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摘要：为解决垂直铺塑防渗墙施工中先开槽，后置膜，再回填，施工工序不连续、费工费时、造价高、效率低的缺点，对液压开槽机施工机具和施工工艺进行了改造，使开槽机在垂直铺塑防渗墙工程施工中实现开槽、置膜、回填同步进行，取得了良好的应用效果。
关键词：开槽机同步铺塑防渗墙施工
Abstract: in order to solve the vertical plastic spreading construction of cutoff wall in the first slot,the post film, and then backfill construction process, discontinuous, time-consuming, high cost,low efficiency of hydraulic slotting machine, construction machinery and construction technology was improved, the slotting machine, film, the realization of slot synchronization in the verticalspread of backfill plastic diaphragm wall construction, obtains a good application effect.
Keywords: plastic construction of cutoff wall synchronous Pu slotting machine
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
目前，在我国水库大坝、江河、湖泊大堤和中小型水库中，垂直铺塑施工技术得到了广泛的推广与应用。该技术是利用机械连续开槽、置膜、回填，以反复回填的方式形成连续防渗帷幕，解决工程防渗问题的。与高压喷射灌浆、振动沉膜、混凝土防渗薄墙等防渗措施而言，具有设备简单、技术易行、施工速度快、工程造价低、防渗效果好、柔性材料适用于土基变化能力强等优点。然而在长期的工程实践中，人们逐渐发现，人工置膜的方法虽然可以保证防渗效果，但其施工过程具有不连续、铺膜连续性不好、费工、费时、造价高、劳动强度大、效率低等缺点。为解决上述施工技术问题，笔者对开槽机的施工机具和施工工艺进行了研究和探讨。
1、施工机具的创新改造
1.1同步铺塑装置
同步铺塑装置主要由铺塑卷筒、立轴、立轴底盘、牵引绳、牵拉杆、起始固定杆六个部分组成。施工时，按设计图纸进行施工放样，按照设备要求修筑施工平台，并碾压平整。沿设计轴线开挖导槽，并在导槽两侧浇注C10混凝土，将土工膜一端固定在起始固定杆上，并把起始固定杆固定在导槽内，将土工膜安装在铺塑卷筒上，将铺塑卷筒安装在立轴上，利用上下底盘将立轴固定在槽孔内。一切准备就绪后，开槽机进行锯进作业，利用固定在下底盘上的牵引绳、上底盘上牵拉杆带动铺塑装置，将土工膜自然平顺的铺设在槽孔内，实现了成槽的连续施工。
1.2两根立轴的设计
两根立轴的设计，使土工布的搭接更加密实。先在一个立轴上安装土工布，另一个不安装。当这根立轴上的土工布快铺展完时，在另一根立轴上安装土工布，按搭接长度要求搭接设计的长度。如此循环往复进行，完成连续铺设搭接作业。这种绕行的方式可使搭接处的两层防渗膜密实的贴合在一起。其中原理为：首先在进行搭接时滚轴2和滚轴1上必然有一个防渗膜卷半径处于最大状态，这样滚轴1和滚轴2上的防渗膜在牵拉力的作用下必然会在滚轴1和滚轴2之间产生一个扭动的力矩，因为这个扭动力矩的作用，防渗膜1和防渗膜2将紧密的贴合在一起。其次，滚轴1和滚轴2都是浸泡在泥浆中进行作业的，所以两个防渗膜上都沾满了泥浆，而泥浆具有很大的粘滞性，这样在扭动力矩的作用下两层防渗膜会因为泥浆的作用而更加紧密的贴合在一起。
1.3沉渣回填的同步施工
在施工中，当开槽达到一定的长度后，铺塑长度达到5～8米后，先期建设的泥浆池就可以不用。可将开槽机冲浆泵移至开好的槽孔内，将反循环排渣的砂石泵出口移入铺设好的槽孔内，使以后连续开槽时排出泥渣泥浆排入铺设好的槽孔，做到边开槽边回填。从而实现了开槽、铺塑、回填的同步施工，减少了工序，提高了防渗墙施工的连续性，提高了工程质量，降低了施工成本。
1.4牵引方式的改进
施工中，当同步铺设装置安装运行后，会给刀杆前进增加阻力，为解决这一矛盾，我们把开槽机前进力和牵拉主机牵点做了改造。利用开槽机原配卷扬机（主卷扬机），通过新增的一个导向滑轮牵向开槽前方固定点的一个滑轮处，绕过滑轮再延伸到开槽机的刀杆拐臂1.5米处并固定在刀杆上。这样可以通过卷扬机正转电钮，使吊钩向上提升拉动钢丝绳，钢丝绳牵拉刀杆，刀杆推动开槽机向前运动。同时，对开槽机鹅头上增加一个定滑轮，在开槽机底盘上安装一个一台2.5t卷扬机，用于同步铺设装置和铺塑卷筒的吊装，在刀杆上安装由钢丝绳和弹簧组成的缓冲装置， 以缓解刀杆上移动过程中对铺塑装置的上提力，将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”，增强铺塑装置的平稳性。
