雷 松 謝長(zhǎng)福

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯在人工湖(龍子湖)工程中的應(yīng)用

雷 松 謝長(zhǎng)福

(中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700)

天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯是一種新型的土工合成防水材料。本文詳細(xì)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(rùn)土防水毯的情況，同時(shí)將防水毯防滲技術(shù)與傳統(tǒng)的防滲技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)踐證明，天然鈉基膨潤(rùn)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(rùn)土防水毯;人工湖;傳統(tǒng)防滲技術(shù);對(duì)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(yùn)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(gè)湖體采用天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯進(jìn)行防滲，由于龍子湖場(chǎng)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(jì)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(jì)，當(dāng)湖體開挖至設(shè)計(jì)高程后，為了保證湖體滿足設(shè)計(jì)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(rùn)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(jìn)行保護(hù)。

2 天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯

2.1 天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯材料簡(jiǎn)介

天然鈉基膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(gè)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(dá)到雙重防水、防滲效果。

天然鈉基膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)土防水毯結(jié)構(gòu)

由于天然鈉基膨潤(rùn)土具有高膨脹性(膨潤(rùn)土粒子吸水后可膨脹自身體積的10～30倍)，所以當(dāng)天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯遇水后，其中的鈉基膨潤(rùn)土就會(huì)吸水膨脹，在一定擠壓力(來自基底、臨時(shí)保護(hù)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(dá)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(rùn)土吸水膨化后慢慢形成一層無機(jī)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(yùn)、填、夯土方等的人力物力，性價(jià)比優(yōu)良。天然鈉基膨潤(rùn)土不僅不含有毒成分，還含有各種生物所需的微量元素，對(duì)各種生物、生態(tài)有益無害，特別是對(duì)無處不在的微生物更不會(huì)造成不利影響，因此，可以說天然鈉基膨潤(rùn)土是一個(gè)無污染的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

2.2 天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯防水機(jī)理

天然鈉基膨潤(rùn)土具有很高的膨脹性(膨潤(rùn)土顆粒吸水后可膨脹自身體積的10～30倍)，當(dāng)天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯遇水后，其中的鈉基膨潤(rùn)土吸水膨脹，在受到一定擠壓力(來自基底、臨時(shí)保護(hù)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(dá)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(rùn)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(kù)、地下商場(chǎng)、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(hù)工程:垃圾填埋場(chǎng)、污水處理場(chǎng)、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(kù)、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(rùn)土防水毯施工

人工湖(龍子湖)天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯按下列流程進(jìn)行施工:湖底基底壓實(shí)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(bǔ)膨潤(rùn)土→保護(hù)層回填土施工。

湖底及邊坡開挖驗(yàn)收合格后，隨后進(jìn)行地基壓實(shí)。碾壓機(jī)具采用振動(dòng)碾。振動(dòng)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(dòng)碾碾壓不到的部位輔以小型振動(dòng)碾或蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。當(dāng)?shù)鼗膲簩?shí)度滿足0.90時(shí)，便可進(jìn)行防水毯鋪設(shè)。

地基壓實(shí)后，根據(jù)防水毯的施工要求，在湖體兩側(cè)的坡頂上進(jìn)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(zhǔn)備工作:

a.進(jìn)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(rùn)土防水毯的外觀質(zhì)量，記錄并修補(bǔ)已發(fā)現(xiàn)的機(jī)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(rùn)土防水毯必須在無雨天氣下進(jìn)行，施工時(shí)如遇下雨或下雪天，應(yīng)及時(shí)用塑料薄膜對(duì)已經(jīng)鋪設(shè)完畢但尚未回填保護(hù)層的防水毯進(jìn)行遮蓋，防止提前水化。

d.施工時(shí)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(jìn)行排水作業(yè)。

f.在鋪設(shè)天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯之前，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行基礎(chǔ)壓實(shí)。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(shí)達(dá)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(rùn)土防水毯的鋪設(shè)應(yīng)沿水流方向順?biāo)罱樱聪绕掳?護(hù)岸)后底層的順序進(jìn)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(rùn)土防水毯時(shí)盡量減少天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯在地基上的拖拉，以免引起天然鈉基膨潤(rùn)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(shí)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(rùn)土防水毯的損壞。

天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯的搭接方式是將兩塊膨潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(yán)格按設(shè)計(jì)控制在30cm以上，在上下幅之間撒上寬20cm、厚0.5cm左右的膨潤(rùn)土顆粒;在特殊點(diǎn)可用膨潤(rùn)土密封劑進(jìn)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(shí)引起的分離。詳見圖2。

圖2 天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯搭接

如果天然鈉基膨潤(rùn)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(rùn)土防水毯上切割一塊“補(bǔ)丁”蓋在破損的地方進(jìn)行修補(bǔ)。補(bǔ)丁大小應(yīng)大于破損缺口周圍30cm左右。鋪放“補(bǔ)丁”前應(yīng)在破損周圍撒一些膨潤(rùn)土密封顆?；蚺驖?rùn)土密封劑，補(bǔ)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(dāng)日完成鋪設(shè)砂壤土保護(hù)層，若當(dāng)日不能完成保護(hù)層施工的，應(yīng)對(duì)防水毯進(jìn)行覆蓋。砂壤土保護(hù)層的回填厚度為40cm，壓實(shí)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(rùn)土防水毯材料的創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 與傳統(tǒng)的土工布及土工膜對(duì)比

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

b.天然鈉基膨潤(rùn)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(chǎng)。

c.天然鈉基膨潤(rùn)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(rùn)土防水毯鋪設(shè)時(shí)，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(rùn)土防水毯具有獨(dú)特的自我修復(fù)功能，同時(shí)有外裹織物的保護(hù)，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(rùn)土防水毯的抗?jié)B體為鈉基膨潤(rùn)土，是天然的無機(jī)材料，與土工膜相比，它不會(huì)老化，也

不會(huì)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(rùn)土防水毯屬于環(huán)保型材料，施工時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生任何污染，同時(shí)不會(huì)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(duì)比

a.天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯雙面為高強(qiáng)土工織物，與黏土墊層相比，具有較高的抗拉和抗剪強(qiáng)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(rùn)土防水毯具有極低的滲透系數(shù)(K＜10－11m/s)，相當(dāng)于1m夯實(shí)的黏土墊層，在同等防滲效果下防水毯造價(jià)低廉，可以獨(dú)立施工和發(fā)揮作用，不依賴于當(dāng)?shù)氐牟牧希黄茐纳鷳B(tài)環(huán)境。

c.天然鈉基膨潤(rùn)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(rùn)土防水毯體積小、重量輕，施工簡(jiǎn)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(shí)，可提高施工效率，加快施工進(jìn)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(duì)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(zhǎng)，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(rùn)土是天然無機(jī)材料，不會(huì)發(fā)生老化反應(yīng)，防水性能持久，不會(huì)對(duì)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(rùn)土具有更高的性價(jià)比。

5 幾點(diǎn)體會(huì)

a.龍子湖工程采用鋪設(shè)天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯施工技術(shù)進(jìn)行湖底水平防滲，與采用傳統(tǒng)的混凝土防滲墻進(jìn)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(jìn)行比較，采用鋪設(shè)天然鈉基膨潤(rùn)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(rùn)土防水毯作為一種新型的防水材料，由于其獨(dú)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(rùn)土防水毯必然會(huì)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(rùn)土防水毯［S］．

［2］JC/T 2054—2011天然鈉基膨潤(rùn)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

A

1005-4774(2015)06-0001-04