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土工材料在大壩防滲、導滲中的應用

土工組成資料是一種新式的建築資料,因為其具有質量輕、施工簡易、運送便利、料源豐厚等長處,自麵世以來,開展十分敏捷,尤其是近二三十年在全世界範圍內得到敏捷的開展和廣泛的運用,獲得了傑出的經濟、社會和環境效益。
  土工組成資料分為四類:土工織物、
土工膜、土工複合資料和土工特種資料,其原資料首要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各種高分子聚合物。近幾年,在水利工程中運用較廣泛的是土工織物、土工膜價格、土工複合資料。土工織物分為有紡土工織物和無紡土工織物兩品種型,其間,針刺無紡土工織物,具有孔隙率高、浸透性大、排水功用較好的特色,在大壩工程中常作為排水反濾設備廣泛運用。土工膜防滲功用較好,筆直浸透係數小於1×10-11cm/s,價格便宜,但其CBR頂破強度較低,關於防滲要求較高的工程部位不宜運用,一般常用於壩基筆直防滲。土工複合資料是將兩種或兩種以上的土工組成資料組合在一起的產品,品種繁多,功用各異,其間複合土工膜具有防滲和排水兩層作用,在大壩工程中運用較廣泛。
  近幾年,土工組成資料的出產廠家越來越多,出產規模愈來愈大、品種繁多,質量基本上都能夠到達國家標準;其次,對土工組成資料的研討也日益深化,擬定的許多國家標準或標準,為該資料的推行供給了技能依據,土工組成資料的研討、出產、規劃逐漸走向了老練。下麵扼要論述土工組成資料在新建堆石壩及病險庫加固中所獲得的成功經曆,以饗讀者。
  1、複合土工膜在堆石壩的運用
  博斯塘水庫坐落新疆木壘縣境內。該水庫為山區攔河水庫,屬小(Ⅰ)型水庫,壩型為複合土工膜防滲堆石壩,壩軸線長186m,最大壩高37m,壩頂寬5m,前壩坡1:1.65,後壩坡1:1.45、1:1.55兩級。壩址兩岸基岩暴露,岩性為安山岩,較堅固,抗風化才能強,部分階地上稀有米厚的坡積物。河槽礫卵石層厚12~14m,下部為安山岩。溢洪道坐落右壩肩山脊埡口處,為正槽開敞式,均在岩體內開挖。築壩資料大部分選用溢洪道爆炸開挖出的安山岩岩渣,不行部分選用河槽砂礫石料。壩基選用人工澆築混凝土防滲牆防滲,施工辦法為大開挖。
  壩體前壩坡的複合土工膜與壩基混凝土防滲牆及兩壩肩混凝土趾板錨固在一起,一起構成前壩麵的防滲體係。壩體為透水性很強的爆炸料組成,浸透係數一般大於在1×10-3cm/s,能夠敏捷下降壩體內的滋潤線高度,利於壩體的抗滑安穩安全。
  前壩坡麵由下而上首要由無砂混凝土(下墊層)、複合土工膜、苯板(上墊層)、混凝土板護坡構成。下墊層選用透水性較強的無砂混凝土,最小厚度8cm;上墊層選用保溫功用及平坦度較好的苯板,厚度2cm;苯板上部為邊長0.60m、厚10cm的六邊形鋼筋混凝土模框,框內現澆C20素混凝土,模框之間幹靠,有利於壩麵排水。
  因而,該壩體防滲作用的好壞關鍵是複合土工膜本身的防滲作用及其與周邊銜接的牢靠性。
  複合土工膜本身的防滲作用首要取決於土工膜廠家的物理力學目標及接縫的質量。依據接受的水壓力和下墊層,經核算,複合土工膜選用兩布一膜(300g/m2/PE0.5/250g/m2),其物理力學目標為:抗拉強度19KN/m,延伸率53.6%,CBR頂破強度3.41KN,筆直浸透係數4.76×10-13cm/s,幅寬4.0m.施工中,一般都要對工廠內出產的土工膜進行拚接,接縫的質量好壞直接影響土工膜的防滲功用和抗拉強度,因而,有必要嚴厲依照技能規程進行施工。
  土工膜鋪設前先進行下墊層無砂混凝土的施工,然後將卷成捆的土工膜沿壩坡由下而上縱向鋪放,鋪設應平順,鬆緊適度,予留大約1.5%的餘幅,以免受拉損壞。土工膜打開平坦後即可進行拚接。拚接一般選用熱熔焊法,該辦法焊縫的抗拉強度較高,質量較好。焊接選用自走式熱熔雙縫焊機,依據膜材品種、厚度和室外氣溫挑選適宜的焊接溫度及行走速度,先在現場選用小塊土工膜進行試拚接,待焊接質量安穩後再進行實踐焊接操作。熱熔焊法焊縫方式為直縫雙道,每道寬度1cm,距離1cm,焊縫處土工膜搭接寬度約10cm.
