新型防渗材料钠基膨润土防水...三期工程（灵寿县）中的应用_周作娟.pdf

科 技 创 新科 技 创 新收稿日期：2022-01-26作者简介：周作娟，女，汉族，河北省水利工程局集团有限公司，工程师。摘要钠基膨润土防水毯（GCL）作为新型防渗材料在水利工程中得到广泛应用。它具有整体稳定性好，抗变形强度高，施工操作简便，生态环保和永久防渗等性能，在滹沱河生态修复施工应用中收到了良好的防渗效果。此文阐述防水毯的防渗机理和施工工艺，并对施工应用中注意事项给予特别介绍，为今后防水毯的使用技术起到指导作用。关键词滹沱河；生态修复；钠基膨润土防水毯（GCL）周作娟为了深入贯彻习近平生态文明思想，牢固树立“绿水青山就是金山银山”的发展理念，石家庄市委市政府认真贯彻省委省政府部署要求，对被誉为石家庄母亲河的滹沱河进行生态修复治理，提出要让“太阳照在滹沱河上”，充分发挥滹沱河河流带动效应，引领滹沱河沿线区域生态环境建设，推动产业融合发展，整合统筹沿线的经济社会发展，成为全省河流生态环境建设的示范。从2017 年开始至 2022 年结束，分 3 期历时 5年时间，对石家庄域内 205km 滹沱河进行了全面治理，“一河清澈碧水，两岸绿树花田”美丽景色成为市民观光休闲胜地。在工程建设中，由于滹沱河溪流区地基为强渗透砂性地基，为形成有效的溪流水面景观，必须采取人工防渗工程措施才能保证溪流区蓄水水面满足工程设计要求，从而达到水生态修复作用。钠基膨润土防水毯（GCL）作为新型防水材料在水利工程中得到广泛应用，它具有整体稳定性好，抗变形强度高，施工操作简便，永久防渗和生态环保等性能，在滹沱河水生态修复施工应用中发挥了关键性作用并收到了良好的防渗效果。1.工程概况滹沱河生态修复三期工程（灵寿县）工程范围为黄壁庄水库大坝东至灵寿县正定县界，主槽桩号范围0+0009+600，河道治理长度9.6km。本项目施工总投资6.29亿元，其中水利工程部分投资3.79亿元，园林绿化工程部分投资2.50亿元。水利工程部分主要完成主河槽疏浚9.6km,主槽防护10.72km,水生态治理6.6km,修建拦蓄建筑物5座，通过改造，提升滹沱河10年一遇防洪能力；园林绿化工程部分主要完成主槽外绿化带1264.95亩，主槽内绿化8333.55亩，生态区绿化531亩，修建滨河景观路26.6km,同时新建生态驿站、篮球场、足球场、网球场、儿童乐园等娱乐设施。水生态修复治理是整个水利工程的重要组成部分。主要是对整治段河道按照生态来水量及生态需求进行溪流水面水系建设。此标段溪流区建设自主桩号 3+600 开始至 9+600 结束,全长 6km。通过河道疏浚，溪流渠道开挖，使全线贯通，既保障生态补水通道畅通，又兼顾生态修复和景观效果。通过在溪流渠道上新建截水浅堰的拦蓄作用，新增建设蓄补水域面积 102 万，溪流宽度 70m420m，溪流槽深度0.6m3.1m。2.