2、液压开槽机同步铺塑施工工艺
2.1开槽施工前期准备工作
首先按照图纸的设计轴线进行施工放样，按施工设备要求修筑平台（平台宽度5-6m），并碾压平整，沿设计轴线平行铺设两条钢轨（轨距为2.58m ），沿轴线开挖导槽，并在导槽内的两侧，浇筑C10混凝土导墙，导墙深度根据土质干密度而定，一般为0.5-0.6m。首先在工程起点用钻机钻进先导孔，在钻孔前开挖泥浆池，备制泥漿，然后将液压开槽机刀杆下入导孔内，刀杆与液压开槽机联接后进行开槽，刀杆长度根据土层深度确定。
2.2液压开槽机开槽作业
由液压缸提升牵拉架，牵拉架带动连有刀板的刀杆，刀板放入预先开出的先导孔内，刀板在摇臂所给的水平力作用下紧贴土体上下往复运动，连续向前切削土体，下落的渣浆由泵通过反循环方法排出槽孔，最终形成连续的槽孔。
2.3同步铺设装置的安装
在开槽机安装刀杆的同时，将同步铺塑装置下入先导孔内，铺塑装置底部距刀杆底部的距离为2米，主要是考虑了在刀杆上提过程中要尽量减小下部牵拉钢丝绳的仰角，减小对铺塑装置立轴的冲击作用。待开槽机开成槽孔达到3～5米时，再安装同步铺设装置的卷膜筒。在开槽机前进的同时，防渗膜铺设作业同时完成。
2.4防渗膜的搭接
两根立轴的设计，使土工布的搭接更加密实。先在一个立轴上安装土工布，另一个不安装。当这根立轴上的土工布快铺展完时，在另一根立轴上安装土工布，按搭接长度要求搭接设计的长度。如此循环往复进行，完成连续铺设搭接作业。这种绕行的方式可使搭接处的两层防渗膜密实的贴合在一起。其中原理为：首先在进行搭接时滚轴2和滚轴1上必然有一个防渗膜卷半径处于最大状态，这样滚轴1和滚轴2上的防渗膜在牵拉力的作用下必然会在滚轴1和滚轴2之间产生一个扭动的力矩，因为这个扭动力矩的作用，防渗膜1和防渗膜2将紧密的贴合在一起。其次，滚轴1和滚轴2都是浸泡在泥浆中进行作业的，所以两个防渗膜上都沾满了泥浆，而泥浆具有很大的粘滞性，这样在扭动力矩的作用下两层防渗膜会因为泥浆的作用而更加紧密的贴合在一起。同时因为两根立轴的设计，不会因为钢轴太长而产生弯曲，增进铺塑装置的稳固性。
2.5槽孔回填与沉渣
在开槽施工开始前，在槽孔附近开挖一个泥浆池，池的大小可根据先导孔的体积加上开槽段5米长体积的2倍确定。以供先导孔与5米长开槽段的泥浆循环、沉渣使用。在开槽铺设施工5～8m长度后，将冲浆泵移至开好的槽孔内，将反循环排渣的砂石泵出口移入铺设好的槽孔内，使以后连续开槽时排出泥渣泥浆排入铺设好的槽孔，做到边开槽边回填。从而实现了开槽、铺塑、回填的同步施工，减少了工序，提高了防渗墙施工的连续性，提高了工程质量，降低了施工成本。
3、施工质量控制
3.1成槽质量控制
（1）孔槽纵向平面轴线偏差不超过10cm，槽孔宽度控制在20—40cm。
（2）槽孔实际挖深超出设计深度10cm左右。
（3）为防止塌孔，应控制槽内泥浆比重，根据已建工程经验，一般为1.1—1.5g/cm3。
3.2塑膜铺置控制
（1）质量的控制。一是检查厚度是否达标，二是检查幅宽是否合格，三是检查其抗折、抗冲强度是否达到设计要求。
（2）塑膜插入深度控制。每隔50m探测一次。
（3）塑膜搭接控制。注意膜卷环绕方式，保证搭接长度不小于2米。
（4）塑膜上端超出槽口平面至少40—60cm，以便固定或与复合膜搭接。
4、结语
开槽机同步垂直铺塑技术在山东省滨州市龙潭水库工程施工中，由于技术合理，操作简单，取消了大量泥浆池修筑，实现了开槽与铺设、开槽与回填同步进行，在满足同样设计要求前提下，使工程造价降低。该工程综合单价为：98元/m2，扣除甲方提供土工膜材料费28元/ m2，实际结算单价为：70元/m2，该工程实际发生费用综合单价为：56元/m2，龙潭水库工程共完成铺设28872m2，实现工程利润40余万元。
关键词：开槽机同步铺塑防渗墙施工
Abstract: in order to solve the vertical plastic spreading construction of cutoff wall in the first slot,the post film, and then backfill construction process, discontinuous, time-consuming, high cost,low efficiency of hydraulic slotting machine, construction machinery and construction technology was improved, the slotting machine, film, the realization of slot synchronization in the verticalspread of backfill plastic diaphragm wall construction, obtains a good application effect.
