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天然钠基膨润土防水毯在人工湖基础防渗中的应用—以龙子湖工程为例

来源: http://www.huiguo.net.cn/    发表日期:2015-07-09    浏览:2378

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1 引言

龙子湖工程位于河南郑州市郑东新区,是该区生态水系的重要组成部分,由人工开挖形成。龙子湖正常运用水位高程为82.0m,平均水深2.3m,最大水深3.5m,湖区水域面积约0.95km2,水体规模约220万m3。整个湖体采用天然钠基膨润土防水毯进行防渗,由于龙子湖场区位于黄河南岸泛滥冲积平原上,总体上西北高东南低,地形平坦开阔,地面高程在82.4 ~ 85.6m之间。区内地表被第四纪松散堆积物覆盖,龙子湖湖区的地质情况主要以壤土、砂壤土为主。

根据设计,当湖体开挖至设计高程后,为了保证湖体满足设计防渗要求,需在开挖完成后的湖体表层铺设一层天然钠基膨润土防水毯作为防水层。铺设完成防水毯后在上面回填40cm砂壤土进行保护。

2 天然钠基膨润土防水毯

2.1 天然钠基膨润土防水毯材料简介

天然钠基膨润土防水毯是_种新型环保复合防水防渗材料。它是将天然钠基膨润土粉碎后形成颗粒填充在有纺土工布和无纺土工布之间,然后将上层的非织布纤维通过粉碎后的膨润土颗粒,经过特殊的工艺和设备,用针刺方法连结在下层的织布上复合而成。 另外,根据每个工程的施工需要,还可以在防水毯上粘复一层HDPE膜(高密度聚乙烯薄膜),以适应特殊环境的铺设,达到双重防水、防渗效果。

天然钠基膨润土防水毯产品主要构成:防水毯上层为无纺土工布,中间为粉碎后的天然钠基膨润土颗粒,底层为塑料扁丝编织而成的土工布。详见图1。

由于天然钠基膨润土具有高膨胀性(膨润土粒子吸水后可膨胀自身体积的10 ~ 30倍),所以当天然钠基膨润土防水毯遇水后,其中的钠基膨润土就会吸水膨胀,在一定挤压力(来自基底、临时保护层、回填土以及防水毯内部纤维拉力等)作用下,其分子之间发生穿插排列,内部空隙缩小,形成致密的凝胶结构层,导致水分子无法透过,从而起到防水作用,其渗透系数可达5xlO-11m/s。挤压力越大,致密程度就越高,防水效果就越理想。

天然钠基膨润土吸水膨化后慢慢形成一层无机凝胶层,其稳定持久,且能堵塞基土孔隙,形成稳定的整体耐久复合防渗层。加上可节省挖、运、填、夯土方等的人力物力,性价比优良。天然钠基膨润土不仅不含有毒成分,还含有各种生物所需的微量元素,对各种生物、生态有益无害,特别是对无处不在的微生物更不会造成不利影响,因此,可以说天然钠基膨润土是一个无污染的绿色环保产品。

2.2 天然钠基膨润土防水毯防水机理

天然钠基膨润土具有很高的膨胀性(膨润土颗粒吸水后可膨胀自身体积的10~ 30倍),当天然钠基膨润土防水毯遇水后,其中的钠基膨润土吸水膨胀,在受到一定挤压力(来自基底、临时保护层、回填土以及防水毯内部纤维拉力等)后,分子之间发生穿插排列,内部空隙缩小,形成致密的凝胶结构层,水分子无法透过,从而起到防水作用,其渗透系数可达5 X l0-11m/s。 挤压力越大,致密程度就越高,防水效果就越理想。

