人工湖泊的防渗技术和膨润土防水毯的使用

发表于2012-04-24     1444人浏览     2人跟帖     总热度:13  



膨润土防水毯使用不当,湖水蒸发、渗漏的水量在人工湖泊设计中是一个非常重要的方面。如果湖泊不能控制或克服这些损失,湖泊的持水和保水能力就会受到影响。在湖泊设计建造和管理中蒸发往往是可以被接受的,只要在补水系统中给予考虑。渗漏是整个湖泊建造和管理中最重要的水量损失,因此做好防渗工程是人工湖泊构建的基础。国内外学者对防渗技术进行了广泛的研究,在多年的施工实践中,人工湖泊的防渗技术措施已日渐成熟。针对不同的工程地质条件、施工工艺及项目投资量,有许多不同的防渗技术和防渗材料可供选择,如表1。

表1 各种防渗材料的防渗效果及使用条件
2.1 土工膜
膨润土防水毯土工膜是一种薄型、连续、柔软的防渗材料,具有质轻、伸缩率大、防渗性能好、适应变形性能强、施工简便、造价低廉等优点,已广泛应用于城市河湖、渠道、堤坝等防渗工程。
人工湖泊土工膜防渗工程设计包括垫层(基础)、支撑层(膜的下保护层细土层)、防渗膜、保护层(膜的上保护层细土层或混凝土面层)以及与各类建筑物的衔接设计等,不同的地质条件、地区和湖泊的类型,都给人工湖泊的防渗工程设计提出了不同的要求。
垫层:即为地基,是整个防渗工程的基础。对于垫层的处理相当关键,不容马虎,因为地基一旦出现较大程度变形,土工膜无法承受其上的各种负荷。
支撑层:膜的下保护层,它的作用是使土工膜受力均匀,免受局部集中应力的损坏。
防渗土工膜:是人工湖泊的防渗层,其寿命应与人工湖泊的使用年限相同。因此在设计过程中适当选择,同时考虑施工方便。
保护层:膜的上保护层,其作用是人工湖泊防渗工程在运行的过程中防渗膜不被破坏。
膜与各类建筑物的衔接设计:主要包括与湖岸墙、进水口、穿湖桥涵、泄水建筑物等的衔接设计[1,8]。下面就以LDPE土工膜的应用形式为例进行具体的说明。
2.1.1 LDPE土工膜基本特点
LDPE土工膜由聚乙烯材料制成,是一种连续、柔软的防渗材料,具有下列优点。
⑴防渗性能好。经室内试验和现场观测,采用焊接接头,可减少渗漏损失93%~94%。
⑵适应变形能力强。土工膜具有良好的柔韧性、延展性和较强的抗拉能力,不仅适合各种不同形状的断面,而且适用于可能发生沉陷和位移的基础。
⑶质轻、用量少、运输量少。对于交通不便,当地缺乏其他建筑材料的地区尤为适用。
⑷施工简便、工期短。施工主要是挖填土方、铺膜、焊接等,不需要复杂的技术,大大缩短了周期,保证了质量。
⑸耐腐蚀性强。LDPE具有较好的抵抗细菌侵害和化学作用的性能,它不受酸、碱和土壤微生物的侵蚀,耐腐蚀性能很好。因此,特别适用于有侵蚀性水文地质条件及盐碱化地区的工程。
⑹不易老化。国外的抗老化试验结果表明LDPE土工膜暴露在大气中可使用15年,埋在土中或水下可使用40~50年,而我国现行规范规定,水工建筑物经济使用年限一般为20~50年,因此,只要精心施工完全可以满足要求。
⑺造价低。根据经济技术分析,每平方米LDPE
膨润土防水毯土工膜防渗的造价平均为混凝土防渗的1/10~1/5,浆砌石防渗的1/10~1/4左右,即使采用混凝土面板作保护层,其总造价也不会高于混凝土防渗,但克服了土保护层糙率大、允许流速小、易坍塌和滋生杂草等缺点。
⑻无冻胀破坏。LDPE土工膜具有很好的柔韧性和伸展性,不会产生冻胀破坏。
⑼在防渗结构上不必考虑任何形式的接缝。LDPE土工膜既可以在室内焊接现场铺设,也可以现场焊接,焊接之后整个防渗结构形成一个整体,不必预留任何形式的接缝,也就避免了由于接缝止水处理不好导致渗水的情况。[9-10]
2.1.2 LDPE土工膜防渗设计
为防止LDPE土工膜被刺破,首先在砂砾料的基层上铺设10cm厚的壤土层或细砂土层作为下层保护层,压平整并确保没有外露砖石等硬物后再铺设LDPE土工膜,焊接后再铺设15cm的中细砂或壤土作为上层过渡层,最后铺设预制混凝土方砖或砂砾料,示意图如图1。

图1 LDPE土工膜防渗设计示意图
2.2 膨润土防水毯
膨润土防水毯是一种新型的复合土工合成防水材料。防水毯内膨润土的厚度一般为4mm,底层为土工纤维布,上层为无纺布,中间为经过处理的膨润土,因其貌似毯状,故称其为膨润土防水毯[11]。

