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农业水利类防渗

浏览次数:16133     时间:2015-06-08 21:36:00
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在国外,高密度聚乙烯土工膜的应用可追溯到20世纪30年代,首先用于游泳池和农业灌溉渠道防渗,然后发展到土石坝、水闸及其他土建工程。至于将合成材料真正应用于土建工程,则是从20世纪50年代末期开始的。如今,用土工膜系统作为长期措施替代传统的衬砌法对大坝等水工建筑物进行防渗处理已被工程界广泛接受。土工膜我国的应用始于20世纪60年代中期,但直至20世纪90年代末期,土工膜才开始在农业水利工程中得以应用,在关系国家民生的几个大型重点工程(三峡工程、治黄工程、大型引黄平原水库工程)中,由于土工膜的重点应用,“农业水利防渗”开始在我国得以广泛的推广。

 
一、 需要注意的几个问题
1、 农业水利防渗工程需注意的几个问题
1.1 土工膜用于农业蓄水池、水利堤坝、水渠等农业工程,除了对土工膜的抗穿刺能力、渗透性、抗氧化性能等基本性能要求之外,土工膜  的延伸性能也是特别重要的;工膜需具备较高的延伸性,农业水利类防渗工程其工地地址多为山区、丘陵等特殊地带,需考虑到地基变化所带来的沉陷和变形。
1.2 选择土工膜时需选择适应该工程需求的材料厚度,原因:a.保证具备足够的不透水性和不透气性;b.有抵抗破坏的能力,如水利堤坝坝  坡或水渠渠道中可能出现的碎石和杂物对土工膜的划痕、划裂;经研究数据证明,对高密度聚乙烯土工膜而言,划痕深至全膜厚度的25%,屈服强度可降低30%,耐环境应力开裂减少10-20%;c.需充分考虑选用的土工膜厚度便于焊接施工;d.能适应地基沉陷等原因引起的变形,同时还需要考虑施工条件及偶然荷载等因素。e.水利水电工程土工合成材料应用技术规范(SL/T225 98)第5.3.2条规定:土石堤、坝防渗防渗膜厚度不应小于0.5mm,对于重要工程应适当加厚;对于次要工程,可以适当减薄,最小不得薄于0.3mm。
1.3 水库类工程的特殊性
绝大部分水库的土石坝高度较普通防渗工程而言是相当特别的,水电站水库土石坝高度通常情况下在20-80米不等,故在对土石坝防渗设计及选用防渗膜厚度时需考虑工程的实际情况。
1.4 农业水利工程中过滤层的设置
在农业水利类型防渗工程中为避免损伤防渗膜,应设置过渡层。一般情况下,水泥土、灰土、砂浆均可作为过渡层,它们具有一定的强度和整体性,造价较低,适用范围广,效果好;土和砂作过渡层尽管造价低廉,但在砌缝较多的情况下,往往会被水流冲走或掏空,导致保护层和防渗膜整体性破坏,或表面凸凹不平;因此应选用灰土、水泥土、砂浆作过渡层。如果采用土、砂料作过渡层,应采取防止淘刷措施。防渗膜膜下的过渡层材料应是透水材料,以排除透过防渗膜的水和地基内部的渗流水,避免膜下水压力顶托防渗膜;同时有利于解决冻害问题。过渡层主要保护防渗膜料不被损坏和膜料下部的积水顺利排除,所以厚度不需要太大。

