天然鈉基膨潤土防水毯在人工湖(龍子湖)工程中的應(yīng)用

雷 松 謝長福

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

天然鈉基膨潤土防水毯在人工湖(龍子湖)工程中的應(yīng)用

雷 松 謝長福

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

天然鈉基膨潤土防水毯是一種新型的土工合成防水材料。本文詳細闡述了在人工湖(龍子湖)的湖體防滲中應(yīng)用天然鈉基膨潤土防水毯的情況，同時將防水毯防滲技術(shù)與傳統(tǒng)的防滲技術(shù)進行對比。實踐證明，天然鈉基膨潤土防水毯防滲技術(shù)比傳統(tǒng)的防滲技術(shù)具有更廣闊的應(yīng)用前景。

天然鈉基膨潤土防水毯;人工湖;傳統(tǒng)防滲技術(shù);對比

1 引 言

龍子湖工程位于河南鄭州市鄭東新區(qū)，是該區(qū)生態(tài)水系的重要組成部分，由人工開挖形成。龍子湖正常運用水位高程為82.0m，平均水深2.3m，最大水深3.5m，湖區(qū)水域面積約0.95km2，水體規(guī)模約220萬m3。整個湖體采用天然鈉基膨潤土防水毯進行防滲，由于龍子湖場區(qū)位于黃河南岸泛濫沖積平原上，總體上西北高東南低，地形平坦開闊，地面高程在82.4～85.6m之間。區(qū)內(nèi)地表被第四紀松散堆積物覆蓋，龍子湖湖區(qū)的地質(zhì)情況主要以壤土、砂壤土為主。

根據(jù)設(shè)計，當湖體開挖至設(shè)計高程后，為了保證湖體滿足設(shè)計防滲要求，需在開挖完成后的湖體表層鋪設(shè)一層天然鈉基膨潤土防水毯作為防水層。鋪設(shè)完成防水毯后在上面回填40cm砂壤土進行保護。

2 天然鈉基膨潤土防水毯

2.1 天然鈉基膨潤土防水毯材料簡介

天然鈉基膨潤土防水毯是一種新型環(huán)保復(fù)合防水防滲材料。它是將天然鈉基膨潤土粉碎后形成顆粒填

充在有紡?fù)凉げ己蜔o紡?fù)凉げ贾g，然后將上層的非織布纖維通過粉碎后的膨潤土顆粒，經(jīng)過特殊的工藝和設(shè)備，用針刺方法連結(jié)在下層的織布上復(fù)合而成。另外，根據(jù)每個工程的施工需要，還可以在防水毯上粘復(fù)一層HDPE膜(高密度聚乙烯薄膜)，以適應(yīng)特殊環(huán)境的鋪設(shè)，達到雙重防水、防滲效果。

天然鈉基膨潤土防水毯產(chǎn)品主要構(gòu)成:防水毯上層為無紡?fù)凉げ迹虚g為粉碎后的天然鈉基膨潤土顆粒，底層為塑料扁絲編織而成的土工布。詳見圖1。

圖1 天然鈉基膨潤土防水毯結(jié)構(gòu)

由于天然鈉基膨潤土具有高膨脹性(膨潤土粒子吸水后可膨脹自身體積的10～30倍)，所以當天然鈉基膨潤土防水毯遇水后，其中的鈉基膨潤土就會吸水膨脹，在一定擠壓力(來自基底、臨時保護層、回填土以及防水毯內(nèi)部纖維拉力等)作用下，其分子之間發(fā)生穿插排列，內(nèi)部空隙縮小，形成致密的凝膠結(jié)構(gòu)層，導(dǎo)致水分子無法透過，從而起到防水作用，其滲透系數(shù)可達5×10－11m/s。擠壓力越大，致密程度就越高，防水效果就越理想。

