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论述复合土工膜在山区多沙河流橡胶坝安卓版千赢国际中的应用

复合土工膜防渗在山区多沙河流橡胶坝安卓版千赢国际中的应用

作者:李东平

发表于《山西水利》2007第二期

  
 
[摘要]复合土工膜防渗处理在我国是一项较新的安卓版千赢国际技术,目前在安卓版千赢国际中得到越来越广泛的应用。复合土工膜作为柔性防水具有造价省、工期短、效果好的优点,尤其是在山区多沙河流蓄水安卓版千赢国际中的应用,经过在东川河清淤蓄水安卓版千赢国际中实践证明,可以从根本上解决山区多沙河流橡胶坝蓄水的渗漏问题。
  [关键词]复合土工膜、多沙河流、防渗
  1、概述
  横亘于吕梁市区的东川河,由发源于吴城镇薛共岭山的大东川河和发源于小神头乡骨脊山的小东川河汇流而成,由东向西横穿市区,在城西与北川河相汇合。东川河是三川河的主要支流,流域河道全长514km,流域面积951.6km2。东川河是一条典型的多泥沙、大坡度山区河流,东川河50年一遇洪水输沙量910万t,推移质输沙量为136.5万t。由于河道宽度较窄,两岸堤防高度不足,城市河段堤防长度不够,堤防年久失修,自然与人为损毁严重,近些年来河道内泥沙淤积严重,人为倾倒垃圾影响行洪,致使东川河现状的防洪能力很低,仅达20年一遇的防洪标准,与吕梁市应有的防洪标准相差甚远。
  为适应吕梁市城市经济发展和防洪安全的需要,进一步改善吕梁城市环境,提高城市品位,吕梁地区东川河离石城区清淤蓄水安卓版千赢国际于2002年3月正式开工建设。安卓版千赢国际主要由清淤安卓版千赢国际、拦沙减淤安卓版千赢国际、蓄水安卓版千赢国际三部分组成。整个安卓版千赢国际分阶段进行,一、二期安卓版千赢国际已经完工。
  复合土工膜防渗处理在我国是一项较新的安卓版千赢国际技术,目前在安卓版千赢国际中得到越来越广泛的应用。复合土工膜作为柔性防水具有造价省、工期短、效果好的优点,尤其是在山区多沙河流蓄水安卓版千赢国际中的应用,经过在东川河清淤蓄水安卓版千赢国际中实践证明,可以从根本上解决山区多沙河流橡胶坝蓄水的渗漏问题。
  2、安卓版千赢国际防渗设计方案的比较
  东川河清淤蓄水安卓版千赢国际设计蓄水总量达34.5万m3,蓄水水面达24.41万m2,年蒸发损失约16.41万m3。不大的蓄水量与较大的蒸发量,对于水量紧缺的东川河流域更是雪上加霜,因此采取合理可行的防渗安卓版千赢国际措施,最大限度地减少渗漏损失是至关重要的。
  2、1可供选择的防渗方案
  河道的防渗措施有垂直防渗和水平防渗两种,本安卓版千赢国际地段河床地层单一,基本为砂砾石及人工搅动土层类,厚14m-20m,下部没有理想的相对隔水层。采用垂直防渗措施,如高喷灌浆帷幕,则一因河道两岸已建浆砌石堤防对灌浆安卓版千赢国际的施工和整体防渗结构的布置有一定困难;二因高喷灌浆施工技术要求高,费用也较大;加之,垂直防渗不能解决河床的防冲问题。为此本安卓版千赢国际不拟采用垂直防渗方案。
  对于水平防渗措施方案的选择,应结合安卓版千赢国际地区的水文地质条件:即除特殊地表径流交汇地带外,一般情况下地下水接受河水补给,,这样的水文地质条件,使得在选择水平防渗方案时,主要应考虑防渗与防冲结合的方案,以及防渗材料的渗透稳定。
  根据各地安卓版千赢国际实践经验及本安卓版千赢国际的各种条件并参考已建安卓版千赢国际经验,河床水平防渗措施可选择的方案有:混凝土防渗、浆砌块石防渗、土工布(复合土工膜)防渗和粘土防渗。
  鉴于现状河堤已修建多年,施工质量不一,均无法满足蓄水防渗要求,结合降低水流边界糙率及堤防补强的要求,对于不同的河床水平防渗方案,其堤防防渗措施均采用加设砼护面的方案。各种河床防渗方案的初步结构设计与分析如下:
  方案一、混凝土防渗:表层为0.3m厚的C20砼护底,分缝处设橡胶止水带,下层为厚0.2m的碎石垫层。这种措施为传统的防渗措施,防渗效果好,施工技术比较成熟,可机械化施工,抗冲能力强、渗漏隐患发生在表层,易查找,易修补,这种措施河床糙率小、流速大、行洪水面线最低。
  方案二、浆砌石防渗:表层为厚0.5m的M7.5水泥砂浆砌石,下层设0.1m厚的砂垫层。砌体及伸缩缝防渗效果较砼差,施工技术简单,成熟,砌体主要为人工操作,施工速度慢且质量不易控制,抗冲性能可满足行洪要求但河床糙率加大,将提高行洪水面线。
  方案三、土工布(复合土工膜)防渗:土工布下设0.1m厚的粗砂垫层,上铺0.2m厚的粗砂保护层,再上为0.2m厚的砼护面或0.4m厚的浆砌石护面。土工布(复合土工膜)为新型的用途日益广泛的防渗材料,防渗效果好,施工技术简单且基本成熟,但保护层、垫层施安卓版千赢国际序多,容易影响施工速度,若施工质量不好,渗漏隐患不易查找,不易补修,故土工布的铺设与粘接质量至关重要。
