复合土工膜在混凝土预制板渠道防渗中的应用.pdf

第 4 7卷第 2期 2 0 1 1年 2月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 Ga n s u W a t e r Co n s e r v a nc y a n d Hyd r o po we r Te c hn o l o g y Vo 1 4 7 No2 F e b 2 0 1 1 设计与研究 复合土工膜在混凝土预制板渠道防渗中的应用 张 明 炎 ( 皋兰县西岔电灌工程水利 管理局 ， 甘肃 皋兰7 3 0 2 0 0 ) 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 ， 认为周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： T V 2 2 3 _； 文献标识码 ： B 文章 编号： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 0 ) 0 8 0 0 5 0 0 2 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 1 0 0 1 2 0 0 ， 海拔 l 4 7 5 2 0 3 4 m， 年平均气温 7 1， 最高 气温 3 6 7， 最低气温零下 2 5， 年 日照时数 2 5 8 7 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 m 左右 ， 压实后干容重达到 1 5 5 c m 以上。 工程始 建 于 1 9 7 0年 ， 1 9 8 9年 竣工 。建成 千渠 3条 ， 长 8 6 8 6 k m， 其中混凝土预制板渠道 4 7 4 2 k m， 占5 4 6 ； 支渠 2 9条 ，长 1 8 0 9 k m，其 中混凝土预制板渠道 8 9 1 k m， 占 4 9 2 5 ， 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。 2 0 0 6年冬灌因停水较迟， 2 0 0 7年春季仅干渠混 凝土预制板渠道冻胀滑坡一项多达 1 2 3 k m。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3 0 0 g ， I n 2 产品为例 ) 如表 1 所列 表 1 膜 料主要技术指标 表 项 目 技术指标 单位 面积质量， g m 幅宽偏差 断裂强度 k N m 断裂伸和率 撕破强度 k N C B R顶破强j j k N 剥离 强度 l 。 耐静水瓜 A t I 1 a 渗透系数 c i n 单价， 元 m 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 1 0 0 g l m ： 、 布 2 0 0 g m ： ， 即 3 0 0 g m 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 C 1 5 混凝土预制板 、 1 ： 6水泥砂浆过渡层 4 c m、 一布一膜土 工膜( 3 0 0 rC m。 ) 、 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 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 2 1 5 作者简介： 张明炎( 1 9 6 8 一 ) ， 男， 甘肃景泰人， 工程师， 主要从事灌溉管理与工程管理。 5 0 姗 舢鼢 第 2期 张明炎 ： 复合 土工膜在 混凝 土预制板渠道 防渗中的应 用 第 4 7 卷 图 1防渗层结构 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 2 0 e m 5 0(3 1 1 截水墙 ， 1 ： 2水泥砂浆 填塞 ，搭 接长度 一般 为 3 0 e m， 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2 0 0 8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 k m、 支渠 5 0 0 m。 经过 近 2 a的运行 ， 渠道水利用率 由5 6 8 提高到 6 6 ， 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 ， l 9 7 8 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， 1 9 8 0 3 水 利部科技 教育 司冰 利 工程土 工织物设 计指 南 M 北京 ： 水 利 电力 出版社 ， 1 9 9 3 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。 2 0 0 3 ， 4 5 ( 4) ： 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 ， 1 9 9 8 ( 上接 第 4 2页) 供水工程附属设施 包括分水井 、 检查井 、 入户阀门井 。 在 蓄水池旁设分水井 1 座，分别向玉石河社及杨家湾社分水。 输水管沿途设 4个检查井 ，玉石河社供水支管设 1 个检查 井。 检查井的主要作用是排沙、 冲孑 L 、 检修、 排气， 井内设闸阀 和排气 阀。供水方式实行引水人户 ， 在 每条支管上 4个人 户 阀门井 ， 从阀门井上接人户管， 入户管采用管径 p 2 5 i n l Y l 的 P E软塑料管 。 4结语 要使工程性价比最高， 就得从规划、 设计、 施工及管理多 方面不断探索优化方案才能实现。 首先在工程论证中充分考 虑 当地实 际 ， 对 现有水源进 行科学论证 选型 ； 其次优 化设计 方案和施工管理过程， 才能使工程方案经济合理。本工程经 过 3 a的运行， 通过和当地井水、 黄河取水工程相比， 具有明 显优势 ， 地下潜水截引工程水质好， 管理方便 ， 运行成本低 ， 水价低廉， 极受当地群众欢迎 ， 所以这一设计方案在同类地 方工程设计中值得推广。 参考文献 ： 1 G B 5 7 4 9 8 5 ， 生活饮水用水卫生标准 S 2 C E C S 8 2 ： 9 6 ， 农村给水设计规范 s 3 C E C S 1 7 ： 9 0 ， 埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程 s 4 C J 3 0 2 0 ， 生活饮水用水水 源水 质标准 S ( 上接第4 4页) 清楚干净 ， 并保持干燥， 涂料应充分搅拌均 匀 ，如党太稠 可略加 2 o o 溶剂 汽油稀释便于施 工。该涂 料 在一 1 O以上气温施工， 施工应在通风 良好的环境条件下进 行 ， 并注意避免明火。 涂料应分层、 分次涂刷， 每隔6 8 h涂一 次， 待涂层干后再进行下一次涂刷， 每次涂层厚度( 0 5 m i l l 。 4结语 电站已建成运行 5 a ， 桥 吊运行正常， 网架结构各杆件 和节点未发现松动、 歪斜、 扭 曲、 变形、 焊缝出现裂纹等现象。 电站主厂房屋顶选用空间钢网架结构形式，其投资经济、 施 工方便 、 吊装简捷 、 节省 工期 、 质量更易于控制 、 环保 ， 相对 于 钢筋混凝土梁板结构具有其独特的优势， 可在中小型水利工 程 中大力 推广应用。 参考文献 ： 1 梁 启智 ， 王仕统 ， 林道勤 钢结构 M 广 州 ： 华 南理工 大学 出版 社 。 1 9 9 6 2 S L 1 0 5 9 5 ， 水工金属结构防腐蚀规范I S 北京： 中国水利水电 出版社 ， 1 9 9 5 3 G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3 ， 钢结构设计规范 s 北京： 中国计划出版社 ， 2 0 0 3 4 S L 4 0 0 2 0 0 7 ，水利水电工程金属结构与机电设备安装安全技 术规程 s 北京 ： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 7 51