Keywords: plastic construction of cutoff wall synchronous Pu slotting machine
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
目前，在我国水库大坝、江河、湖泊大堤和中小型水库中，垂直铺塑施工技术得到了广泛的推广与应用。该技术是利用机械连续开槽、置膜、回填，以反复回填的方式形成连续防渗帷幕，解决工程防渗问题的。与高压喷射灌浆、振动沉膜、混凝土防渗薄墙等防渗措施而言，具有设备简单、技术易行、施工速度快、工程造价低、防渗效果好、柔性材料适用于土基变化能力强等优点。然而在长期的工程实践中，人们逐渐发现，人工置膜的方法虽然可以保证防渗效果，但其施工过程具有不连续、铺膜连续性不好、费工、费时、造价高、劳动强度大、效率低等缺点。为解决上述施工技术问题，笔者对开槽机的施工机具和施工工艺进行了研究和探讨。
1、施工机具的创新改造
1.1同步铺塑装置
同步铺塑装置主要由铺塑卷筒、立轴、立轴底盘、牵引绳、牵拉杆、起始固定杆六个部分组成。施工时，按设计图纸进行施工放样，按照设备要求修筑施工平台，并碾压平整。沿设计轴线开挖导槽，并在导槽两侧浇注C10混凝土，将土工膜一端固定在起始固定杆上，并把起始固定杆固定在导槽内，将土工膜安装在铺塑卷筒上，将铺塑卷筒安装在立轴上，利用上下底盘将立轴固定在槽孔内。一切准备就绪后，开槽机进行锯进作业，利用固定在下底盘上的牵引绳、上底盘上牵拉杆带动铺塑装置，将土工膜自然平顺的铺设在槽孔内，实现了成槽的连续施工。
1.2两根立轴的设计
两根立轴的设计，使土工布的搭接更加密实。先在一个立轴上安装土工布，另一个不安装。当这根立轴上的土工布快铺展完时，在另一根立轴上安装土工布，按搭接长度要求搭接设计的长度。如此循环往复进行，完成连续铺设搭接作业。这种绕行的方式可使搭接处的两层防渗膜密实的贴合在一起。其中原理为：首先在进行搭接时滚轴2和滚轴1上必然有一个防渗膜卷半径处于最大状态，这样滚轴1和滚轴2上的防渗膜在牵拉力的作用下必然会在滚轴1和滚轴2之间产生一个扭动的力矩，因为这个扭动力矩的作用，防渗膜1和防渗膜2将紧密的贴合在一起。其次，滚轴1和滚轴2都是浸泡在泥浆中进行作业的，所以两个防渗膜上都沾满了泥浆，而泥浆具有很大的粘滞性，这样在扭动力矩的作用下两层防渗膜会因为泥浆的作用而更加紧密的贴合在一起。
1.3沉渣回填的同步施工
在施工中，当开槽达到一定的长度后，铺塑长度达到5～8米后，先期建设的泥浆池就可以不用。可将开槽机冲浆泵移至开好的槽孔内，将反循环排渣的砂石泵出口移入铺设好的槽孔内，使以后连续开槽时排出泥渣泥浆排入铺设好的槽孔，做到边开槽边回填。从而实现了开槽、铺塑、回填的同步施工，减少了工序，提高了防渗墙施工的连续性，提高了工程质量，降低了施工成本。
1.4牵引方式的改进
施工中，当同步铺设装置安装运行后，会给刀杆前进增加阻力，为解决这一矛盾，我们把开槽机前进力和牵拉主机牵点做了改造。利用开槽机原配卷扬机（主卷扬机），通过新增的一个导向滑轮牵向开槽前方固定点的一个滑轮处，绕过滑轮再延伸到开槽机的刀杆拐臂1.5米处并固定在刀杆上。这样可以通过卷扬机正转电钮，使吊钩向上提升拉动钢丝绳，钢丝绳牵拉刀杆，刀杆推动开槽机向前运动。同时，对开槽机鹅头上增加一个定滑轮，在开槽机底盘上安装一个一台2.5t卷扬机，用于同步铺设装置和铺塑卷筒的吊装，在刀杆上安装由钢丝绳和弹簧组成的缓冲装置， 以缓解刀杆上移动过程中对铺塑装置的上提力，将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”，增强铺塑装置的平稳性。