溪流区的防渗结构水生态修复工程均布设在主河槽行洪疏浚河底以下，不对行洪产生影新型防渗材料钠基膨润土防水毯新型防渗材料钠基膨润土防水毯（GCLGCL）在滹沱河生态修复三期工程在滹沱河生态修复三期工程（灵寿县灵寿县）中的应用中的应用表 1钠基膨润土防水毯（GCL）主要检测项目技术指标表序号12345678检测项目膨胀系数单位面积膨胀土质量抗伸强度抗静水压渗透性最大负荷下伸长率%剥离强度膨胀土耐久性技术指标24ml/2g5.0kg/m2600N/10cm0.4Mpa,1h无渗量510-11m/sec1040N/100mm20ml/2g图 1溪流区防渗结构示意图42科 技 创 新科 技 创 新响，蓄水边坎高程由最大可蓄水位加超高 0.5m 控制。溪流区护坡部分：坡比为 1 5，结构采用 0.2m 厚壤土垫层、钠基膨润土防水毯（GCL）、0.3m 厚壤土保护层、0.1m 厚砂砾料、0.4m 厚格宾石笼、0.3m 厚生态砂；溪流区河底部分，河底 10m 范围内：采用 0.2m 厚壤土垫层、钠基膨润土防水毯（GCL）、0.3m 厚壤土保护层、0.1m 厚砂砾料、0.3m 厚格宾石笼、0.3m 厚生态砂；溪流区河底10m范围之外部分：采用 0.2m厚壤土垫层、钠基膨润土防水毯（GCL）、0.3m 厚壤土保护层、0.1m 厚砂砾料、0.3m 厚河卵石、0.3m 厚生态砂。整个溪流区共使用钠基膨润土防水毯（GCL）72.75 万m2。溪流区的防渗结构图，见图 1。3.钠基膨润土防水毯（GCL）作用机理钠基膨润土防水毯（GCL）是一种新型土工合成材料，由相应的外加剂和经过级配的天然钠基膨润土颗粒混合成为原材料，经过针刺工艺及设备，把膨润土颗粒固定在塑料编织布和土工布之间而制成毯状防水卷材。膨润土防水毯既具有优异的防水（渗）性能，又具有土工材料的全部特性。钠基膨润土防水毯（GCL）选用的钠基粒子膨润土遇水时可膨胀到 24倍以上，使它形成均匀的黏性高并且滤失量低的胶体系统，在两层土工布外力（垫层、保护层以及防水毯内部纤维拉力等）限制作用下，使膨润土从无序变为有序的膨胀，持续吸水膨胀结果是让膨润土层自身达到密实，从而达到防渗效果。4.钠基膨润土防水毯（GCL）铺设施工工艺防水毯铺设应严格按照 钠基膨润土防水毯应用技术规程 施工。施工前应详细查看图纸，认真检查防水毯规格是否满足设计要求，防水毯外观是否有破损、污渍和水浸湿变潮失效现象的存在，不符合技术要求的防水毯严禁使用。4.1施工准备当垫层检验合格后，施工员根据图纸和现场摊铺面积，计算膨润土防水毯用量，然后用汽车吊将防水毯吊运至摊铺现场。对不规则的地块进行放样，用专用剪刀裁剪防水毯达到使用要求。另外备足膨润土粉，供防渗毯结合部位层与层之间搭接使用。4.2钠基膨润土防水毯（GCL）铺设铺设防渗毯采取人工平展摊开。黑色面土工布朝下，白色面无纺布朝上。由于防水毯卷材比较重，使用人力多，铺设时施工人员应听从统一指挥，匀速平展摊铺，避免褶皱、折叠和拱起。底面铺设时平行搭接，水流上游（西）的防水毯应压在下游（东）的防水毯上面，布面不可张拉过紧或褶皱，应适量放松并紧贴地面。4.3 钠基膨润土防水毯（GCL）铺设后的固定钠基膨润土防水毯（GCL）铺设采用顶部固定，溪流渠岸坡上铺设的防渗毯在边坎顶部通过压沿混凝土进行固定，并保证与河底、岸顶衔接牢固。与截渗浅堰下游连接部位，通过使用不锈钢压板和膨胀螺栓与消力池相连接。5.钠基膨润土防水毯（GCL）铺设施工注意事项防水毯铺设既是水生态修复工程中的关键部位单元工程，又是隐蔽单元工程。对整个工程质量发挥着关键性作用，施工中必须严把质量关口，确保每一个工序符合技术规程要求。