天然納基膨潤(rùn)土防水毯在某工程中的應(yīng)用

郭 銘

(遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司沈陽(yáng)分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

1 工程概況

近年來(lái)，生態(tài)景觀水利越來(lái)越受到人們的關(guān)注，灌區(qū)等水利工程建設(shè)從以往的發(fā)揮單一灌溉功能，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧喔?、生態(tài)、景觀于一體的復(fù)合型水利工程[1- 2]。遼陽(yáng)灌區(qū)地處遼寧省遼陽(yáng)市西部平原地帶，渠首建在遼陽(yáng)市城東太子河左岸，引水總干穿過(guò)遼陽(yáng)城區(qū)而過(guò)。在生態(tài)灌區(qū)建設(shè)中，遼陽(yáng)灌區(qū)利用渠首防洪閘和進(jìn)水閘之間的天然洼地打造景觀湖，既起到了防沙穩(wěn)流的作用，又成為了一道亮麗的景觀，發(fā)揮了水利工程的綜合效益。

在防滲材料選擇上，經(jīng)過(guò)比選，景觀湖采用了天然納基膨潤(rùn)土防水毯，該材料具有防滲性能優(yōu)異、抗老化性能好、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、施工和后期維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在工程應(yīng)用中取得了很好的效果。

2 工程地質(zhì)條件

3 防滲結(jié)構(gòu)比較

由于項(xiàng)目區(qū)地基透水性強(qiáng)，景觀湖底需進(jìn)行防滲處理，常用的防滲結(jié)構(gòu)主要有粘土防滲結(jié)構(gòu)、復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)及納基膨潤(rùn)土防水毯防滲結(jié)構(gòu)等，其防滲原理大體相同，都是通過(guò)防滲材料的不透水性阻隔水體下滲通道，起到防滲效果。工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)3種防滲結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較(見表1)。

表1 防滲形式比較

3.1 粘土

粘土防滲結(jié)構(gòu)的原材料在當(dāng)?shù)厥重S富，取材方便，粘土壓實(shí)后具有較好的防滲效果，施工工藝簡(jiǎn)單。但是粘土防滲結(jié)構(gòu)的防滲效果受環(huán)境影響較大，項(xiàng)目區(qū)地處東北地區(qū)、遼寧省中部，屬嚴(yán)寒地區(qū)，溫度變化、凍融循環(huán)等會(huì)對(duì)其防滲工程造成破壞，降低工程防滲效果和工程使用年限，且后期維修困難。粘土防滲結(jié)構(gòu)對(duì)壓實(shí)度要求較高，工程量大，施工周期較長(zhǎng)，而項(xiàng)目區(qū)位于灌區(qū)渠首，施工需避開冬季和灌溉期，施工工期有限。

3.2 復(fù)合土工膜

復(fù)合土工膜是將防滲主材與無(wú)紡布復(fù)合而成的防滲材料，防滲主材主要由聚氯乙烯、聚乙烯等塑料薄膜制成，具有防滲效果好，材料穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，在防滲領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛[3- 5]，然而土工膜容易破損，且施工工藝較復(fù)雜，接縫需要焊接處理，無(wú)法采用機(jī)械施工，只能依靠人工鋪設(shè)焊接，施工進(jìn)度慢、周期長(zhǎng)。項(xiàng)目區(qū)基底碎石較多，采用土工膜防滲對(duì)施工場(chǎng)地平整度要求很高，需要進(jìn)行大量換填，否則碎石容易“刺傷”土工膜，一旦出現(xiàn)破損滲漏，維修難度較大。

3.3 天然納基膨潤(rùn)土防水毯

天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯是采用針刺、膠粘等方法，將具有高膨脹性的天然鈉基膨潤(rùn)土材料包裹在土工布等土工材料之內(nèi)，遇水后天然鈉基膨潤(rùn)土材料被鎖在土工材料之間體積膨脹，形成高密度膠狀防水層，起到防滲的效果[6]。該材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，幾年來(lái)在各類防滲工程中應(yīng)用較多。①遇水后可以膨脹20余倍，形成穩(wěn)定的高密度防水層，防滲性能優(yōu)異。②采用天然無(wú)機(jī)材料，性能穩(wěn)定，抗老化性能好。③該材料施工方便，材料間采用搭接方式施工，施工速度快。④具有自愈能力，后期的維護(hù)和修補(bǔ)簡(jiǎn)單。⑤對(duì)施工基底的要求較低，地形適應(yīng)能力強(qiáng)。⑥耐干濕、凍融循環(huán)，適合北方寒冷地區(qū)使用。