2.3 天然钠基膨润土防水毯适合的应用领域

a.房屋建筑等地下工程:地下室、车库、地下商场、人防工程、地下通道等地下建筑和地下结构等防水 防渗工程。

b.城市中的交通及市政工程:地铁、隧道、市政公路、铁路等各种地下防水工程。

c.生态环境保护工程:垃圾填埋场、污水处理场、 沙漠治理、环境改造、人造景观、生态园等防水防渗 工程。

d.水利建设和水利生态景观建设工程:河道、水库、人工湖、湿地花园、灌溉渠道、水塘鱼池、游泳池等防水防渗工程。

3 人工湖(龙子湖)天然钠基膨润土防水毯施工

人工湖(龙子湖)天然钠基膨润土防水毯按下列流程进行施工:湖底基底压实平整—边坡顶部开挖锚 固沟—铺设防水毯固定密封检查修补膨润土—保护层回填土施工。

湖底及边坡开挖验收合格后,随后进行地基压实。 碾压机具采用振动碾。振动碾行走方向要垂直于湖岸线方向,相邻作业面碾迹搭接宽度应不小于0.5m。振动碾碾压不到的部位辅以小型振动碾或蛙式打夯机穷实。当地基的压实度满足0.90时,便可进行防水毯铺设。

地基压实后,根据防水毯的施工要求,在湖体两侧的坡顶上进行防水毯的锚固沟开挖,锚固沟的开挖尺寸为 40cm X 40cm。

防水毯铺设前必须做好以下准备工作:

a.进行防水毯铺设的下料分析。

b.检查已经铺设的天然钠基膨润土防水毯的外观质量,记录并修补已发现的机械损伤和生产创伤、孔洞等缺陷。

c.铺设天然钠基膨润土防水毯必须在无雨天气下进行,施工时如遇下雨或下雪天,应及时用塑料薄膜 对已经铺设完毕但尚未回填保护层的防水毯进行遮盖,防止提前水化。

d.施工时必须彻底清除直径25mm以上的尖石和土块,去除树根、砾石、植物、施工碎片及其他有可能损 害防水毯的异物,确保地基表面平滑。

e.铺设防水毯的基面不得有积水,否则要进行排水作业。

f.在铺设天然钠基膨润土防水毯之前,按设计要求进行基础压实。应将地面所有的空鼓、裂缝填充完毕,并保证所有大于12mm的基面凸起物被铲除或压碎,基面夯实达到90%工作量后,路面上不能有车印或其他不规则印记。

g.天然钠基膨润土防水毯的铺设应沿水流方向 顺水搭接,按先坡岸(护岸)后底层的顺序进行,即上 游的防水毯搭接在下游的防水毯上。

h.铺设天然钠基膨润土防水毯时尽量减少天然钠基膨润土防水毯在地基上的拖拉,以免引起天然钠 基膨润土防水毯与地面接触面的损坏。如有需要,可以在地面上加放一层临时的土工织物,以减少铺设过程中因摩擦引起天然钠基膨润土防水毯的损坏。

天然钠基膨润土防水毯的搭接方式是将两块膨润土毯的边缘重叠放置。搭接宽度(二层重叠处)纵向、 横向均为300mm以上。二层重叠间要均匀撒上膨润 土防水粉。防水毯搭接处铺撒密封粉,且在搭接铺设 好后将搭接处掀开,再均匀铺撒在防水毯末端150mm宽的带行区域内,膨润土密封粉的用量约为0.4〜 0.6kg/m,并确保密封粉铺撒均匀,不被破坏。如遇到有较大沉降的地质条件,搭接宽度应严格按设计控制在30cm以上,在上下之间撒上宽20cm、厚0.5cm左右的膨润土颗粒;在特殊点可用膨润土密封剂进行密封。应保证接缝无褶皱,无杂土和其他材料,并要防止由设备铺设时引起的分离。详见图2。

如果天然钠基膨润土防水毯在铺设工程中出现损坏(撕裂、刺穿或破洞等),可以从一卷新的天然钠基膨润土防水毯上切割一块“补丁 ”盖在破损的地方进行修补。补丁大小应大于破损缺口周围30cm左右。 铺放“补丁 ”前应在破损周围撒一些膨润土密封颗粒 或膨润土密封剂,补加一层防水毯后,四角用水泥钉固定,钉子周围用密封剂覆盖密封。

