在我國,據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),全國已防滲的渠道總長為CC & ** 萬PQ,僅占渠道總長的*=S,=)S以上的渠道還沒有作防滲處理[*]。
由此可見,我國在渠道防滲方面還有很多工作要做。
值得注意的是,我國在渠道防滲工程技術(shù)方面已取得了可喜的進(jìn)步,但與國外相比,在采用防滲新材料等方面還有差距。本文介紹國外的兩種用于渠道防滲的復(fù)合土工合成材料,供交流、研究與應(yīng)用推廣。
! 我國渠道防滲技術(shù)回顧
! " ! 土料防滲
土料防滲一般是指以粘性土、粘砂混合土、灰土、三合土和四合土等為材料的防滲措施,它是我國沿用已久的、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的防
滲措施。
土料防滲有如下優(yōu)點(diǎn):(!)能就地取材,料源豐富;(#)可以充分利用現(xiàn)有的碾壓機(jī)械設(shè)備;($)技術(shù)比較簡單;(%)造價(jià)低廉,
投資少。
由于它的突出優(yōu)點(diǎn),我國在早期采用較多,特別是在一些中小型渠道工程中應(yīng)用更多。但是土料防滲也有一些缺點(diǎn):(!)允許流速較低(壤土的允許流速僅為& " ’() * 左右);(#)土料防滲層的抗凍性能較差。因此,不宜用于流速較高或氣候寒冷的地區(qū)。
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,工程建設(shè)的規(guī)模和投入逐年增大,加之各種防滲新材料的不斷問世,傳統(tǒng)的土料防滲措施正在逐年減少。
水泥土防滲
水泥土為土料、水泥和水拌合而成的材料。因其主要靠水泥與土料的膠結(jié)與硬化,故水泥土硬化后的強(qiáng)度類似混凝土。水泥土防滲的主要優(yōu)點(diǎn)如下:(!)料源豐富,可以就地取材,水泥土中的土料占+&, - .&,,而土料的來源異常豐富,可以就地取材進(jìn)行水泥土防滲工程建設(shè);(#)防滲效果較好。水泥土防滲較土料防滲效果好,一般可減少滲漏量+&, - .&,;($)技術(shù)比較簡單;(%)投資少,造價(jià)較低;(/)可以利用現(xiàn)有的拌和機(jī)、碾壓機(jī)等施工設(shè)備施工,能充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用。水泥土的這些突出優(yōu)點(diǎn)使得它在國內(nèi)外得以廣泛的應(yīng)用。然而,水泥土有早期強(qiáng)度低、抗凍性差的缺點(diǎn),阻礙了它的大面積推廣。
! " $ 砌石防滲
砌石防滲按結(jié)構(gòu)形式分有:護(hù)面式、擋土墻式兩種。按材料及砌筑方法分有:干砌卵石、干砌塊石、漿砌塊石、漿砌料石、漿砌石板
等多種。砌石防滲有如下優(yōu)點(diǎn):(!)在沿山渠道和石料豐富地區(qū)能就地取材;(#)抗沖擊流速大,耐磨能力強(qiáng);($)抗凍能力強(qiáng);(%)具有一定的防滲效果;(/)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定渠道的作用。由于砌石渠道具有明顯的優(yōu)點(diǎn),加之我國經(jīng)濟(jì)水平較低,資金有限,同時(shí)我國勞動人民具有豐富的砌石技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),故砌石防滲是我國采用最早、應(yīng)用較廣泛的一種渠道防滲措施。但渠道防滲有如下缺點(diǎn):(!)砌石防滲不宜采用機(jī)械化施工,施工質(zhì)量較難控制;(#)砌石防滲不一定造價(jià)低,應(yīng)視情況而定。
混凝土防滲
混凝土防滲就是用混凝土襯砌渠道,減小或防止?jié)B漏損失。它是目前廣泛采用的一種渠道防滲技術(shù)措施,其優(yōu)點(diǎn)是:(!)防滲效果好,一般能減少滲漏損失.&, - ./, 以上;(#)耐久性好。在正常情況下,混凝土防滲渠道可運(yùn)行/& 年以上;($)糙率小,可減少沿程水頭損失;允許流速大(一般為$() * - /() *);(%)強(qiáng)度高,易管理?;炷练罎B的缺點(diǎn)是:適應(yīng)變形的能力差;在缺乏砂石料的地區(qū),造價(jià)較高。
! " / 瀝青混凝土防滲
瀝青混凝土防滲是以瀝青為膠結(jié)劑,與礦粉、礦物骨料(碎石或礫石和砂)經(jīng)過加熱、拌和、壓實(shí)而成的防滲材料。它有如下優(yōu)點(diǎn):