4 防滲設(shè)計(jì)

4.1 總體設(shè)計(jì)

景觀湖采用梯級(jí)布置，共分深水區(qū)、淺水區(qū)、岸頂3階，中間包含深水區(qū)迎水坡和淺水區(qū)迎水坡2個(gè)區(qū)域。深水區(qū)湖底設(shè)計(jì)標(biāo)高22.5m，淺水區(qū)湖底設(shè)計(jì)標(biāo)高25.4m，岸頂設(shè)計(jì)標(biāo)高28.5m，深水區(qū)迎水坡坡比為1∶2，淺水區(qū)迎水坡坡比為1∶2.5，正常水位26.1m。為滿足景觀要求，淺水區(qū)及淺水區(qū)迎水坡布置了菖蒲、連翹、千屈菜、山杏、云杉、垂柳等景觀植物(如圖1所示)。

圖1 景觀湖斷面布置圖

4.2 防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水面覆蓋區(qū)域全部進(jìn)行防滲處理，涉及區(qū)域主要包括深水區(qū)、深水區(qū)迎水坡、淺水區(qū)3個(gè)區(qū)域。

4.2.1深水區(qū)防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

深水區(qū)湖底開挖0.5m，并整平夯實(shí)，夯實(shí)度不小于0.91，鋪設(shè)5kg/m2天然納基膨潤(rùn)土防水毯，兩塊防水毯之間采用搭接方式，搭接寬度不小于0.2m，搭接縫處雙層防水毯間撒補(bǔ)強(qiáng)粉，并采用封邊條固定，在膨潤(rùn)土防水毯鋪設(shè)完成后，回填0.5m厚原狀土并夯實(shí)。

4.2.2深水區(qū)迎水坡防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

深水區(qū)迎水坡開挖0.4m，并整平夯實(shí)，夯實(shí)度不小于0.91，鋪設(shè)5kg/m2天然納基膨潤(rùn)土防水毯，兩塊防水毯之間采用搭接方式，搭接寬度不小于0.3m，搭接縫處雙層防水毯間撒補(bǔ)強(qiáng)粉，并采用封邊條固定，在膨潤(rùn)土防水毯鋪設(shè)完成后，回填0.1m厚原狀土并夯實(shí)。為防止深水區(qū)迎水坡沖刷，在回填土頂部設(shè)置0.3m厚礫石網(wǎng)箱護(hù)坡。

4.2.3淺水區(qū)防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

深水區(qū)湖底開挖0.6m，并整平夯實(shí)，夯實(shí)度不小于0.91，鋪設(shè)5kg/m2天然納基膨潤(rùn)土防水毯，兩塊防水毯之間采用搭接方式，搭接寬度不小于0.2m，搭接縫處雙層防水毯間撒補(bǔ)強(qiáng)粉，并采用封邊條固定。由于淺水區(qū)需種植水生植物，在膨潤(rùn)土防水毯鋪設(shè)完成后，需回填0.6m厚種植土。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地勘成果，遼陽(yáng)灌區(qū)景觀湖地基主要為雜填土層和卵石層，滲透系數(shù)為6.0×10-2～1.8×10-1，透水性強(qiáng)，為滿足景觀湖蓄水要求，需對(duì)湖底進(jìn)行防滲處理。通過(guò)對(duì)黏土防滲、復(fù)核土工膜防滲、天然納基膨潤(rùn)土防水毯防滲3種防滲結(jié)構(gòu)進(jìn)行比選，比選結(jié)果表明：粘土防滲結(jié)構(gòu)存在施工周期長(zhǎng)、耐久性差等不足；復(fù)核土工膜防滲結(jié)構(gòu)除施工周期長(zhǎng)以外，還存在對(duì)場(chǎng)地平整度要求高、易破損等不足；兩種結(jié)構(gòu)不能滿足項(xiàng)目區(qū)防滲要求。而天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯防滲性能優(yōu)異、抗老化性能好、地形適應(yīng)能力強(qiáng)，具有自愈能力，施工和后期維護(hù)簡(jiǎn)單，耐干濕、凍融循環(huán)等特點(diǎn)，能適應(yīng)項(xiàng)目區(qū)的場(chǎng)地條件及四季溫濕度變化，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，對(duì)類似地區(qū)景觀湖的防滲工程具有借鑒意義。