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防渗复合土工膜在水利工程中的运用
李鲁刚 周祥/文 2014/10/29
某水闸工程在施工中应用到了复合土工膜技术,并利用该技术成功提高了工程的防渗性。该工程类型属节制闸设计工程,采用复合土工膜技术铺设的工程部位为闸室上游扭曲护坡段。工程上游护坡路段长度为15米,施工时全部铺设上了土工膜。护坡段土工膜铺设的平面尺寸大约在41~49米之间。铺设完防渗复合土工膜以后,施工人员再在土工膜的面层上铺设了浆砌石与浆砌石护坡加以覆盖,以保证护坡质量。
 
实际施工要求
 
结合水闸上游扭曲护坡段的实际情况,施工时要求复合土工膜基底要进行清除处理,深度达到0.2m;然后对基底进行夯实,并在夯实完成后回填一层质量优良的黏性土;接着再进行夯实,将黏性土压平;最后铺设防渗复合土工膜。需要注意的是,施工人员在铺设防渗土工膜时,一定要将铺设面上的尖锐物全部清理干净,并严格保证回填土原材料的干净度;另外,在土工膜和水闸底板的接触部位要设置一定的褶皱,以免发生沉降变形破坏土工膜质量;在接缝时要尽量使用热熔焊法,利用该焊接方法的独有特性来保障土工膜的质量;土工膜施工时,为了防止施工人员踩踏、破坏土工膜质量,应尽量脚穿无钉鞋、胶底鞋;施工过程中务必要严格控制好土工膜的接缝质量,做好施工全过程的施工控制。
 
机理及材料特性
 
客观来说,防渗复合土工膜现已成为了渠道、堤防等水利工程施工中广泛应用的技术,能为水利工程质量、防渗性能提高有力的保障。复合土工膜的实质是一种高分子合成材料,在材料上由土工膜和土工织物共同组成。国外所使用的复合土工膜大多采用聚氯乙烯、聚乙烯等制作加工,在性能上属于一种化学性的高分子柔性材料,具有延伸性强,比重小,适应能力高等特点,并且还耐受低温,不容易发生腐蚀,为此,它在社会生活中得到了广泛的应用。
防渗复合土工膜名字的由来与它的功能作用有关,作为一种高分子、不透水的卷材,土工膜是水利工程中最好的防渗工具。复合土工膜的产生机理是,应用塑料薄膜的防水、不透水性质来隔断水利工程中水与堤坝的接触,或者说截断水进入堤坝的通道,从而达到防渗目的。相比于普通的防水材料,防渗复合土工膜具备更好的防水、防渗性,并且在抗拉伸强度方面也比普通防水材料的性能要强。因此,复合土工膜更加适合在膨胀火收缩基面加以使用,成功克服以上两类型基面的不均匀沉降问题。
 
水利工程应用
 
结合前言中例举的某水闸工程施工案例,现对工程施工中所应用到的复合土工膜技术进行分析,详细如下:尽管复合土工膜是一种合成材料,具有极好的防水防渗性,但当其实际应用于工程施工时,如果材料本身没有做好防渗操作,那么材料运用时的防渗性能依然会受到影响。因此,在实际施工中,除了要注意土工膜材料铺设质量外,还要注意控制好材料本身的质量,尽量选择质量优良的土工薄膜,以免土工薄膜自身发生透水。
其次,在铺设土工膜之前,要先将铺设面上存在的尖锐物、杂物全部清除干净,尤其是防渗范围内的杂物,如草皮、树根、铁丝、木棒等等。如果铺设前发现防渗范围内有杂草出现,要喷洒一定的灭草剂来对杂草进行清除。
再次,正式施工铺设时要保证地基与岸坡间的连接质量,做好地基和岸坡之间的锚固。一般情况下,锚固槽挖设宽度为4m,深度为2m,挖设完成后再放置土工膜,接着回填黏性土,并加以夯实、压平。要强调的是:如果该铺设路段的地基是浅层砂砾石透水层,那么在施工时一定要先将地基中的沙砾石挖掉,填设上新土,然后再对基底进行混凝土浇筑,浇筑完成后固定土工膜,固定位置为已经浇筑完成的混凝土内部;如果施工所遇到的基层属深厚的沙砾石透水层,那么可供选用的防渗方法又有所不同,较为常用的一种土工膜铺盖法。先按照工程施工需要将土工膜的长度计算出来,然后整平土工膜铺盖部位,铺盖厚度一般保持在39cm左右,铺盖粒径不得超过20mm。
最后,保护层土料必须采用3倍于破损面积的土工膜胶粘,接缝用宽度50mm厚的保护层和砌筑块石填充,紧靠土工膜。因为土工膜防渗采取边挖、边夯、边铺、边护的区段循环作业,基面必须清理好。为确保防渗效果,这时采取边挖、边护的区段循环作业。铺膜时,一般要略松一点,但不能在膜底留有气泡。因为土工膜与膜之间要压平贴紧,但不宜将膜拉得过紧,也不宜过大。保护层干砌块石个体重量应大于6mm以上,并将土工膜幅设置为宽度1.9m。防渗薄膜与支撑材料接触面都应该是平整的,避免刺破薄膜使其失去防渗功能。可以设细粒垫层,以保护薄膜不被损伤,防渗薄膜的连接方式有黏结法、焊接法、硫化法三种。可根据防渗薄膜原材料的不同,选择不同的连接方式。连接缝的抗渗性能都要进行认真的检查,避免接缝连接不好产生渗漏。
一般在拐角及畸形地段,接缝长度应该尽量减短。除非在特殊要求情况下,当坡度大于1∶6的斜坡上时,距顶坡或者应力集中区域1.5m范围内,尽量不要设置焊缝。复合土工膜在铺设过程中,应当避免产生人为的褶皱,当温度较低的时候,应该拉紧、铺平。一般膜与膜之间接缝的搭接宽度不小于10cm,使焊缝排列方向平行于最大坡度。铺设复合土工膜时焊缝应力求最少,尽量节约原材料。复合土工膜裁切之前,应该准确丈量其相关尺寸,然后按实际裁切,一般不宜按图示尺寸裁切,应逐片编号,详细记录在专用表格上。
通过上述论述,得出在水利防渗工程施工中,为了进一步提高工程的施工质量,保障工程的防渗性能,施工时完全可采取防渗复合土工膜施工法,利用复合土工膜来辅助工程防水,增强工程防渗性。另外,在复合土工膜施工中,必须要严格控制其铺设质量,通过测评手段来确保土工膜材料本身以及土工膜施工的质量,全面确保水利工程防渗的稳定性。
 
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