deberias explicar un poco mas como esta montado el tema, sobre todo los rangos de ips que usas.
asi como lo explicas puede ser que los dos modems se "vean" y no les guste (por eso te van las dos redes por separado)
Prueba a poner como puerta de enlace de las 20 primeras maquinas, la ip del modem que esta conectado a su switch y a las otras 20 la ip del otro.