  土工膜廠家焊接完結後,有必要進行接縫檢測。一般先進行目測,調查有無漏接,接縫是否有燙損、褶皺,是否拚接均勻等,目測合格後選用真空法或充氣法進行終究質量檢測及鑒定。(1)真空法:首要設備有吸盤、真空泵和真空計。檢測時將待測部位刷淨,塗番筧水,放上吸盤,壓緊,抽真空至負壓0.02Mpa~0.03Mpa,封閉氣泵。靜觀約30s,調查吸盤頂部通明罩內有無番筧水泡發作和真空度有無下降,如有,標明漏氣,應予彌補。(2)充氣法:將焊縫之間的空腔兩頭封死,刺進氣針,充氣至0.05Mpa~0.20Mpa(視膜厚挑選),靜觀0.5min,調查壓力表,如氣壓不下降,標明不漏,接縫合格,不然應進行修補。其次,還需進行土工膜的抽樣測驗。約1000m2取一試樣,作拉伸強度實驗,要求焊縫強度不低於母材的80%,且試樣開裂不得在接縫處,不然接縫質量不合格。土工膜外表的無紡布可選用手提縫紉機縫合,以維護土工膜。關於質量不合格的焊縫可選用塑料焊槍或電烙鐵從頭補焊。
  複合土工膜周邊銜接的牢靠性,首要是指複合土工膜與壩基混凝土防滲牆、壩肩混凝土趾板及防浪牆的銜接。混凝土防滲牆底部及兩壩肩趾板與基岩麵接合麵均需進行水泥灌漿,避免防滲牆底部或趾板與基岩麵接合麵處滲水,灌漿結束後,進行壓水實驗,合格後才幹進行下一道工序。複合土工膜與防滲牆、趾板及防浪牆聯合選用扁鐵和脹大螺拴錨固銜接,為了確保複合土工膜價格具有必定彈性才能,周邊均設彈性節。
  施工時因為土工膜在壩麵上易於滑動,因而,在無砂混凝土外表每隔5m,刷熱瀝青兩道,麵積約0.5m2,將複合土工膜粘結在上麵,這樣,既不阻礙膜後無紡布的透水性又增大了膜的抗滑才能,收到了很好的作用。
  該工程1998竣工開端蓄水,通過近6年的運轉,壩頂最大沉降變形6cm,壩後地上枯燥,無滲流溢出,壩後坡測壓管內滋潤線低於河槽砂礫石層外表3m左右,到達了規劃預期作用,複合土工膜防滲作用顯著,工程獲得了成功。
  2、土工組成資料在病險庫加固中的運用
  近幾年,全國各地的病險水庫因為年久失修,管湧或許潰壩的事端時有發作,造成了巨大的經濟損失。病險庫數量多,施工條件雜亂,工期短,將質量輕、運送便利、施工簡易的土工組成資料正確推行運用到病險庫加固傍邊,具有深遠含義。
  白土坑水庫坐落新疆瑪納斯縣境內,為中型平原水庫,始建於1962年。壩軸線長7.0km,壩型為均質土壩,最大壩高7.00m,上遊壩坡1:2,選用小型砼板護坡,下流壩坡1:1.5~1:2.0不等,壩頂寬度2~4m,壩後無濾塘壩腳。壩體填築質量較差,幹密度值均勻僅為1.43g/cm3,浸透係數6.4×10-4cm/s,長時刻處於軟塑狀況,壩體內滋潤線高,壩體滲水嚴峻,壩後構成大片沼地濕地,後壩坡腳有發作管湧或流土的浸透損壞風險,大壩上下流壩坡抗滑安穩核算均不滿意標準要求。大壩壩基未做任何處理,壩基2~4m以上為粉砂與粉土層,浸透係數較大0.79×10-4cm/s,以下土體結構性較好,浸透係數在1.27×10-5~6.48×10-6cm/s,為較好的隔水層。該水庫多年來,一向低水位運轉,達不到原規劃標準。2001年大壩安全鑒定為三類壩,屬病險庫,需進行除險加固。
  鑒於該水庫壩型為均質土壩,且為老壩體加固,因而在前壩坡上鋪設複合土工膜進行防滲,該辦法簡單易行、施工速度快、能夠有用下降壩體內的滋潤線高度,增大壩體內的枯燥區,進步土體內摩擦角,然後進步壩體的抗滑安穩安全性。壩基進行筆直鋪塑,塑膜與壩麵複合土工膜連為全體。後壩坡按1:2.25培厚,新老壩體間設褥墊式排水體。
