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膨潤土防水墊結合複合土工膜在水庫防滲工程的應用[權威精品]

膨潤土防水墊結合複合土工膜在水庫防滲工程的應用-權威精品

               

      【摘要】介紹 人工湖(濟南西區景觀湖)全麵積鋪設複合土工膜及膨潤土防水墊根據不同部位、不同防滲要求分區聯合防滲,同時采用了減壓閥來避免湖底複合土工膜被膜下空氣和外水頂破的工程實踐,具有一定的新意及推廣應用價值。

     【關鍵詞】防滲;湖底土工膜防滲;岸坡膨潤土防水墊防滲;減壓閥

    1. 前言

    目前國內人工湖或小型水庫全斷麵防滲一般采用粘性土或複合土工膜鋪底及護岸。由於高水頭、大麵積防滲采用粘性土時所需厚度大、土料采集困難,采用複合土工膜時為防止植物根係刺破膜料,岸坡不能種植根係較為發達的水生植物。為滿足岸坡植物生長和岸坡防滲要求,本工程采用了岸坡和湖底分區采用不同防滲材料的做法,同時采用了減壓閥來避免湖底複合土工膜被膜下空氣和外水頂破。

    2. 工程概況

    (1)濟南市西區景觀湖座落在濟南市西,北大沙河中下遊,河長54Km,流域麵積584.6Km2,湖區位於濟南市西區大學城中心,為將大學城區建設成環境優美的生態園區,2006年濟南市決定興建濟南市西區景觀湖工程。

    (2)景觀湖為河道上兩座攔河壩形成的河道水庫,軸線長2.3Km,最大寬度700m,湖區麵積約0.95Km2。湖底及岸坡均為人工修整,設計庫底高程42.0~46.0m,設計水位53.0m,水深7~11m,設計貯水量765萬m3,為小(1)型水庫,洪水標準為30年一遇設計,500年一遇校核,設計水位52.84m,校核水位54.51m。

    (3)根據《濟南市西區北大沙河及景觀湖治理工程岩土工程勘察報告》(初勘階段),湖區地質構造複雜,存在對水庫蓄水不利的褶曲、斷層、節理、裂隙等。經鑽探由表及裏分別為粉質粘土、砂礫石、粉質粘土、細砂、石灰岩、泥質頁岩。在湖區占主導的是砂礫石層,且砂礫石層與強透水的石灰岩直接接觸,整個湖區內均為強透水層。因此,景觀湖不宜采用垂直截滲的方式,必須采用湖底和岸坡全斷麵防滲措施。

    3. 湖區防滲設計

    3.1湖底防滲的要求是確保工程安全可靠,防滲技術經濟合理,防滲形式兼顧環境生態要求。景觀湖湖底麵積約80.6萬m2,岸坡周長7.6Km。

    為兼顧環境生態要求,決定采用複合土工膜與膨潤土防水墊分區防滲方案。湖區50.0m高程以下為主要滲漏區域,為滿足景觀湖蓄水要求,全部采用複合土工膜防滲;50.0m高程以上為次要滲漏區域,考慮湖水與地下水之間水的貫通及景觀湖畔環境綠化需要,采用膨潤土防水墊防滲。

    3.2湖底防滲設計。

    湖底防滲設計包括:支持層、排水排氣係統、防滲層和保護層設計(見圖1)。

    (1)支持層:現狀地層為砂礫石與粉質粘土互層分布,砂礫石覆蓋層較厚,考慮上覆土層可能會出現塌陷的情況,支持層必須密實、平整。設計支持層厚度為500mm,對粉質粘土要求壓實度不低於0.96,砂礫石要求相對密度不低於0.65。為防止土工膜防滲層被刺破,支持層表麵不得有樹根、蘆葦、碎石尖角等突出物。

    (2)排水排氣層:在整個湖底區支持層麵上每隔30m左右設置100塑料排水盲溝係統,且在盲溝交會處設置JK-Ⅱ型自動減壓閥。D=160 mm、H=1200mm的減壓閥高出設計湖底0.2m,減壓閥上口設防砂網,閥體座落在無砂混凝土底座上。當膜下壓力高於膜上壓力0.2m水頭時,減壓閥開始工作,排出膜下水、氣,減壓後將自行關閉並密封。

    (3)防滲層:用於水平防滲的為兩布一膜型複合土工膜。土工膜為防滲層,膜上下兩層無紡布是土工膜保護層,無紡布層還增加麵層摩擦係數及膜下排滲能力。本工程采用的複合土工膜為厚0.5mm的PE膜、上層為350g/m2無紡布,下層為200 g/m2無紡布,膜間連接為焊接。

    (4)保護層:複合土工膜上鋪設(蓋重)保護層。保護層分兩層。下層為原地粉砂土厚550mm,剔除土內樹根、蘆葦、碎石後壓實,上層采用厚200mm卵礫石,作為防衝保護層。