天然鈉基膨潤土吸水膨化后慢慢形成一層無機凝膠層，其穩(wěn)定持久，且能堵塞基土孔隙，形成穩(wěn)定的整體耐久復(fù)合防滲層。加上可節(jié)省挖、運、填、夯土方等的人力物力，性價比優(yōu)良。天然鈉基膨潤土不僅不含有毒成分，還含有各種生物所需的微量元素，對各種生物、生態(tài)有益無害，特別是對無處不在的微生物更不會造成不利影響，因此，可以說天然鈉基膨潤土是一個無污染的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

2.2 天然鈉基膨潤土防水毯防水機理

天然鈉基膨潤土具有很高的膨脹性(膨潤土顆粒吸水后可膨脹自身體積的10～30倍)，當天然鈉基膨潤土防水毯遇水后，其中的鈉基膨潤土吸水膨脹，在受到一定擠壓力(來自基底、臨時保護層、回填土以及防水毯內(nèi)部纖維拉力等)后，分子之間發(fā)生穿插排列，內(nèi)部空隙縮小，形成致密的凝膠結(jié)構(gòu)層，水分子無法透過，從而起到防水作用，其滲透系數(shù)可達5×10－11m/s。擠壓力越大，致密程度就越高，防水效果就越理想。

2.3 天然鈉基膨潤土防水毯適合的應(yīng)用領(lǐng)域

a.房屋建筑等地下工程:地下室、車庫、地下商場、人防工程、地下通道等地下建筑和地下結(jié)構(gòu)等防水防滲工程。

b.城市中的交通及市政工程:地鐵、隧道、市政公路、鐵路等各種地下防水工程。

c.生態(tài)環(huán)境保護工程:垃圾填埋場、污水處理場、沙漠治理、環(huán)境改造、人造景觀、生態(tài)園等防水防滲工程。

d.水利建設(shè)和水利生態(tài)景觀建設(shè)工程:河道、水庫、人工湖、濕地花園、灌溉渠道、水塘魚池、游泳池等防水防滲工程。

3 人工湖(龍子湖)天然鈉基膨潤土防水毯施工

人工湖(龍子湖)天然鈉基膨潤土防水毯按下列流程進行施工:湖底基底壓實平整→邊坡頂部開挖錨固溝→鋪設(shè)防水毯→固定→密封→檢查修補膨潤土→保護層回填土施工。

湖底及邊坡開挖驗收合格后，隨后進行地基壓實。碾壓機具采用振動碾。振動碾行走方向要垂直于湖岸線方向，相鄰作業(yè)面碾跡搭接寬度應(yīng)不小于0.5m。振動碾碾壓不到的部位輔以小型振動碾或蛙式打夯機夯實。當?shù)鼗膲簩嵍葷M足0.90時，便可進行防水毯鋪設(shè)。

地基壓實后，根據(jù)防水毯的施工要求，在湖體兩側(cè)的坡頂上進行防水毯的錨固溝開挖，錨固溝的開挖尺寸為40cm×40cm。

防水毯鋪設(shè)前必須做好以下準備工作:

a.進行防水毯鋪設(shè)的下料分析。

b.檢查已經(jīng)鋪設(shè)的天然鈉基膨潤土防水毯的外觀質(zhì)量，記錄并修補已發(fā)現(xiàn)的機械損傷和生產(chǎn)創(chuàng)傷、孔洞等缺陷。

c.鋪設(shè)天然鈉基膨潤土防水毯必須在無雨天氣下進行，施工時如遇下雨或下雪天，應(yīng)及時用塑料薄膜對已經(jīng)鋪設(shè)完畢但尚未回填保護層的防水毯進行遮蓋，防止提前水化。

d.施工時必須徹底清除直徑25mm以上的尖石和土塊，去除樹根、礫石、植物、施工碎片及其他有可能損害防水毯的異物，確保地基表面平滑。

e.鋪設(shè)防水毯的基面不得有積水，否則要進行排水作業(yè)。

f.在鋪設(shè)天然鈉基膨潤土防水毯之前，按設(shè)計要求進行基礎(chǔ)壓實。應(yīng)將地面所有的空鼓、裂縫填充完畢，并保證所有大于12mm的基面凸起物被鏟除或壓碎，基面夯實達到90%工作量后，路面上不能有車印或其他不規(guī)則印記。

