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膨润土复合防水毯在小型水库中的应用

    

1 南湖水库库区工程地质问题
南湖水库库区分布有下古生界奥陶系泥质灰岩、灰岩、第四系中更新统卵石以及全新统松散堆积物。南湖水库水位主要位于泥质灰岩、灰岩及卵石中,河谷较宽,岸坡右岸为坚硬基岩,强度较高,一般稳定性较好,但库水位淹没范围内泥质灰岩易风化,风化后遇水强度很低;左岸及上游部分为卵石,边坡较陡,存在崩塌现象。综上所述,从库岸岸坡地形、地质结构及物质构成分析,水库库岸总体是稳定的,但卵石地段存在岸坡稳定问题,有可能产生小的崩塌体。
2 南湖水库库区防渗设计
根据南湖水库库区地质情况,库区及库岸采用防水毯进行防渗处理,防水毯采用膨润土复合防水毯(GCL-NP),设计对左岸边坡、库区及左岸土坝上游台地进行清理,厚度≥30 cm。南湖水库库区淹没范围内右岸为基岩,岩性主要为角砾状灰岩、泥质灰岩及灰岩,泥质灰岩、灰岩钻进中没有发现岩溶问题,岩心一般很完整,属轻微渗漏。库底及左岸淹没范围内主要为第四系中更新统卵石,属强透水性,因此存在严重的渗漏问题,需采取防渗措施。水库淹没范围内的库底及右岸山坡拟采用防水毯进行防渗处理,防水毯采用膨润土复合防水毯(GCL-NP)。
对南湖水库库区左岸边坡进行整修,设计边坡1:2,采用铺设膨润土复合防水毯防渗,防水毯下铺设10 cm厚粘土垫层,上设10 cm厚粘土垫层及30 cm厚M7.50浆砌石护坡。为了防止洪水上台地之后对土坝坝基造成渗流破坏,设计对土坝上游库区兴利水库以上亦采用防水毯防渗处理,防水毯自南湖水库左岸坡脚处沿坡面铺至台地高程559 m处,防水毯深入土坝坝体以下30 cm,铺设形式同库底防水毯。
3 膨润土防水毯的特点
3.1 密实性
膨润土在水压状态下形成高密度横隔膜,具有很强的自保水性能。
3.2 具有永久的防水性能
因为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 施工简便,工期短
膨润土防水毯和其他防水材料比较,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。施工后不需要特别的检查,如果发现防水缺陷也容易维修。GCL是现有防水材料中施工工期最短的。产品幅度可达6 m,大大提高了施工效率。
3.4 不受气温影响
在寒冷气候条件下也不会脆断。在传统防水材料无法施工的负温下(-20℃)仍可施工,在潮湿的基层(无明水)上也可施工,在雨雪天气下不能施工,不适合强酸、强碱性溶液防渗,由于膨润土系无机材料,故其耐久性好于有机防水材料。
3.5 一体化
防水材料和对象的一体化: 膨润土遇水时,具有超强的膨胀能力,即使混凝土结构物发生震动和沉降,GCL-NP内的膨润土也能修补2 mm以内混凝土表面的裂纹。
3.6 绿色环保
膨润土为天然无机材料(涤纶针刺无纺布),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。4 膨润土防水毯铺设技术要求膨润土防水毯采用膨润土复合防水毯(GCL-NP),防水垫规格为幅宽≤ 6 m,长度≤ 60 m,单位面积质量≥4500 g/m2,静耐水压力≥0.60 MPa,裁切时可根据施工尺寸裁切,可横向铺设,也可纵向铺设。防水垫铺设时其所有接缝(横向或纵向)处只需搭接,并在接缝处按0.40 kg/m2的数量撒上膨润土干粉(膨润土胶泥)即可。接缝宽度≥25cm,一旦防水垫出现破损、发现有孔洞等缺陷或损伤时,应及时用膨润土干粉(膨润土胶泥)或用破损部位尺寸放大15 cm以上的GCL及膨润土干粉(膨润土胶泥)进行局部覆盖修补即可。左岸防水毯末端与大坝连接处应做搭接处理,搭接处用沥青粘连防止缝隙处渗水,并预留10 cm长防水毯,以避免水库运行期库底及坝体沉降对连接处
的扰动,导致防水毯的移位和断裂,搭接完成后在搭接处回填2 m宽,1 m厚粘土,对搭接部位进行保护。左岸台地防水毯末端延伸至土坝坝基下方,防止防水毯边界遭到破坏。
在对基面进行处理时,要求基面的平整度(凹坑的最大深度与最小直径的比值)≤1/6,基层必须平整夯实,对库底岸坡出现的棱角较大的岩石区域在敷设前,应现将岩石区处理平整和清理干净,用浆砌石或C10混凝土筑平,碎石面用1:2水泥砂浆抹面整平,厚度≥3 cm,基层整平后不得有粒度>25 mm的碎石等杂质,且要求平缓过渡,平面敷设时不得出现直角等部位。但对于凹凸起伏比较规则的结构面,其表面的平整度要求满足转弯半径≥40 cm即可,此时要对底板和侧墙连接部位进行重点处理,保证底板和侧墙处膨润土毯能够平滑过渡。
膨润土防水毯的敷设之前应对库区的树根、杂草及易损坏防水毯的砾石等进行清除,并保证了膨润土防水毯与下面地基直接接触,排除褶皱,并与斜坡倾斜的方向平行,在距坡顶或坡度1 m内,膨润土毯不能有横向搭接。膨润土毯的搭接方式是将两块膨润土毯的末端重叠搭接。要防止松软土或碎石进入接区。回填土应分级回填夯实,应尽可能在短的时间内进行回填;回填时应清除掉其中的石块、木块、混凝土块或其他有尖角的杂质,基面要清洁、平整,彻底清除直径25 mm以上的石头、树根及其它突出物。
5 膨润土防水毯的修复
在铺设膨润土防水毯时,造成膨润土防水毯破损须立即进行修补。修补方法如下:先用膨润土水浆将破损部位封闭,裁剪一块膨润土毯,裁剪后直接进行封口处理,避免膨润土颗粒流失,所做补丁四周距破损边缘搭接距离≥30 cm。如果破损部位较大,则需要做一个大于破损的补丁进行封口处理,并在搭接处涂抹膨润土防水浆及膨润土颗粒即可。
6 结语
新修南湖水库可以有效的解决下游的三郊口灌区未能覆盖耕地面积,下游村庄人畜饮水问题,提高流域内防洪标准,有效的保护下游人民财产和基础设施安全,调节河道径流、保障河道生态系统等方面均能发挥其应有的功能。南湖水库膨润土防水毯的施工应用,有效地解决了基面处理、裁剪下料对材料的影响,解决了膨润土防水毯收口、破口修复等问题,达到了防水的设计标准。同时为膨润土防水毯在水利工程中的应用提供可借鉴的经验。
   

张柳驻马店市板桥水库管理局
   

参考文献:
[1]张海峰.水利工程防水堵漏施工关键技术研究[J].河南水利与南水北调.2016(3).
[2]郑颖,石艺锦.水利工程大坝防渗措施研究[J].河南水利与南水北调.2016(5).
[3]刘琼,王虔,李磊磊.防渗漏技术在小型水库除险加固中的应用[J].河南水利与南水北调.2016(5).
[4]杜晓虎.混凝土重力坝抗渗性能和防渗措施[J].河南水利与南水北调.2017(10).
[5]孔祥平.深挖方渠道膨胀土边坡综合治理措施[J].河南水利与南水北调.2018(3).
   


 
   

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