    3.3岸坡防滲設計

    湖區周邊50.0m高程以上岸坡大部分采用膨潤土防水墊防滲,部分坡度較大的岸坡仍采用複合土工膜防滲。

    3.3.1岸坡複合土工膜防滲設計。

    (1)支持層:按設計完成的岸坡標準斷麵。

    (2)排水排氣層:不設排水排氣層,由複合土工膜下層的無紡布兼作排水層。在整平壓實後的岸坡上每隔30m左右挖出150×150mm的溝槽,內敷100mm塑料盲溝,再用粗沙將縫隙填實。盲溝與湖底盲溝相連,向上延伸至51.5m高程,在用塑料套管穿過岸坡擋土牆後,插入到設置在岸邊的排氣井中。排氣井為磚砌方形井,井口設井蓋。

    (3)防滲層:采用前述兩布一膜型複合土工膜,PE膜厚0.5mm、上層為300g/m2無防布,下層為300 g/m2無紡布。

    (4)保護層:采用厚0.5~1.5m砂礫料,緊靠複合土工膜處用細沙,砂礫石壓實控製相對密度0.6~0.65。另為增加岸坡防滲結構穩定性,岸坡支持層每1m高設置深度為300mm不規則淺溝(見圖2)。

    3.3.2岸坡膨潤土防水墊防滲層設計。

    (1)支持層:岸坡壓實平整至設計要求坡度,作為膨潤土防水墊的支持層。

    (2)防滲層:鋪設膨潤土防水墊,膨潤土防水墊選型見材料技術要求。

    (3)保護層:膨潤土防水墊上鋪設保護層。保護層由兩層構成,下保護層為原地粉粘土,厚300mm,壓實度控製不低於0.9;上保護層采用砂礫土,厚度為200mm,平整壓實。保護層上如有綠化要求,可在砂礫土上覆蓋綠化客土。(見圖3)

    3.3.3岸坡複合土工膜與膨潤土防水墊搭接設計。

    岸坡50.0m高程處複合土工膜與膨潤土防水墊連接采用搭接方式,即在坡腳處開挖一(500×500)mm、1:1坡度的淺溝,膨潤土防水墊鋪設在複合土工膜之上。溝中砌築與保護層同高的混凝土或漿砌石梁填壓(見圖4)。    3.4局部強透水區處理。

    據地質資料和調查反映,庫區及左岸局部地塊存在強透水區,汛期河道滿槽時在該處水麵出現旋渦等現象,說明有塌坑、漏水通道存在,防治方法是在施工中仔細判別。對發現這種強透水區,采取適當擴大範圍、用挖除換砂回填的方法,並在回填前在坑底鋪設無紡布,防止細顆粒被帶走。

    3.5防滲材料與溢洪道等混凝土建築物連接設計。

    (1)複合土工膜與混凝土溢洪道建築物連接。

    采用將複合土工膜用專用膠粘貼在混凝土表麵的方法,並用鋁條錨固壓緊,再用水泥砂漿密封。

    (2)膨潤土防水墊與溢洪道建築物連接。

    膨潤土防水墊與混凝土構件采用搭接的方式,用廠家提供的膨潤土粘結材料將膨潤土防水墊粘結於混凝土構件表麵。

    4. 建設及運行情況

    (1)景觀湖工程自2006年2月開工建設,2006年4月底完成湖底及岸坡防滲工程,2007年11月竣工驗收,共計完成土石方工程:619.4萬m3,鋪設複合土工膜:113.8萬m2,膨潤土防水墊:11萬m2,埋設減壓閥1040台。

    (2)2006年5月5日,濟南市普降大雨,景觀湖一次進水至48m高程(水深約6m),經觀測湖底減壓閥及岸坡排氣井均正常工作。如觀測到岸坡排氣井能快速排氣,湖底一些減壓閥相應水麵出現不規則冒氣泡等情況等。

    (3)自2006年5月5日至2013年,景觀湖已運行7年多,湖水位一直處於48m高程以上,且水質良好。觀測資料表明,在不進行補水、不下泄湖水情況下,湖區水麵下降一般為10~20mm/d,峰值出現在春天達30mm/d(含周邊綠化用水損失),考慮湖麵蒸發量及膨潤土防水墊滲水量引發的損失,因此可認為景觀湖防滲工程設計及施工是比較成功的。景觀湖作為2009年全國園藝博覽會舉辦地,已成為濟南市新的景觀帶和風景區,將來也一定會取得更高的社會效益。

    5. 結論

    (1)與傳統的粘性土防滲相比,複合土工膜可以節省工程投資且施工方便;湖底減壓閥與岸坡排氣閥的設置有效地解決高水頭壓差下複合土工膜的頂托破壞。

    (2)濟南景觀湖采用土工膜與膨潤土防水墊聯合防滲技術的成功,能典型的說明采用土工膜與膨潤土防水墊聯合防滲完全是可行的、經濟合理的。土工膜與膨潤土防水墊聯合防滲、湖底加設減壓閥,此項技術為本工程首次使用,具有較好的推廣前景。

    參考文獻

    [1]國家質量技術監督局、中華人民共和國建設部.土工合成材料應用技術規範[Z]. 1999-01-01.

    [2]中華人民共和國水利部. 水利水電工程土工合成材料應用技術規範[Z]. 1998-11-01.

    [3]中華人民共和國建設部. 鈉基膨潤土防水毯[Z].2007-03-01.

    []1006-7619(2013)08-05-693

    [作者簡介] 郭鳳春(1980.01.18-),女,職稱:工程師,工作單位:山東黃河河務局。 

 

 

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