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土工膜防渗体的优点与结构设计

文章出处:admin 人气:227发表时间:2020-01-07 07:43:45
导读:复合土工膜+粘土毯复合结构抗不均匀沉降能力强。用复合土工膜+粘土铺盖的组和防水层结构方式。复合土工膜与房屋建筑接头处密封性接入。防渗效果及可行性比较。方案1:水平防渗采

  土工膜防渗体的优点

 
  (1)土工膜渗透系数为10-11 cm/s,远小于粘土的渗透系数( 10-8 cm/s )和混凝土的渗透系数( 10-7 cm/s ),可满足普通的闸门室底板和上游被褥的连接部的渗透防止要求。
 
  (2)复合土工膜+粘土毯复合结构抗不均匀沉降能力强。一方面,粘土可以起到防渗作用;另一方面,作为垫层,可以保护复合土工膜不被碎石尖角刺穿,起到双重保险作用。同时,复合土工膜的伸长率超过300%,抗变形能力远高于粘土和混凝土。
 
  (3)复合土工膜+粘土毯防渗结构成本低。粘土可用闸址处基坑开挖砂土,复合土工膜综合单价大体上为 30 元/ m 2 ,比选用大量粘土和混泥土防水层建筑成本明显降低。
 
  (4)施工方便。复合土工膜广泛应用于抽水蓄能电站的堤坝和掩石坝。施工技术相对成熟,面罩焊接保证率高。使用粘土-复合土工膜防渗体施工时,复合土工膜工程量小,只在上下游的门基板的连接位置敷设的复合土工膜和混凝土的连接部分不设置缓冲层,可以简化土工膜的敷设技术。
 
  复合土工膜是由长丝土工布或短纤土工布与pE防渗土工膜经热复合型而成,兼具平行面泄水、有防水层的良好特点。复合土工膜分为一布一膜、两布一膜,宽度为4-7m,重量为200-3000 g平方米。该复合土工膜具有较高的拉伸强度、抗撕裂性、爆裂性等物理力学性能指标。该产品具有强度高、延展性好、变形模量大、耐酸碱、耐腐蚀、耐老化、抗渗性好等特点。常用于大坝、排水沟的防渗处理和垃圾场地的防污染处理。

 
 

  土工膜防渗体结构设计

 
  防水层体结构设计充分体现铺盖与闸结构层板接头处不均匀地基沉降对防水层结构的影响,选用复合土工膜+粘土铺盖的组和防水层结构方式。 复合土工膜可在铺盖因不均匀地基沉降而产生缝隙时正常防水层。
 
  复合土工膜防渗体平面设计:复合土工膜与上游粘土垫层锚固槽和下游膨胀螺栓连接,形成局部密封防渗体系。为保证土工膜的安全运行,土工膜应垂直铺设在砌体保护层底部的接缝处。防渗结构包括0.4 m厚的砌体保护层、0.2 m厚的壤土和0.3 m厚的粘土。复合土工膜防水层结构:上下游复合土工膜相结合铺盖防水层结构,0.7 m 浆砌石保温层,避免流水侵蚀上垫层;0.3 m 壤土上垫层,避免浆砌石在工程施工过程中对防渗土工膜的危害;下垫层为 0.2 m 厚粘土。下游复合土工膜与混凝土底板直接接触,不设置上敷层,在下敷层设置0.3 m细砂敷层。
 
  防渗土工膜防水层结构连接头设计:复合土工膜与房屋建筑接头处密封性接入。 对于与预浇混泥土闸结构层板的接入,选用膨胀螺钉进行钢筋锚固;上下游与铺盖的接入选用基坑开挖钢筋锚固槽,然后混凝土浇筑素混凝土,确定复合土工膜。
 
 

  防渗方案比选

 
  基于复合土工膜渗透系数小、拉伸性能好、应变适应性强等优点,本文选择复合土工膜方案与塑性混凝土墙方案进行比较:
 
  方案①,10 m 长的黏土铺盖+塑性混凝土防渗墙;
 
  方案②,10 m 长的黏土铺盖+局部复合土工膜。
 
 
  (1)防渗效果及可行性比较。方案1:水平防渗采用10 m长粘土垫层,垂直防渗采用塑性混凝土墙,形成水闸基础防渗系统。塑性混凝土墙可以增大渗透直径,混凝土渗透系数为10-7 cm/s,可以满足普通闸门底板与上游垫层接缝的防渗要求。 该方案是目前工程中广泛应用的方案。闸室自重和上游水压主要由混凝土墙承担,闸基土体基本不承担。塑料混凝土防渗墙起到防渗和防渗作用,效果良好。方案2采用粘土毯和复合土工膜防渗。粘土毯作为复合土工膜的保护层,与土工布形成双重保险,防止碎石和混凝土地面的边角刺穿土工膜。同时,粘土和土工膜具有防渗效果。复合土工膜的渗透系数仅为10-11厘米/秒,远小于粘土和塑性混凝土。完全满足引黄闸10m水头防渗要求。复合土工膜具有良好的拉伸性能,极限伸长率大于50%,可适应大规模不均匀沉降。为了消除底板拐角处的卡紧效应,可以采用折叠铺筑方案,用土工膜几何变形代替拉伸变形,从而保证复合防渗结构的安全性和可靠性。
 
 
  (2)经济性比较。在方案1中,塑性混凝土墙设置在闸室底板的前齿壁底部,上部与闸室底板一起浇筑,下部打入相对不透水的层。 杨集引黄闸单孔宽度2.9 m,共三孔,底版宽 11.4 m,房基相对透水层厚 6 m,塑性变形混泥土墙送入房基相对隔水层层下 1 m,即混泥土墙深约 7 m,混泥土墙成本价为 300 元/ m 2 左右,塑性变形混泥土墙建筑成本约 2.6 万块。与方案1相比,复合土工膜的铺设范围位于毯与闸基的连接处。复合土工膜长度约为15 m,闸室宽度约为11.4 m,工程量为171 m 2。复合土工膜的综合单价为30元/m2,成本约为5.5万元。
 
 
  (3)比选结果。方案1和方案2作为闸室防渗方案,能够满足工程防渗要求。方案1中采用的塑性混凝土墙能有效增大渗流直径,具有良好的防渗性能。(2)方案(2)采用的复合土工膜渗透系数小,成本低,不能减少闸室不均匀沉降,但具有良好的拉伸性能,可适用于大的不均匀沉降;方案1中塑性混凝土的材料成本约为方案2中复合土工膜的5倍。防渗设计综合考虑采用方案2。
 

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