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防水毯施工技术在人工湖防渗工程中的应用分析

随着我国社会经济技术的快速发展,享受优厚物质生活的人们对生存环境的要求日趋提高,修建环境优雅的人工湖,漫步湖边,荡舟水面,尽情享受环境成了当今社会人们在繁忙工作之余休闲娱乐的普遍追求。然而,修建人工湖,蓄水防渗是人工湖设计与施工的关键技术,传统的人工湖设计施工中,人工湖和水池的防水设计均是采用钢筋混凝土、粘土层、防水膜等材料作防水层,由于混凝土抵抗变形性能差,干缩会产生裂缝,单薄的粘土层防渗效果有限,土工膜的耐久性和抗撕裂强度差,水生植物的根系容易破坏土工膜,再加之施工工艺等原因,会导致湖底渗漏等质量通病发生。

近年来,一种新型的土工防渗材料“防水毯”被工程界在防渗工程中广泛采用。膨润土复合防水毯(GCL)是一种新型土工合成材料。它由经过级配的天然钠基膨润土颗粒和相应的外加剂混合为原材料,经针刺工艺及设备缝制,把膨润土颗粒固定在土工布和塑料编织布之间而制成的毯状防水卷材。膨润土防水毯既具有土工材料的全部特性,又具有优异的防水渗性能,渗透系数K(cm / s)≤5 × 10 - 9 - 11 ,抗渗水压可达1. 0 MPa(100 m 水头)以上,单位面积膨润土质量5000 g/ m2 ,水生植物生长又不会对影响膨润土防水毯的防水效果。在已成的人工湖的建设施工中,由于工程设计以及施工的原因,湖水渗漏事故频频发生。文章根据人工湖防水毯
防渗施工中的经验浅对人工湖防水毯防渗的防渗层设计与施工技术进行了探讨。
1 常见人工湖泄漏原因分析
采用防水毯防渗的人工湖,发生湖水泄漏事故的原因主要有以下几方面:(1)施工缺陷导致渗漏,湖底防水层施工时,因为防水毯搭接、粘接缺陷,毯下着床土垫层填筑铺设、碾压等缺陷,防渗层与建筑物连接、粘结缺陷等,导致漏水;(2)毯上土料铺设厚度不够、土料运输、碾压施工、动物及人员行走破坏了防水毯,造成漏水通道;(3)砂卵石、建筑垃圾、杂填土、湿陷性黄土等构成的不良的湖底基础地质,蓄水后防水层渗漏,湖底基础浸泡发生不均匀沉陷,造成防水层破坏、撕裂,导致漏水;(4)发生漏水后,渗漏水流带走防渗体的
粘土颗粒,在防水毯下部形成空洞、塌陷,致使漏水加剧;(5)采购的防水毯质量可能不合格,按照防水毯性能介绍,防水毯两层土工织物夹层内的膨润土,遇水浸泡后,钙基膨润土膨胀时,其膨胀为自身体积的3 倍左右,钠基膨润土遇水时吸附自身重量五倍的水,膨胀到原来自身体积的15 ~ 17 倍以上,浸水膨胀后的膨润土防水毯,自身形成隔水防渗层,同时挤压毯上及毯下土体,增加毯上及毯下土体密度,增加了防渗效果,不合格的防水毯,夹层内的膨润土达不到理性的膨胀效果,防渗性能会大大降低。
2 防水毯防渗层施工工艺流程
2. 1 施工准备试验和施工试验
人工湖湖底防渗复合体施工前,要进行一系列施工准备试验和施工试验:
(1)进行膜毯上下部填筑土料(料场)的物理力学试验,进行填筑土料的击实试验,尽快确定填筑土料的质量控制指标;

(2)按照设计的压实度指标,制作试样,进行防水毯上、下部填筑土料的渗透试验和其他物理力学试验;
(3)施工单位进场后,要进行土料填筑的现场碾压试验(参照规范SL260),确定施工参数;
(4)按照采用防水毯设计的防渗复合体的结构形式,进行试验区填筑铺设施工,进行水浸泡试验,挖开断面观测防水毯浸泡后的物理、化学变化,检验防水毯的浸水膨胀质量,并为雨季施工提供参照;
(5)模仿复合防渗体施工工况,在碾压土体上铺设防水毯,并有意在试验区铺设有接缝的防水毯,在上部分别按照不同厚度的填土、防