5.1严把产品质量关钠基防渗毯材进场后，质检人员应当认真检验产品外观、幅宽尺寸是否符合质量要求，有无破损、严重皱褶等质量缺陷，查验产品合格证和检验报告。在现场监理人员见证下取样送检，经有相应资质的检测机构检验合格后才能使用。严禁没有复检或检验不合格的产品投入使用。钠基膨润土防水毯（GCL）主要检测项目技术指标表，见表1。5.2严把产品储存运输关钠基膨润土防水毯（GCL）的储存运输应防潮、防水、防强烈阳光爆晒。储存时地面应采取架空方法垫起，运输至现场的钠基膨润土防水毯（GCL）应在当日使用完，不能用完的，应按要求精心防护，避免被雨水淋湿。配套的辅助材料采取同样的保护措施。条件允许下尽可能室内保存辅助材料。5.3严把施工质量关工程技术部门要制定详细的作业指导书，施工前对作业人员进行严格培训并进行技术交底，培训合格后才能上岗。施工期间现场质控人员要严格监督，监理人员旁站监理，严格工序检验，不合格产品严禁进行下道工序施工，确保施工质量符合技术要求。5.4严把施工环境关防水毯施工必须保证干燥环境，严禁在潮湿、有水等环境下进行施工，否则，防水毯遇水失效。施工前应关注天气变化，遇有特殊雨水天气应及时停工，并用防水薄膜等防水材料苫盖。另外，施工时因有壤土垫层和保护层的土方作业，应加强扬尘大气环境污染控制，及时对施工道路洒水降尘。5.5严把铺设完成防水毯的保护关在进行相邻工程或下一道工序施工时，应对已完成工程的钠基膨润土防水毯（GCL）妥善保护，杜绝发生任何人为损坏。应尽量避免穿钉鞋和高跟鞋在钠基膨润土防水毯（GCL）上踩踏，在对钠基膨润土防水毯（GCL）壤土保护层运土摊铺时，机械车辆应采用进占法施工，机械车辆严禁直接碾压钠基膨润土防水毯（GCL）。5.6 严把钠基膨润土防水毯（GCL）的垫层和保护层的碾压质量关由防水毯作用机理可知，防水毯遇到水膨胀时必须受到垫层和保护层的挤压力和防水毯内部纤维拉力约束作用以后，才能形成致密的凝胶结构层，这样才能达到防渗效果。所以防水毯铺设前，原状土和壤土垫层必须分层碾压，原状土压实度应达到 0.93 以上，壤土垫层压实度要达到 0.85以上，表面应平整光滑，不能有凸出 2cm 以上的岩石和其他物体，也不能有明显空洞；防水毯铺设完成后，应及时摊铺壤土保护层并分层碾压，压实度也应符合质量标准，否则防水毯的防渗效果达不到技术要求。6.结语钠基膨润土防水毯（GCL）作为水利工程建设新型防渗材料在滹沱河生态修复三期工程（灵寿县）得到大面积的应用。工程于 2021年 6月 26日顺利通水，通水一年多来，采取钠基膨润土防水毯（GCL）防渗措施的中山岛北、岛南浅堰上游水面、中山浅堰上游等水面成功蓄水，溪流区水面全线贯通，没有发生渗漏现象，往日常年干枯断流的滹沱河重新焕发了生机。从应用情况来看，钠基膨润土防水毯（GCL）的防渗效果得到充分显现，整体稳定性好，抗变形强度高，施工操作简便，抗渗性能满足设计要求，达到了预期效果。稍有不足的是，在防渗毯摊铺作业中，由于防水毯单位面积重达 5.5kg/m2，单卷重量达 2余 t（幅宽 6m、长度 60m），人工摊铺劳动强度大，搭接宽度、平整性质量不易保证，如果能研制专用机械设备摊铺作业，施工质量和效率将会大大提高。43