经验分享!0.2mm厚聚氯乙烯土工膜的最佳应用方式!
土工膜是一种理想的防渗材料,其渗透系数通常比黏性土和混凝土的渗透系数小得多,只有10-11到10-12厘米/秒。土工膜具有较大的弹性和塑性变形能力,可以适应土体的适量变形。据国外资料显示,聚乙烯薄膜在大气中可使用15年,在埋在土中或水下可使用40至50年。我国早期的塑料膜防渗工程已经运行30年,而且仍保持完好。土工膜具有防渗效果好、耐老化、造价低、施工方便等优点,已经在渠道、堤防建设中广泛应用,取得了良好的预期效果。
根据相关经验,采用厚度为10cm的混凝土防渗渠道(每平方米造价约22元)时,平均渗漏量为21升/(每平方米·每天)。在混凝土层下覆盖聚氯乙烯土工膜(每平方米造价约28元)后,可将渗漏量减少95%。只需12年时间,通过节约的水量,即可抵消使用土工膜增加的成本。另外,使用混凝土作为膜层材料时,其厚度可减薄至5~8cm,从而节省建造费用。因此,在渗漏问题严重的西干渠中,采用铺设土工膜的混凝土保护层方案。西干渠是洪潮江水库灌区最大的干渠,设计流量为17.36立方米/秒,设计灌溉面积为1.42万公顷。西干渠柯江渡槽段(3+300~4+080)共有780米的填方渠段,由于基础处理不当,缺乏防渗设施,渗漏非常严重,渗水导致渠道两侧土地严重沼泽化。灌区节水改造项目将此段渠道进行三面光防渗。为了提高防渗效果,该段采用清理渠底后首先铺设土工膜,然后再浇筑8cmC15混凝土保护层的方案。两侧的护坡则采用现浇的10cmC15混凝土。施工时采用0.2mm厚的聚氯乙烯土工膜,清理干净的渠底土基作为支撑层,膜层铺设在中层作为防渗层,上面覆盖5cm厚的细沙作过渡层,最后浇筑8cmC15混凝土作为保护层。
彩木渡槽和柯江渡槽是总干渠和西干渠上的输水建筑物,建于20世纪60年代初。他们的进出口都是由素砼底板和浆砌砼构件边墙组成,表面上抹了一层灰泥。随着多年的运行,渡槽的底板和边墙出现了开裂,进出水口甚至分缝处也出现了严重的漏水问题。彩木渡槽的长度为111米,设计流量为23立方米每秒,漏水量为0.7立方米每秒;柯江渡槽的长度为59米,设计流量为17立方米每秒,漏水量为0.65立方米每秒。水流对渡槽两端的基础和周围的护坡造成多次冲刷险情。在20世纪80年代,两座渡槽都曾试图用高标号的砂浆或现浇混凝土来解决渗漏问题,但收效甚微。在2000年的灌区改造中,他们运用了0.5毫米厚的聚氯乙烯土工膜来防水,从而解决了多年来的渗漏难题。他们首先清理了渡槽进出口的底板和边墙,清除了旧砂浆抹面的松散部分,并在进水口和出水口处开挖了1米深的截水墙。截水墙伸入边墙2米,然后在底板和边墙上铺设了一层沥青油毡,其上铺一层土工膜和一层沥青油毡保护层,从而形成上下两层沥青油毡保护土工膜,防止渡槽被刺破。土工膜和沥青油毡铺设到截水墙,并牢固地连接到渡槽进出水口处,最后更换了各分缝处的止水胶。这样,从进口到出口形成了一个整体的防水结构,在面层上浇筑了12厘米厚的钢筋混凝土做保护层。在工程完工并运营5年来,两座渡槽的防水效果显著,没有一滴水漏出,达到了防水除险的目标。
在这个方案中,土工膜发挥了至关重要的作用,成功解决了以往使用混凝土、砂浆等材料无法阻止的渗漏问题,每年可实现节水2838万立方米。控制闸设计不当,加之超载冲刷作用,致使坝身发生严重损坏。为了修复滚水坝,当地政府和工程技术人员采取了多种有效措施,包括加固坝体填土、加装渗水排水管道,重新设计放水涵管控制闸等。经过艰苦努力,滚水坝修缮工作于2004年底全面完成,同时也提高了民众的环保意识和科技创新能力。
为了解决坝体漏水问题,一座2厘米的薄壳钢丝网管出现基础沉陷和接头脱节,导致填土渗水被带走,形成深达4米的大空洞,险情非常严重。解决方案是采用C15混凝土封堵原来的放水涵管,切断了漏水通道。然后挖开渗漏部位,在基础填土中进行振实,并使用厚度为0.2毫米的聚氯乙烯土工膜进行覆盖。最后,在表层填土60厘米后,压实形成保护层。这样可以延长渗透径,防止水从坝内管道外侧渗漏。工程建设完成后,该坝的渗漏量减少到3升/秒,说明防渗堵漏取得了成功。