g.天然鈉基膨潤土防水毯的鋪設(shè)應(yīng)沿水流方向順水搭接，按先坡岸(護岸)后底層的順序進行，即上游的防水毯搭接在下游的防水毯上。

h.鋪設(shè)天然鈉基膨潤土防水毯時盡量減少天然鈉基膨潤土防水毯在地基上的拖拉，以免引起天然鈉基膨潤土防水毯與地面接觸面的損壞。如有需要，可以在地面上加放一層臨時的土工織物，以減少鋪設(shè)過程中因摩擦引起天然鈉基膨潤土防水毯的損壞。

天然鈉基膨潤土防水毯的搭接方式是將兩塊膨潤土毯的邊緣重疊放置。搭接寬度(二層重疊處)縱向、橫向均為300mm以上。二層重疊間要均勻撒上膨潤土防水粉。防水毯搭接處鋪撒密封粉，且在搭接鋪設(shè)好后將搭接處掀開，再均勻鋪撒在防水毯末端150mm寬的帶行區(qū)域內(nèi)，膨潤土密封粉的用量約為0．4～0.6kg/m，并確保密封粉鋪撒均勻，不被破壞。如遇到有較大沉降的地質(zhì)條件，搭接寬度應(yīng)嚴格按設(shè)計控制在30cm以上，在上下幅之間撒上寬20cm、厚0.5cm左右的膨潤土顆粒;在特殊點可用膨潤土密封劑進行密封。應(yīng)保證接縫無褶皺，無雜土和其他材料，并要防止由設(shè)備鋪設(shè)時引起的分離。詳見圖2。

圖2 天然鈉基膨潤土防水毯搭接

如果天然鈉基膨潤土防水毯在鋪設(shè)工程中出現(xiàn)損壞(撕裂、刺穿或破洞等)，可以從一卷新的天然鈉基膨潤土防水毯上切割一塊“補丁”蓋在破損的地方進行修補。補丁大小應(yīng)大于破損缺口周圍30cm左右。鋪放“補丁”前應(yīng)在破損周圍撒一些膨潤土密封顆粒或膨潤土密封劑，補加一層防水毯后，四角用水泥釘固定，釘子周圍用密封劑覆蓋密封。

防水毯鋪設(shè)完畢后，應(yīng)該在當日完成鋪設(shè)砂壤土保護層，若當日不能完成保護層施工的，應(yīng)對防水毯進行覆蓋。砂壤土保護層的回填厚度為40cm，壓實度不小于0.90，且不能含有植物根莖、磚瓦垃圾等雜物。

4 天然鈉基膨潤土防水毯材料的創(chuàng)新點

4.1 與傳統(tǒng)的土工布及土工膜對比

a.天然鈉基膨潤土防水毯對鋪設(shè)場地及回填覆蓋土的要求比土工膜低，一般的基底經(jīng)壓實后都可滿足鋪設(shè)要求，降低鋪設(shè)成本，加快施工進度。

b.天然鈉基膨潤土防水毯屬柔性材料，能較好地適應(yīng)不均勻沉降，可以適應(yīng)復(fù)雜的施工現(xiàn)場。

c.天然鈉基膨潤土防水毯上下兩層為有紡及無紡織土工布，與土工膜相比，界面摩擦系數(shù)大。

d.天然鈉基膨潤土防水毯鋪設(shè)時，材料可任意切割，采用自然搭接方法，無需專業(yè)設(shè)備及專業(yè)人員。

e.與土工膜相比，連接安裝方便，尤其是在管道、貫通及建筑物周邊等特殊界面的結(jié)合部位，施工更便利，接縫處的密封性更有保障。

f.天然鈉基膨潤土防水毯具有獨特的自我修復(fù)功能，同時有外裹織物的保護，與土工膜相比，它不容易被異物刺穿而破壞防水體系導(dǎo)致防水失效，安全保障性能更高。

g.天然鈉基膨潤土防水毯的抗?jié)B體為鈉基膨潤土，是天然的無機材料，與土工膜相比，它不會老化，也

不會因干濕和凍融反復(fù)循環(huán)而降低防滲效果，具有永久防水性能。

h.天然鈉基膨潤土防水毯屬于環(huán)保型材料，施工時，不會產(chǎn)生任何污染，同時不會完全隔斷防滲體上下水力的聯(lián)系，可以保持與周邊生態(tài)環(huán)境的交流。