  依據接受的水壓力和下墊層,經核算,前壩麵的複合土工膜選用兩布一膜(200g/m2/PE0.5/200g/m2),其物理力學目標為:抗拉強度18KN/m,延伸率56.4%,CBR頂破強度2.8KN,筆直浸透係數1.0×10-12cm/s,幅寬6.0m.先將已損壞或掉落的原砼護坡板用細石混凝土添補平坦,再鋪7.5cm厚細砂墊層,然後鋪複合土工膜,膜上鋪75cm厚的砂礫石防凍層,再澆築20cm的混凝土護坡板。複合土工膜上部折埋在壩頂鄰近,下部與筆直鋪塑膜焊接在一起。(圖4)複合土工膜的拚接辦法同前述。
  壩基筆直鋪塑是一種新的淺根底防滲技能,鋪塑深度可達8m左右,開溝寬度隻要20多厘米,是處理水庫淺層透水地基滲漏嚴峻及延伸滲徑減小壩後坡腳浸透比降的有用辦法。筆直鋪塑適用於粉土地基;關於粉砂地基施工中有必要做好泥漿固壁,施工速度要快,不然易塌壁。鋪塑塑膜選用厚0.3mmPE膜,規劃深度應深化粘土層內1.0m,鋪完塑的溝槽選用粘土漿充填。鋪塑機先將基土破開,然後將事前卷繞在鋼管上的塑膜筆直放入槽內,由鋪塑機牽引向前移動。鋼管上的塑膜竭盡前應予留1.5倍的槽深長度,將塑膜拿出溝槽,洗淨擦幹後用自走式熱熔雙縫焊機焊接。部分破損的塑膜補漏,可選用PVC膠合劑粘接,粘接寬度不小於15cm,春秋季固化時刻不少於12h,要求張貼結實、均勻、牢靠。塑膜槽口外漏段,應敷土加以維護,避免陽光直接照耀。壩基鋪塑塑膜上部要與前壩坡的防滲複合土工膜焊接,構成完好的防滲體,下降壩體內滋潤線,添加壩體安穩,到達除險意圖。
  該水庫原下流壩坡腳未設濾塘壩腳,鑒於後壩坡培厚,因而,在新老壩體間設壩體內褥墊式排水體。選用分量輕、鋪設便利、造價低的無紡布替代反濾料,無紡布上部壓天然級配的砂礫石料(含泥量<8%)。無紡布的挑選對反濾作用有很大的影響,應依照保土性、透水性、防堵性三個準則進行規劃選型,詳見《水利水電工程土工組成資料運用技能標準》,依據核算結果,挑選400g/m2的針刺無紡布。無紡布的接縫選用搭接方式,搭接寬度不小於10cm.
  白土坑水庫2001年末除險加固悉數竣工,通過兩年的運轉調查,防滲作用較顯著,壩後積水或沼地消失,地下水位下降至1.5m以下,水庫到達了規劃要求,獲得了巨大的經濟效益和社會效益。
  3、土工組成資料在施工中應留意的問題
  (1)運送、儲存中不得沾汙、雨淋、破損,遠離火源,周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質,不得長時刻曝曬和直立。
  (2)資料出場時,應進行抽檢。施工時應有專人隨時檢查清基、資料鋪放方向、資料的接縫或搭接、資料與結構物的銜接,每完結一道工序應按規劃要求及時檢驗,合格後,方可進行下道工序。
  (3)施工場所應平坦潔淨,避免損壞土工膜;鋪設應平順,鬆緊適度。不平地、軟土上和水下鋪設搭接寬度應適當增大。
  (4)鋪設人員不得穿硬底鞋操作。
  (5)盡量選用寬幅,使膜在施工時接縫最少;每卷資料的分量不宜超越1t;膜與膜相連時,應選用同種土工膜。高壩應筆直於壩軸線鋪膜,低壩應平行於壩軸線鋪膜,以削減拚接量;接縫應盡量與最大拉力方向平行。
  (6)筆直鋪塑應嚴厲依照工藝要求進行施工,PE塑膜施放速度應敏捷,避免槽孔崩塌,影響鋪塑作用。
  4、結語
  複合土工膜防滲堆石壩在新疆尚屬首例,它的成功運用,為堆石壩防滲規劃供給了新思路。其次複合土工膜及無紡布在病險庫加固中所獲得的可喜成果,也為病險庫加固規劃積累了豐厚的經曆。往後水利工程建設中應予很多推行運用土工組成資料並加強檢測和運用的研討。

防滲土工膜.jpg

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