膨润土防水毯在河道整治中的应用.doc

膨润土防水毯在河道整治中的应用 【摘 要】沱河生态环境修复工程是河北省的重点工程，在工程中河道防渗处理是关系工程成败的关键。粘土和钠基膨润土防渗毯相结合的综合防渗措施在河道防渗处理中的成功应用，在今后北方湿陷性沙性河道生态修复工作中值得借鉴推广。 【关键词】河道；沙坑；防渗；设计 1. 工程概况 1.1 滹沱河是子牙河流域两大水系之一， 上游已建有岗南、黄壁庄两座大（一）型水库和张河湾、 郭庄等 11 座中型水库工程。滹沱河自黄壁庄水库以下流经石家庄市区北部，滹沱河河床以中细砂为主，渗透性较强。由于上游由岗南、黄壁庄水库控制，供水全部通过渠道、管道直接输至相应用户，平时没有生态基流，加上近年来水资源量的减少，滹沱河以下区间基本形不成有效径流，因此滹沱河全年几乎都是干涸状态。滹沱河生态环境修复工程位于河心岛周围，上起南水北调倒虹吸，下至第一橡胶坝，主要包括：护坎（岸）、河道整治与防渗防冲工程、河心岛西给水闸、小青河临时退水口门等，形成水面250万m2，蓄水深1.2～2.3m。 1.2 滹沱河石家庄市区段沙坑现状特点。 滹沱河生态环境修复一期工程中沙坑面积大，总面积达 142 万 m2的沙坑区，沙坑内不同程度的回填有大量的建筑垃圾，造成沙坑底坑洼不平。沙坑深度大，沙坑平均深度在20米以上，最大深度达到30多米。沙坑比较集中，项目区主要在中部和尾部两条沙坑带，坑宽500多米长度。 1.3 工程实施的特点与难点。 滹沱河生态环境修复一期工程， 河槽整治中河心岛段护坎与京珠高速段护坎施工， 大多采用较为传统的成熟技术和工艺。但在河道防渗工程中， 总面积达 142万m2的沙坑区，回填建筑渣土和沙土，虽经过强夯和灌水水压措施，但回填材料湿陷性和自身的不密实性造成多年沉降量大。 2. 沙坑沉陷区防渗设计要点 沙坑区防渗区要求防渗材料具有以下特点：防渗功能好、对地形及沉降变形适应性强、自愈能力强 ， 容易修复等特点。 3. 沙坑防渗材料的选择 人工防渗措施一般包括: 混凝土防渗：这种防渗措施比较适用于水体规则、水面区域面积较小的人工湖工程混凝土防渗主要型式可分为现浇混凝土和混凝土预制块拼装，使用年限一般可达30～50年。混凝土防渗的优点是防渗防冲性较好，耐久性较强，但大范围应用的缺点是工程造价高。 粘性土防渗：粘性土防渗属于传统的防渗方法，对于有优质粘性土的地区具有投资省、工艺简便的特点，并且有利于生态的交换，使用年限一般为25年左右。粘土防渗所需的厚度较大，因而总工程量大，因此较适宜能就地取材的情况。滹沱河沿岸地区土源较为缺乏，南水北调石家庄市区段的弃土将大量用于筑堤、景观建设，因此获取满足防渗的优质粘土的成本较高。 土工膜防渗：土工膜防渗具有渗透系数小、施工简便、工程造价低的特点，在上世纪九十年代前曾广泛用于水利工程防渗。由于土工膜属于非降解材料，将完全隔断水力联系，属生态不友好型防渗措施，在近年来的河湖水面防渗应用中越来越少。另一方面，一旦土工膜的连接不牢或施工过程中形成破损，防渗效果也难以保证。 膨润土防水毯（gcl）防渗：膨润防水毯是一种土工合成材料，由高膨胀性的钠基膨润土填充在特制的复合土工布和无纺布之间，近年来广泛用于人工湖泊水景、垃圾填埋场等防渗工程中。防水毯是用针刺法制成的膨润土防渗垫，形成许多小的纤维空间，遇水时在垫内形成均匀高密度的胶状防水层，有效的防止水的渗漏。gcl的防渗性能介于粘土防渗和高分子材料（土工膜）之间。gcl使用钠基膨润土，遇水时吸附自身重量五倍的水，体积膨胀到原来的15～17倍以上，将钠基膨润土锁在两层土工合成材料中间，起保护和加固的作用，使gcl具有一定的整体抗剪强度。gcl防渗的特点是： 3.1 密实性：钠基膨润土在水压状态下形成高密度横隔膜，厚度3mm时，它的透水性为8×10-9cm/s以下，既满足了防渗要求，又具有微渗性。 3.2 持久性：因为钠基膨润土系天然无机材料，即使经过很长时间或周围环境发生变化，也不会发生老化或腐蚀现象，因此防水性能持久。 3.3 柔软性：gcl可随不同地形、不同基础进行变形，与其他防渗材料相比抗不均匀沉降和抗张应变能力强。 3.4 施工简便：与其他防水材料比较，gcl施工相对比较简单，不需要加热和粘贴。只需用膨润土粉末和钉子、垫圈等进行连接和固定。 3.5 适应性强：gcl在寒冷气候条件下也不会脆断，可耐零下32度寒冷气温；在高温受热干缩复水后裂缝可自动完备合。 3.6 自我修复性：由于膨润土遇水膨胀的特点，对于直径小于2mm的植物根系穿刺后可自我修复。 3.7 绿色环保性：膨润土为天然无机材料，对人体无害无毒，对环境没有特别的影响，具有良好的环保性能。 滹沱河河道防渗工程具有工程范围大、地形条件复杂的特点。部分河段原有的采砂坑深度达10m以上，回填材料除河床沙外