  方案四、粘土防渗:粘土防渗的效果主要取决土料的质量与碾压的质量且保护层的厚度应较土工布保护层更厚,才能满足防晒、防冻、防渗及渗透变形的要求,粘土防渗的施工技术虽较土工布简单。但安卓版千赢国际附近缺少质和量都满足要求的料场,外运粘土则使安卓版千赢国际造价提高,更重要的是河床粘土防渗与堤防防渗的连接比较困难。此种防渗措施可采用下铺0.5m厚粘土,上铺0.2m厚砂垫层,再上铺0.2m厚砼或0.4m厚的浆砌石防冲保护层。
  由于东川河上的龙凤桥和石州桥的防洪标准为50年一遇,所以方案的选择既要考虑造价,又得考虑防渗、防冲和防洪标准。据此,通过对各方案的定性分析,为保证蓄水河道的正常运行,应首选方案一(砼防渗)及方案三(土工布防渗加砼防护)。
  由于各种防渗方案单位面积、造价比较可见,方案二的造价最低,但因糙率大,防渗效果差,行洪水面高,需大范围加高堤防,且桥前壅水较大,不满足龙凤桥和石州桥五十年一遇的防洪要求。从平方米造价看,兼顾防洪效果和抗冲能力,以及满足五十年一遇的防洪要求,方案三中的土工膜加砼方案最优。其平方米单位较低,又同时可满足防渗,防冲和五十年一遇的防洪要求。
  2、2不同防渗方案的防渗效果分析
  据有关安卓版千赢国际及文献资料,PE土工膜的渗透系数为5×10-11cm/s。混凝土渗透系数为3.91×10-8cm/s,当不考虑两种防渗材料的接缝部分漏水影响时,折算成单位面积渗漏量为:
  PE土工膜4.32×10-8m3/m2/d
  混凝土3.38×10-5m3/m2/d
  尽管砼防渗措施的渗漏量较PE土工膜大700余倍,但就全年总量而言,仅为蓄水总量的6.8‰,相当于年蒸发损失的1.4%,故认为上述两种防渗材料均满足要求。
  综合以上分析,最终采用了第三种方案,即复合土工膜加混凝土防渗方案。
  3、安卓版千赢国际施工中具体应用
  3、1材料的选用
  织造布有限公司的“老朗牌”复合土工膜,二布一膜,200g/m2×0.3mm×200g/m2,经太原理工大学测试中心检测,检测报告下表3
  3、2施工方法
  <1>清基、铺设砂垫层。
  土工膜铺设前首先进行清基和下层砂垫层的铺设。要求对河槽底部进行人工平整基础。用30t振动碾碾压,经试验单位取样,相对密度达到0.65以上,高程误差在±2cm以内时,进行下层砂垫层的铺设。铺设时要严格控制高程,完毕后,用振动碾静压,砂垫层表面要求平整、光滑。
  <2>复合土工膜的剪裁。土工膜裁剪时,为了施工时膜与膜的拼接,每边预留10cm宽拼缝带。
  <3>复合土工膜铺设。土工膜用胶轮车或人力运输到铺设地段,沿河槽顺流方向缓慢滚放铺设。铺开后,人工从四边拉平找正。铺设要求复合土工膜与砂垫层吻合平整,松紧适度。为了避免应力集中和方便拼接,土工膜搭接和缝接符合规范要求。在施工时禁止施工人员穿硬底鞋或带钉鞋,以免产生应力集中和人为造成土工膜损伤。
  <4>复合土工膜的拼接。土工膜的连接采用自动爬行热焊机进行膜焊布缝的方式。焊接时必须清除膜面的脏物,保证膜面干净。膜与膜接合平整并搭接约5cm后方可焊接。焊接前,在拼缝部位的底下垫一块木板,保证焊机在平整的基面上行走,焊接过程中,应注意观察焊缝质量,并根据气温、风向、风力随时调整焊接温度及行走速度。双线焊缝质量要做到透明,无气泡、无漏焊、熔点或焊缝错过等现象,拼接缝质量采用双焊线加压法检测。
  土工膜焊接检验合格后,即进行面层土工布的缝接。布与布的缝接采用手提式封包机,缝合方式为肘接,缝合针距约6mm,缝线采用三股双丝涤纶绞线。缝合面要求松紧适度,缝接平顺,无褶皱。
  <5>复合土工膜的锚固,复合土工膜与河槽两端的浆砌石联接时,先将河槽两岸浆砌石抹面,要求平整、光滑,然后涂抹聚氨酯涂膜防水材料,将复合土土工膜牢固粘贴固定,膜嵌入长度≥0.8mm。固定后用钢筋砼护壁封堵。
  <6>保护层的铺设。土工膜铺设好后,在槽底土工膜上表面均铺设20cm厚砂土保护层,经测量高程控制后,然后浇筑20cm厚c20混凝土板。每隔10m设伸缩缝一道。
  4、结语
  由于重视对施工质量的控制和规范施工操后,东川河清淤蓄水安卓版千赢国际竣工后,运行良好,防渗效果明显,其造价合理,所以充分证明砼底板加复合土工膜在山区多沙河流橡胶坝安卓版千赢国际中是经济的、实用的,是值得推广的防渗方式。

   

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