复合土工膜在混凝土预制板渠道防渗中的应用

作者:张明炎    文章来源:甘肃水利水电技术    点击数:2237    更新时间:2011/8/25

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;防渗;应用

中图分类号:TV223.4 文献标识码:B 文章编号:2095-0144201008-0050-02

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1/1001/200,海拔1 4752 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1.21.3 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。

1 膜料主要技术指标表

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、16 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、16 水泥干砂浆、16 水泥砂浆等。采用细红砂、16 水泥干砂浆作过渡层,由于红砂、水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16 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16 水泥砂浆作过渡层。

1 防渗层结构

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,12 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

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。

参考文献:

1陕西省水利科学研究所.渠道防渗[M. 北京:水利电力出版社,1978.

2全国渠库科技信息网.渠道防渗论文集[M.西安:三秦出版社,1980.

3水利部科技教育司.水利工程土工织物设计指南[M.北京:水利电力出版社,1993.

4季仁保,周福国.渠道防渗技术新进展[J. 中国农村水利水电,2003454):1-4.

5李安国,建功,曲强.渠道防渗工程技术[M.北京:中国水利电力出版社,1998.

作者简介:张明炎(1968-),男,甘肃景泰人,工程师,主要从事灌溉管理与工程管理。

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