表2 膨润土防水毯的技术指标
2.2.1 膨润土防水毯的防水机理
膨润土具有良好的粘结性、膨胀性、胶体分散性和阳离子交换性能等。膨润土系Si-Al-Si结构体系是由云母状薄片层堆垒而成的单个颗粒。水化时,水分子沿着Si-Al-Si结构单元表面被吸附起来,使相邻接结构单元之间的距离加大。膨润土经水化表面阳离子呈水合状态,吸收2个、4个或6个水分子后达到饱和,变成凝胶,其耐久性可达200年。膨润土通常在与水接触24h后开始水化,膨胀4~5倍,48h后水化完成,变成原来颗粒体积的10~15倍甚至30倍的凝胶体。在限制空间内,防水毯中膨润土的膨胀从无序变为有序,持续地吸水膨胀使防水毯层自身变得密实,其体积增大,使其内部形成负压从而具有防水功能,渗透率可减至10-9cm/s,几乎滴水不漏。
2.2.2 膨润土防水毯的优点
膨润土防水毯是一种新型的土工合成材料。既具有土工材料的全部特性,又具有优异的防水(渗)性能,其主要特性如下[12]。
⑴具有优异的防水防渗性能,抗渗静水压可达1.0MPa以上,渗透系数10-9cm/s。
⑵膨润土是天然无机材料,不会发生老化反应,耐久性好。
⑶无机环保材料,无毒、无味、无污染,是真正的绿色环保建材。
⑷施工简便且不受施工环境温度的限制,在-20℃不产生裂纹、裂缝,低温柔韧性-32℃无影响。施工时只需将防水毯平铺在地上,立面或斜面施工时,用钉子和垫圈将其固定,并按要求搭接即可。
⑸具有自愈性、容易修补,防水层发生较大意外破损,只需对破损的部位加以简单的修补即可。
⑹性价比高,用途广泛。产品幅度可达6m,大大提高了施工效率。
膨润土防水毯的相关产品还有膨润土止水条、膨润土防水浆及膨润土防水粉等附料,它们与膨润土防水毯配合使用,可使防水毯的防水效果达到最佳。
2.2.3 主要技术性能指标及施工要点
本产品目前在国内还未制订相应的行业标准和施工规范。国内企业生产的膨润土防水毯一般参照美国ASTM标准,要求各项技术性能指标应达到ASTM的要求。
膨润土防水毯施工应注意下列问题[14]:⑴防水毯铺设时无纺布应对着遇水面;⑵除了在防水毯重叠部分和边缘部位用钢钉固定外,整幅中间也需视平整度加钉;⑶膨润土的防水机理决定其只有处在一个密闭受约束的空间内才能发挥防水作用,所以覆盖层必需有一定的厚度要求。考虑膨润土防水毯有一定的自约束能力,因此其覆盖层厚度最好不小于100mm;⑷大面积施工中防水毯尺寸不足时,可采用搭接的办法,搭接宽度不小于100mm;⑸平整度应符合D/L=1/6~1/10,其中,D为基面相邻两凸面间凹进去的深度,L为基面相邻两凸面间的距离。
2.3 自然粘土
自然粘土防渗最大的特点在于它的自然性,不会阻断人工湖泊水环境与地下水环境、周边环境的相互作用。再就是,工期短,成本低。
2.3.1 自然粘土的特性及防渗机理
由于粘性土的土粒微小,所含的水分多以结合水存在,土粒为强结合水(吸着水)和弱结合水(薄膜水)所包裹,所以自由水的渗透只能在不为结合水所占据的那部分孔隙中发生。粘土由于其颗粒组成的高分散性、表面能大,因而吸附大量水分子,天然含水量很高,故这种土中孔隙是被结合水(吸着水)所填充。如果粘性土的孔隙全为结合水充满,结合水处于电分子引力作用下,具有粘滞性,结合水层愈薄,粘滞性就愈大,因此,粘土中自由水的渗漏受到结合水的粘滞作用产生很大阻力,只有克服结合水的抗剪强度后才能开始渗漏。老粘性土粒间空隙饱和,浸水或雨季含水量也不会明显增加。天然土在无压条件下充分浸水,胀限含水量只较天然时增加1%~3%,可见渗透性的微弱。当红粘土为致密结构时,其渗透系数可视为不透水。
不过,红粘土具有较小的吸水膨胀性和强烈的失水收缩性,故裂隙发育也是红粘土的一大特征。由于土中裂隙的存在,碎裂、碎块或镶嵌状的土块周边便具有较大的透气或透水性,大气降水或地表水可渗入其中,使土体形成依附网状裂隙赋存的“含水层”。其含水特性因所处的地形地貌、裂隙发育状况、补给条件等而异,含有裂隙的大块土样实测的渗透系数可达10-5~10-3cm/s,接近砂的透水性。因此,湖岸边土方回填的选料、压实等对防止渗漏非常关键[15]。
2.3.2 施工注意事项
施工砌挡土墙时,一定要严格按规范要求施工,特别是挡土墙后回填土,要严格按要求选择回填土分层夯压,局部复杂难以机械夯压地段可采用人工边回填
膨润土防水毯土边灌水边人工踩压。 http://www.hzfckj.com


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 发表于2016-01-22   |  只看该作者       筑龙币+5

2

玩水的人少了点。

 发表于2016-01-23   |  只看该作者      

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谢谢楼主分享

a100886a

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