二、 高密度聚乙烯防渗膜
1、 准备/确认工作
1.1 铺设防渗膜之前,水池、水渠及土坝等地表表土必须夯实整平,地表表土1寸内不得有树根、石块、瓦砾等尖锐物质存在;基底拐角处需处理圆滑,通常情况下,其圆弧半径不得小于500mm;地表表层需保持无积水无淤泥,因工地特殊原因(如地下水位较高)需提前做好地下水的导排工作,以免对HDPE防渗膜的焊接质量造成影响。业主及现场土建方需保证铺设HDPE防渗膜的地基稳固、坚硬,倾斜度不得有突然改变。
1.2 开挖锚固沟:用于固定防渗膜和保护层土工布的U型沟槽,一般尺寸为400mm×400mm,锚固沟的四角应略成圆形,以此避免防渗膜的过度弯曲(特别说明:该尺寸为建议最低标准,由于工程类型不同,土壤状况不同,材料厚度有别,气候状况及斜坡角度不同,该尺寸都有可能根据现场工地情况发生改变,切勿一概而论)。
1.3 施工现场需备有填塞或锚定之物,如沙袋等,可预防天气突然变化风势造成的防渗膜飞扬以带来的损坏。
1.4 焊接施工人员需根据工地现场的实际情况(水池/坝体、水渠面积或长度等)制定铺膜的方向、位置以及顺序,并编制成图,以便进行一下步工作。
2、 高密度聚乙烯土工膜之铺设
2.1 HDPE膜的铺设量应不超过一天或者一个工作日能焊接的量,铺设前需再次确认土工膜有无损坏等情况(我公司在产品出厂前经过严格质量把关,因运输途中造成的土工膜表面意外划痕或破损难免发生,故铺设前需再次确认土工膜的质量)。注意:降水期间不能铺设土工膜,气温过高或过低(低于0°C或高于40°C)、风速过大(大于30km/h)时,均应暂停施工并遮盖作业面。
2.2 铺设土工膜之前应根据前述1.4中编制的现场铺设图和土工膜实际尺寸进行计算并裁剪,需要注意的是:裁剪时需预留足够的伸缩量,锚固长度、搭接宽度和与建筑物基础衍接的足够尺寸。原则上,HDPE防渗膜预留的伸缩量不得少于铺设总面积的15%,锚固沟锚固的长度至少大于2米,水平地面两片防渗膜的搭接宽度必须达到110mm,坡面两片防渗膜的搭接宽度则至少在130mm。土工膜的铺设应尽量减少搭接缝,以减少焊缝,特别是交叉或者不规则几何形状的焊缝。
2.3 铺设防渗膜时应从最低部位开始向高位延伸,铺设至边坡顶部和底部时至少再延伸1.5m 以上。相邻两幅膜的纵向接头不应在一条水平线上,应相互错开1米以上;纵向接头应距离弯角处1.5米以上。斜坡过高时,采取自下而上分段固定,分段铺设。在上下两个锚固沟之间和坡角处应预留伸缩量,避免因自身重力作用或热胀冷缩引起土工膜悬空或拉裂。
2.4 HDPE防渗膜在铺设时,应紧贴地表表层,不得出现折叠、皱着或拱起的情况;在展开膜的过程中禁止强力拉扯防渗膜;若要与建筑物基础衔接,一定要将防渗膜展评不要出折,为后续封边提供良好的操作条件。
2.5 防渗膜的铺设不论是边坡还是底部,应平整、顺直,避免出现褶皱、波纹,以使两幅膜对正、搭齐。
3 、HDPE防渗膜之焊接
3.1 焊接前擦净土工膜面上的尘土,特别是两块材料搭焊处须处理干净,以免影响焊接质量。
3.2 焊接前先做小样,用双轨焊机对两块HDPE膜进行焊接试验。试焊接1m长的两块HDPE膜样品,并采用现场撕拉检验试样,焊缝不被撕拉破坏、母材被撕裂认为合格。
3.3 使用双轨热熔焊接机进行焊接,开机后仔细观察仪表显示的升温情况,使设备充分预热;向热熔焊接机中插入防渗膜时,速度要快迅速,且在焊接过程中焊接人员需密切注视焊缝的状况,及时调整焊接速度以确保焊接质量。
3.4 在坡度大于1:3的坡面上作业时,施工人员和辅助人员须在软梯上操作作业,且系好安全带。
4、 锚固沟回填
防渗膜铺设好之后用土覆盖回填时土体由于重力易于下滑,覆盖土有等厚度与变厚度之分, 故根据现场的实际情况做不同类型的处理。

三 、农业水利防渗工程的特殊情况——土工膜冻胀问题
在我国北方地区,细粒土壤中的水分在冬季负温条件下要结冰,使土壤体积膨胀,地面隆起土壤要冻胀,渠道容易发生冻胀破坏。尽管防渗膜为高弹性高分子化合物,具有延伸率大,抗渗透性 抗冻性强的特性,对地基冻胀或沉降,混凝土伸缩变形的适应能力强,但在渠道发生冻胀破坏的同时,也会使防渗膜发生破坏,造成渠道漏水,影响渠道的防渗效果。为避免防渗膜发生冻胀破坏,在工程应用中应注意以下几方面的问题:
1 选择土工膜时应选择通常使用颜色的黑色土工膜,因深色膜在同样的保护层下比浅色膜吸热量大,可以提高地温,利于防止土工膜发生冻胀破坏;
2 在土工膜下设置保温层,如聚氯乙烯泡沫塑料板、高分子保温卷材等,这样可以削减和消除渠基土冻胀。这种方法施工简易,效果明显;
3 换置渠床土壤。用砂砾石换置冻胀性强的渠床土壤,置换深度随土壤性质和地下水补给条件而异,一般应大于冻土深度的60%。这种方法对于渠道长、置换量大的渠道,其工程量大,投资也相应增加;
4 设置排水系统。规划渠道时,尽可能使渠底高出地下水位的距离不小于冻土层深度,并使渠线行经砂砾石等排水性能良好的地带,并远离灌水农田及其他水源;
5 提高渠基土的密度。用压实法或强夯法提高渠基土的密度,以削减和消除土基冻胀量。这是一种简单易行的措施,但要夯实的厚度必须达到冻土层深度。

四 、结束语
高密度聚乙烯土工膜大量运用于农业水利类防渗工程,有效防止了农业蓄水池、雨水收集池、水利堤坝、水渠等的渗漏问题,提供了农业用水的利用系数,所以在农业水利类工程中使用HDPE防渗膜,不仅对农业水利类工程起着至关重要的作用,也对缓解全球水资源匮乏问题发挥了举足轻重的作用。




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