(!)防滲效果好(一般可以減少滲漏.&, -./,);(#)具有適當(dāng)?shù)娜嵝院驼掣叫?,有一定的自我愈合能力;?)能適應(yīng)較大的變形,抗凍能力強(qiáng);(%)易修補(bǔ)。由于瀝青混凝土具有上述優(yōu)點(diǎn),國外在本世紀(jì)$& 年代即用它作大壩防滲斜墻,/& - ’& 年代各國已廣泛將其應(yīng)用于渠道、水庫大壩和蓄水池等防滲工程上。令人遺憾的是,瀝青混凝土的下述缺點(diǎn),使其推廣應(yīng)用較慢:(!)瀝青料源不足;(#)施工工藝要求嚴(yán)格;($)存在織物穿透的問題。
! " 0 膜料防滲
膜料防滲是用不透水的土工膜作渠道防滲工程來減少或防止?jié)B漏損失的技術(shù)措施。
土工膜是一種薄型、連續(xù)、柔軟的防滲材料,具有如下優(yōu)點(diǎn):(!)防滲性能好(可減少滲漏損失達(dá).&, - ./,以上);(#)適應(yīng)變形的
能力強(qiáng);($)質(zhì)量輕、用量少、運(yùn)輸量小;(%)耐腐蝕性能強(qiáng);(/)施工方便,工期短;(0)工程造價(jià)低(相當(dāng)于混凝土防滲的! ) !& ! " #;或?yàn)闈{砌塊石的! " !$ % ! " & 左右);但是,土工膜較薄,在施工、運(yùn)行管理期易被刺破,使得它的防滲能力大大的降低。
’ 兩種新型的用于渠道防滲的土工復(fù)合材料’(! 土工合成材料粘土墊()*+,-. /0*/12 345- 61.*7)’ ( ! ( ! 產(chǎn)品簡介土工合成材料粘土墊()*+,-./0*/12 345-61.*7,簡稱)36,見圖!),是一種新型的復(fù)合土工合成材料,它是在壓實(shí)性粘土襯墊(3+8952/*: 345- 61.*7,簡稱336)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。)36 最早用于工程是在!;<= 年美國的一座垃圾填埋場襯墊系統(tǒng)中,它用美國3>?3@ 公司生產(chǎn)的一種)36 產(chǎn)品
345-85A,當(dāng)345-85A 放在雙襯里垃圾填埋場襯墊系統(tǒng)一級襯里中的土工薄膜下后,在滲漏監(jiān)測系統(tǒng)中監(jiān)測到的滲漏量大大的減少了。345-85A 可能是)36 最早的產(chǎn)品型式。大約在同一時(shí)期,德國出現(xiàn)了另一種)36 產(chǎn)品———B*./+C1A,它將膨潤土粒置于兩塊針刺土工織物之間,然后將整個復(fù)合物用針刺纖維連接在一起。這種針刺)36 產(chǎn)品在’$ 世紀(jì)<$ 年代末就有一些成功的應(yīng)用實(shí)例,其應(yīng)用范圍包括渠道、運(yùn)河襯墊系統(tǒng)、垃圾填埋場襯墊、密封系統(tǒng)、飛機(jī)場和高速公路的污染防護(hù)和地下儲油罐油罐防漏等等。
)36 的結(jié)構(gòu)組成是通過兩層土工合成材料(土工織物或土工膜)之間夾封膨潤土粉末(或膨潤土粒),通過針刺、縫合或粘合而成,也有的)36 產(chǎn)品只有一層土工膜,其上有用粘合劑粘合的一層薄薄的膨潤土(參見圖!)[’]。覆蓋層土工織物可以是有紡?fù)凉た椢?,也可以是無紡布土工織物。當(dāng))36 用有紡布土工織物作覆蓋層時(shí),它與土工膜間的表面抗剪強(qiáng)度比用無紡織物作覆蓋層時(shí)的要高,而且,用有紡織物作覆蓋層的)36 的硬度也要高一些,因此,施工適用面也要廣一些;所夾封的膨潤土一般為鈉膨潤土(陽離子以鈉離子為主)。
’ ( ! ( ’ )36 用于渠道防滲的特殊優(yōu)勢與前述我國的幾種防滲材料相比,)36與土工膜同屬土工合成材料。土工膜所具有的優(yōu)點(diǎn),)36 幾乎全有,除此以外它還有土工膜所不具備的如下特殊優(yōu)勢。
(!))36 的柔性極好,在張應(yīng)變達(dá)’$D的情況下,其滲透率不增大;(’)用)36 作渠道防滲,比用336 土方開挖量小。這是因?yàn)橛门c)36 的水力滲透系數(shù)等效的336 要厚的多;(E))36 有極強(qiáng)的自我愈合功能。由于膨潤土的存在,它會在土工織物刺破處自我愈合,而且,上下層土工織物在針刺或縫合纖維的作用下也約束了膨潤土的遷移,進(jìn)一步提高了其自我愈合能力;
(&))36 的抗張應(yīng)變的能力強(qiáng)。大多數(shù))36 產(chǎn)品都有著驚人的彈性和可塑性,它們能變形到抵抗#D甚至更多的張應(yīng)變下,而不會導(dǎo)致其水力滲透系數(shù)大幅度提高。如果在)36 產(chǎn)品上覆蓋=$28 厚的土層,某些)36產(chǎn)品能承受更加嚴(yán)重的不均勻沉陷(張應(yīng)變達(dá)E$D),而不會增加其水力滲透系數(shù)值[E];(#))36 的抗干濕循環(huán)的能力強(qiáng)。受熱后