水毯裸露等形式,采用施工机械进行破坏性运输、平土、碾压试验,检查、验证施工活动对膜、毯的破坏情况以及膜、毯接缝的破坏程度,为施工过程中的防水毯铺设、土方施工作业和保护提供经验。
2. 2 施工工艺流程
采用铺设防水毯防渗的人工湖防渗,靠的是防水毯以及毯上、毯下粘土垫层构成的复合防渗体,因而,即便是不良的基础地基,亦不必对湖底再进一步刻意做基础换填等工程处理,大面积的湖底基础,换填处理工程量太大,要保证湖底防水层不致因为基础变形发生破坏,湖底基础的密实稳定是必须的,清理开挖湖底至设计高程后,根据基础地质构成,采用振动碾碾压或平碾静压等碾压方式,碾压基础3 ~ 4 遍即可,湖边有建筑物或高边坡的话,应慎重使用碾压机械的振动模式。防止因为振动碾的激震作用,可能会造成附近建筑物破坏、围岩坍塌等次生灾害发生。湿陷性湖底基础地质,应该进行充水浸泡,消除土壤湿陷性。防水毯防渗层采的结构形式一般应该按照如下分层进行设计布置:
(1)处理好人工湖湖底基础后,在基础上铺设厚度10 ~20 cm 的级配良好的砂反滤料,洒水碾压,如果人工湖建设资金情况许可,砂反滤料下部与建基面之间铺设一层透水土工布最好;该层主要是防止防水层发生渗漏时,渗漏水流不致带走防水毯下部垫层土体的粘性土颗粒,保证防水毯下部垫层结构长期密实稳定。
(2)在砂反滤料上部填筑30 ~ 35 cm(碾压后的成土,虚土铺设厚度根据碾压试验确定)的粘土,既作为复合防渗体结构的一部分,又是防渗毯的铺设着床体,要填筑碾压密实,“进占法”摊铺施工,碾压压实度应该控制在0. 96 (参照SL260 的质量控制指标),用环刀取样,采用干密度进行质量
控制,要求填土表面平整光洁,无塄坎、无错台、无坑洼,用3米靠尺检验填筑土面的平整度。施工期间,碾压完成后的填土,如果遇雨水浸泡,天晴后应该进行复碾1 ~ 2 遍。
(3)铺设防水毯,防水垫规格一般为幅宽≤6 m,长度≤60 m。铺设时根据施工尺寸裁切,可横向铺设,也可纵向铺设。防水垫铺设时其所有接缝(横向或纵向)处只需搭接,接
缝宽度≥25 cm,并在接缝处按0. 4 kg/ m2 的数量撒上膨润土干粉(或涂抹膨润土胶泥)即可。一旦防水垫出现破损、发现
有孔洞等缺陷或损伤时,应及时用膨润土干粉(或膨润土胶泥),或按照破损部位尺寸放大15 cm 以上,切割防水毯,采用膨润土干粉(或膨润土胶泥)进行局部覆盖修补,边缘部位按搭接的要求处理,当坡度较大时,可用专用铆固钉固定以避免防水垫产生滑动。要保证防水毯连接牢固,粘结密封可靠;铺设防水毯前,要清扫铺设工作面,防水毯贮存、运输、铺设施工时,要保证防水毯干燥;铺设施工前,要随时注意天气预报,严防防水毯未经上部土体覆盖碾压前遭遇雨水浸泡;
防水毯铺设完成后,要及时进行防水毯上部土料的填筑碾压,要注意保护防水毯,严禁机械、动物以及穿高跟鞋、钉鞋的人员进入碾压、踩踏防水毯。
(4)在防水毯上部铺设40 ~ 60 cm 的粘土(碾压后的成土,虚土铺厚度根据碾压试验确定),采用自行式碾具自重行走静压,粘土碾压压实度控制在0. 8 ~ 0. 85 之间,这是一个十分容易达到的碾压指标,碾压机械严禁使用振动模式,加厚的填土,一次性一层填筑施工,可以在防水毯上部土料运输车辆以及碾压设备的行走道路褥垫,保证防水毯毯上部施工不破坏防水毯。如果因为粘土资源匮乏以及施工造价的原因,防水毯上部填筑土层小于40 cm 时,在防水毯上要用粘土填筑厚度不小于100 cm 的土方运输道路。采用机械拆除道路时,要防止下部防水毯随土体平移撕裂。防水毯上部土料填筑:可以采用自卸汽车运土,“进占法”摊铺,小型推土机配合平地机摊铺、整平,按照碾压试验确定的施工参数进行碾压,按规范要求,用环刀取干密度试样检测填筑质量。
如果遇雨水浸泡,天晴后应该进行复碾2 遍。运土车辆在填筑铺设的土料上行走时,应设专人指挥引导,运土车辆要错辙行驶,严禁车辆覆辙行驶,覆辙行驶的集中碾压,会致应力集中,对下部防水毯造成破坏并造成防水毯上、下部填筑土体的剪切破坏。
(5)最上层,填筑20 ~ 30 cm 的级配砂卵石,该层主要保证蓄水后湖面荡舟、风吹湖面起涟漪时湖水保持清澈而不致变混。如果采用自卸汽车运输砂卵石至填筑面,远距离运输的车辆,可能车辆吨位太大,应在场外卸载,分数次运输至填筑工作面,小型推土机配合平地机摊铺、整平,按照碾压试验确定的施工参数进行碾压,碾压机械严禁使用振动模式,应设专人指挥引导运输车辆,错辙行驶,严禁车辆覆辙行驶,对下层防水毯、防渗土体造成破坏。
3 结语
通过对常见人工湖泄漏原因进行论述,对防水毯施工准备试验和施工试验、防渗层具体施工工艺流程进行详细说明,尤其要注意人工湖湖底防水层与建筑物、岸坡处的链接湖内如果已经存在廊桥、驳岸、圬工建筑物等,防渗层施工前,要制定一整套切实可行的施工方案,保证防水粘土层的填筑、防水毯的铺设、粘接,密封可靠,无缺陷,无死角,无漏洞。同时要进行系统完整的施工准备试验和施工试验,为保
证防水毯、粘土层复合防渗体质量前提技术支撑。该成果以期为国内外同类工程提供经验。