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复合土工膜在混凝土预制板渠道防渗中的应用

摘要:为解决西电工程混凝土预制板渠道冻胀破坏问题,经反复论证,认为用混凝土刚性材料防渗,其造价高、工期 长,适应地基变形能力弱,安全性难以保证,而复合土工膜具有抗腐能力强、柔性效果好、价格低的优点。给出了复合 土工膜在混凝土预制板渠道中的防渗设计。 

关键词:复合土工膜;西电工程;复合土工膜防渗;应用  www.lftgcl.com 。

1 基本概况 皋兰县西岔电灌工程(简称西电工程)位于兰州市皋兰 县西北部,工程区由南向北地势逐渐升高,地面自然坡度 1/100~1/200,海拔 1 475~2 034m,年平均气温 7.1 ℃,最高 气温 36.7 ℃,最低气温零下 25 ℃,年日照时数 2 587 h,属 于典型的夏暖冬冷、昼夜温差大的西北内陆气候。灌区多为 灰钙土,渗透系数大,容易湿陷,原土干容重在 1.2~1.3 g/cm 左右,压实后干容重达到 1.55 g/cm 以上。 工程始建于 1970 年,1989 年竣工。建成干渠 3 条,长 86.86 km,其中混凝土预制板渠道 47.42 km,占 54.6%;支渠 29 条,长 180.9 km,其中混凝土预制板渠道 89.1 km,占 49.25%,且混凝土预制板衬砌多用塑料薄膜或沥青玻璃丝布 铺设,工程建成初期防渗效果明显。但是随着工程运行年限 的增加,混凝土预制板逐年老化及冻融循环,造成混凝土预 制板鼓胀、裂缝、隆起架空、滑踏、整体上抬等现象,致使水量 渗漏严重、渠床渠道滑坡;甚至,来年造成渠道大面积垮塌, 维修量加大。2006 年冬灌因停水较迟,2007 年春季仅干渠混 凝土预制板渠道冻胀滑坡一项多达 12.3 km。因此,的冻胀 破坏已成为老灌区混凝土预制板渠道的一大难题。

 2 膜料选择


 结合工程实际,根据防渗工程的环境条件,考虑各利膜 料的性能、单价、产品质量等因素,比选确定。塑料薄膜防渗 可以完全不透水,适应变形能力强,具有好的柔性、韧性和抗 拉性,施工方便,耐腐蚀性强,具有较好的抵抗细菌侵害和化 学作用的性质,不受酸、碱和土壤微生物的侵害,工程造价 低。但在施工中易被外力破坏,容易老化,寿命短。沥青玻璃 纤维布油毡(简称油毡),抗拉强度较塑料薄膜大,在施工中 不易为外力破坏,但遇水后易溶解,会使强度和耐久性降低。 复合土工膜是在涤轮土工布的表面复合上一层聚乙烯,采用 两次淋膜工艺,从根本上清除了薄膜上气孔、砂眼的形成,使 复合膜具有较高的防渗性能;且预留拼接边缘整齐,即方便 了施工,又提高了膜与膜接缝的质量;且网面采用网纹处理,增加了磨擦系数,满足了工程防渗要求;具有抗腐能力强、柔 性效果好的优点,且价格比较低。主要技术指标(以 300 g/m2 产品为例)如表 1 所列。

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从以上优劣比较和长远利益分析,采用复合土工膜适合 西电灌区基土冻胀性较大、昼夜温差大、地质及水文地质条 件差或标准较高的渠道防渗工程。 3 复合土工膜厚度确定 由于本工程属老灌区,用土工布仅为防渗材料,从经 济、适用、安全的角度出发,选用膜 100 g/m2 、布 200 g/m2 , 即 300 g/m2 的一布一膜土工布。 4 防渗层结构设计 拆除原有混凝土预制板,削坡、夯实整平,以符合设计平 整度和不刺破土工膜为要求,防渗层结构自上而下依次为 C15 混凝土预制板、1∶6 水泥砂浆过渡层 4 cm、一布一膜土 工膜(300 g/m2 )、原土翻夯,防渗层结构设计如图 1 所示。 在工程实际施工过程中,采用过渡层多种铺设的方法进 行对比试验,即采用现有的细红砂、1∶6 水泥干砂浆、1∶6 水泥 砂浆等。采用细红砂、1∶6 水泥干砂浆作过渡层,由于红砂、水

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泥干砂浆与混凝土预制板无粘结力,且由于自重作用向下移 动,容易造成过渡层上薄下厚;在勾缝时,过渡层无水分,容 易吸收砂浆的水分,造成水分过早流失,混凝土过早凝固,强 度降低。而采用 1∶6 水泥砂浆作过渡层,由于过渡层具有一 定的水分,过渡层与混凝土预制板有一定的粘结力,容易形 成一个整体,故采用 1∶6 水泥砂浆作过渡层。 5 复合土工膜施工 (1) 复合土工膜铺设。土工膜以卷材形式运往现场进行 设,首先清扫垫层表面,确保上面无尖锐物,铺设时,从上游 向下游铺设,上游土工膜的边压住下游的边,力求平顺,松紧 适度,在坡角及交角处土工膜铺设松驰,成凸头,以适应基础形变。前面铺膜,随后紧接着铺设混凝土预制板,以免土工膜 在阳光下暴露时间太长引起老化。 (2) 复合土工膜搭接。为确保土工膜粘合质量,采用开 挖 20 cm×50 cm 截水墙,1∶2 水泥砂浆填塞,搭接长度一般 为 30 cm,膜层应平整,层间要整洁,而且要上游一幅压下游 一幅,并使缝口吻合紧密。 6 结语 自 2008 年复合土工膜成功应用于混凝土预制板渠道防 渗后,西电灌区现已累计铺设干渠 6.5 km、支渠 500 m。经过 近 2 a 的运行,渠道水利用率由 56.8%提高到 66%,减少了 渠道渗漏损失,冻胀滑坡相应减少,逐年解决了混凝土预制 板渠道年年翻衬年年滑坡的现象,大大减少了人力、物力,节 约了资金投入。因此,从西电灌区实际运行中可以发现,在西 北寒冷地区采用复合土工膜作防渗材料,解决混凝土预制板 渠道冻胀滑坡问题是经济可行的,是值得推广应用的防渗处 理措施。


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