4.2 與黏土墊層對比

a.天然鈉基膨潤土防水毯雙面為高強土工織物，與黏土墊層相比，具有較高的抗拉和抗剪強度，能較好地適應(yīng)不均勻沉降，適用于施工和地質(zhì)條件比較復(fù)雜的環(huán)境。

b.天然鈉基膨潤土防水毯具有極低的滲透系數(shù)(K＜10－11m/s)，相當于1m夯實的黏土墊層，在同等防滲效果下防水毯造價低廉，可以獨立施工和發(fā)揮作用，不依賴于當?shù)氐牟牧希黄茐纳鷳B(tài)環(huán)境。

c.天然鈉基膨潤土防水毯厚度只有5～6mm，與黏土墊層相比，在同等防滲效果下，天然鈉基膨潤土防水毯體積小、重量輕，施工簡捷，占用建筑結(jié)構(gòu)物的空間小，在增加建筑物的有效使用空間和容積率時，可提高施工效率，加快施工進程，縮短工期，節(jié)約成本。

4.3 與傳統(tǒng)的深攪樁、高噴灌漿、混凝土防滲墻等防

滲技術(shù)對比

深攪樁、高噴灌漿、混凝土防滲墻采用的是垂直防滲的方案，從施工的角度來看，其墻體整體性好，施工缺陷少，但工程投資大，工期較長，不利于地下水體交換。而防水毯防滲采用的是水平防滲，由于膨潤土是天然無機材料，不會發(fā)生老化反應(yīng)，防水性能持久，不會對環(huán)境造成任何不利影響，屬環(huán)保材料，且工程投資較小，工期較短。所以，與深攪樁、高噴灌漿、混凝土防滲墻相比，天然鈉基膨潤土具有更高的性價比。

5 幾點體會

a.龍子湖工程采用鋪設(shè)天然鈉基膨潤土防水毯施工技術(shù)進行湖底水平防滲，與采用傳統(tǒng)的混凝土防滲墻進行湖周垂直防滲相比，節(jié)省了大量建設(shè)資金。

b.從工期角度進行比較，采用鋪設(shè)天然鈉基膨潤土防水毯施工技術(shù)，大大縮短了工程建設(shè)工期。

c.天然鈉基膨潤土防水毯作為一種新型的防水材料，由于其獨有的材料優(yōu)越性，可以被廣泛應(yīng)用在地下建筑工程、市政交通工程、水利工程、環(huán)境工程上，隨著施工技術(shù)的不斷完善和成熟，天然鈉基膨潤土防水毯必然會在防滲領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。

［1］JG/T 193—2006鈉基天然鈉基膨潤土防水毯［S］．

［2］JC/T 2054—2011天然鈉基膨潤土防滲襯墊［S］．

Application of natural sodium base bentonite waterproof blanket in artificial lake(Longzi Lake)project

LEI Song，XIE Changfu
(Sinohydro Foundation Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 301700，China)

Natural sodium base bentonite waterproof blanket belongs to a novel geosynthetic waterproof material．In the paper，application condition of natural sodium base bentonite waterproof blanket in artificial lake(Longzi Lake)is expounded．Meanwhile，waterproof blanket anti-seepage technology is compared with traditional anti-seepage technology．Practice proves that natural sodium base bentonite waterproof blanket has wider application prospect than traditional antiseepage technology．

natural sodium base bentonite waterproof blanket;artificial lake;traditional anti-seepage technology;contrast

TV543+.8

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1005-4774(2015)06-0001-04