式
第四步，将迎水侧搅拌桩单元墙(4)与背水侧搅拌桩截渗墙(5)封闭搭接：沿垂直铺塑截渗帷幕前端将第三步所述的迎水侧搅拌桩单元墙(4)和背水侧搅拌桩截渗墙(5)交回并形成封闭对接，然后两侧搭接搅拌桩截渗墙(6)在垂直铺塑与迎水侧搅拌桩单元墙(4)的交汇点完成对砂土堤基防渗帷幕的封闭处理。
实施例1-3所述工程竣工后，经质量检测和实际运行观测检验，证实了应用本发明提出的一种用于砂土堤基截渗的两墙夹塑膜施工方法(即“两墙夹塑膜”搭接处理技术)符合设计要求和能够满足堤防防渗质量标准，本发明的应用效益显著，并具有十分广阔的市场推广前景。
本发明适用于各类堤基截渗工程，并在多项堤防截渗工程中得到检验、改进、推广和应用。
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