2、液压开槽机同步铺塑施工工艺
2.1开槽施工前期准备工作
首先按照图纸的设计轴线进行施工放样，按施工设备要求修筑平台（平台宽度5-6m），并碾压平整，沿设计轴线平行铺设两条钢轨（轨距为2.58m ），沿轴线开挖导槽，并在导槽内的两侧，浇筑C10混凝土导墙，导墙深度根据土质干密度而定，一般为0.5-0.6m。首先在工程起点用钻机钻进先导孔，在钻孔前开挖泥浆池，备制泥漿，然后将液压开槽机刀杆下入导孔内，刀杆与液压开槽机联接后进行开槽，刀杆长度根据土层深度确定。
2.2液压开槽机开槽作业
由液压缸提升牵拉架，牵拉架带动连有刀板的刀杆，刀板放入预先开出的先导孔内，刀板在摇臂所给的水平力作用下紧贴土体上下往复运动，连续向前切削土体，下落的渣浆由泵通过反循环方法排出槽孔，最终形成连续的槽孔。
2.3同步铺设装置的安装
在开槽机安装刀杆的同时，将同步铺塑装置下入先导孔内，铺塑装置底部距刀杆底部的距离为2米，主要是考虑了在刀杆上提过程中要尽量减小下部牵拉钢丝绳的仰角，减小对铺塑装置立轴的冲击作用。待开槽机开成槽孔达到3～5米时，再安装同步铺设装置的卷膜筒。在开槽机前进的同时，防渗膜铺设作业同时完成。
2.4防渗膜的搭接
两根立轴的设计，使土工布的搭接更加密实。先在一个立轴上安装土工布，另一个不安装。当这根立轴上的土工布快铺展完时，在另一根立轴上安装土工布，按搭接长度要求搭接设计的长度。如此循环往复进行，完成连续铺设搭接作业。这种绕行的方式可使搭接处的两层防渗膜密实的贴合在一起。其中原理为：首先在进行搭接时滚轴2和滚轴1上必然有一个防渗膜卷半径处于最大状态，这样滚轴1和滚轴2上的防渗膜在牵拉力的作用下必然会在滚轴1和滚轴2之间产生一个扭动的力矩，因为这个扭动力矩的作用，防渗膜1和防渗膜2将紧密的贴合在一起。其次，滚轴1和滚轴2都是浸泡在泥浆中进行作业的，所以两个防渗膜上都沾满了泥浆，而泥浆具有很大的粘滞性，这样在扭动力矩的作用下两层防渗膜会因为泥浆的作用而更加紧密的贴合在一起。同时因为两根立轴的设计，不会因为钢轴太长而产生弯曲，增进铺塑装置的稳固性。
2.5槽孔回填与沉渣
在开槽施工开始前，在槽孔附近开挖一个泥浆池，池的大小可根据先导孔的体积加上开槽段5米长体积的2倍确定。以供先导孔与5米长开槽段的泥浆循环、沉渣使用。在开槽铺设施工5～8m长度后，将冲浆泵移至开好的槽孔内，将反循环排渣的砂石泵出口移入铺设好的槽孔内，使以后连续开槽时排出泥渣泥浆排入铺设好的槽孔，做到边开槽边回填。从而实现了开槽、铺塑、回填的同步施工，减少了工序，提高了防渗墙施工的连续性，提高了工程质量，降低了施工成本。
3、施工质量控制
3.1成槽质量控制
（1）孔槽纵向平面轴线偏差不超过10cm，槽孔宽度控制在20—40cm。
（2）槽孔实际挖深超出设计深度10cm左右。
（3）为防止塌孔，应控制槽内泥浆比重，根据已建工程经验，一般为1.1—1.5g/cm3。
3.2塑膜铺置控制
（1）质量的控制。一是检查厚度是否达标，二是检查幅宽是否合格，三是检查其抗折、抗冲强度是否达到设计要求。
（2）塑膜插入深度控制。每隔50m探测一次。
（3）塑膜搭接控制。注意膜卷环绕方式，保证搭接长度不小于2米。
（4）塑膜上端超出槽口平面至少40—60cm，以便固定或与复合膜搭接。
4、结语
开槽机同步垂直铺塑技术在山东省滨州市龙潭水库工程施工中，由于技术合理，操作简单，取消了大量泥浆池修筑，实现了开槽与铺设、开槽与回填同步进行，在满足同样设计要求前提下，使工程造价降低。该工程综合单价为：98元/m2，扣除甲方提供土工膜材料费28元/ m2，实际结算单价为：70元/m2，该工程实际发生费用综合单价为：56元/m2，龙潭水库工程共完成铺设28872m2，实现工程利润40余万元。