防水毯铺设完毕后,应该在当曰完成铺设砂壤土保护层,若当曰不能完成保护层施工的,应对防水毯进 行覆盖。砂壤土保护层的回填厚度为40cm,压实度不小于0.90,且不能含有植物根茎、砖瓦垃圾等杂物。

4 天然钠基膨润土防水毯材料的创新点

4.1 与传统的土工布及土工膜对比

a.天然钠基膨润土防水毯对铺设场地及回填覆 盖土的要求比土工膜低,_般的基底经压实后都可满 足铺设要求,降低铺设成本,加快施工进度。

b.天然钠基膨润土防水毯属柔性材料,能较好地 适应不均匀沉降,可以适应复杂的施工现场。

c.天然钠基膨润土防水毯上下两层为有纺及无纺织土工布,与土工膜相比,界面摩擦系数大。

d.天然钠基膨润土防水毯铺设时,材料可任意切 割,采用自然搭接方法,无需专业设备及专业人员。

e.与土工膜相比,连接安装方便,尤其是在管道、贯通及建筑物周边等特殊界面的结合部位,施工更便 利,接缝处的密封性更有保障。

f.天然钠基膨润土防水毯具有独特的自我修复功 能,同时有外裏织物的保护,与土工膜相比,它不容易 被异物刺穿而破坏防水体系导致防水失效,安全保障 性能更高。

g.天然钠基膨润土防水毯的抗渗体为钠基膨润土,是天然的无机材料,与土工膜相比,它不会老化,也不会因干湿和冻融反复循环而降低防渗效果,具有永 久防水性能。

h.天然钠基膨润土防水毯属于环保型材料,施工时,不会产生任何污染,同时不会完全隔断防渗体上下水力的联系,可以保持与周边生态环境的交流。

4.2 与黏土垫层对比

a.天然钠基膨润土防水毯双面为高强土工织物, 与黏土垫层相比,具有较高的抗拉和抗剪强度,能较好 地适应不均匀沉降,适用于施工和地质条件比较复杂 的环境。

b.天然钠基膨润土防水毯具有极低的渗透系数,相当于lm夯实的黏土垫层,在同等防渗效果下防水毯造价低廉,可以独立施工和发挥作用,不依赖于当地的材料,不破坏生态环境。

c.天然钠基膨润土防水毯厚度只有5 ~ 6mm,与黏土垫层相比,在同等防渗效果下,天然钠基膨润土防水毯体积小、重量轻,施工简捷,占用建筑结构物的空间小,在增加建筑物的有效使用空间和容积率时,可提高施工效率,加快施工进程,缩短工期,节约成本。

4.3 与传统的深搅桩、高喷灌浆、混凝土防渗墙等防渗技术对比

深搅桩、高喷灌浆、混凝土防渗墙采用的是垂直防渗的方案,从施工的角度来看,其墙体整体性好,施工缺陷少,但工程投资大,工期较长,不利于地下水体交换。而防水毯防渗采用的是水平防渗,由于膨润土是天然无机材料,不会发生老化反应,防水性能持久,不会对环境造成任何不利影响,属环保材料,且工程投资较小,工期较短。所以,与深搅桩、高喷灌浆、混凝土防渗墙相比,天然钠基膨润土具有更高的性价比。

5 总结

a.龙子湖工程采用铺设天然钠基膨润土防水毯施工技术进行湖底水平防渗,与采用传统的混凝土防 渗墙进行湖周垂直防渗相比,节省了大量建设资金。

b.从工期角度进行比较,采用铺设天然钠基膨润土防水毯施工技术,大大缩短了工程建设工期。

c.天然钠基膨润土防水毯作为一种新型的防水材料,由于其独有的材料优越性,可以被广泛应用在地下建筑工程、市政交通工程、水利工程、环境工程上,随着施工技术的不断完善和成熟,天然钠基膨润土防水毯必然会在防渗领域中发挥更大的作用。

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