人工湖防渗
近50年来,中国平均每年有近20个天然湖泊消亡,75%的天然湖泊和人工湖泊出现富营养化;湖泊生态系统不仅维持着相关自然资源的产能,而且长期为人类提供用水、灌溉、防洪、交通、观光游憩等服务。如今,由于人类经济活动等的影响,我国湖泊水质污染严重,部分湖泊富营养化已经接近临界点,改善湖泊生态的首要环节是有效防止水资源的流失,“防渗”义不容辞的成为了重中之重。
一、人工水体防渗工程几个重要的环节处理
我们通常意义上说的“人工水体”包括:人工湖、人工河道、景观水池、蓄水池等各种由人工手段建造而形成的水体。人工水体防渗,则是指人工湖、人工河道、景观水池、蓄水池等水体的防渗工程。
人工湖防渗工程完整定义上来讲包括垫层(基础)、支撑层(膜的下保护层细土层)、防渗膜、保护层(膜的上保护层细土层或混凝土面层)以及与各类建筑物的衔接工程等,不同的地质条件、 地区和湖的类型,都给人工湖的防渗工程提出了不同的要求。
1 垫层(基础)
人工湖防渗地基处理是相当关键的,因为地基一旦出现较大程度变形,土工膜无法承受其上的各种负荷,一般情况下,在与业主或土建方沟通时,我们通常建议要设30cm-40cm厚的砾料层,以适应变形,同时排除地下水,对于渗漏量较大的地区,需要增设排水盲沟。
2 支撑层(膜的下保护层)
支撑层的作用是使土工膜受力均匀,免受局部集中应力的损坏,因此支撑层应取用级配不均的土料,并且要求夯实良好,其最大粒径的选择与膜的物理性能指标、水源情况和防渗标准有很大关系;对于水资源比较缺乏的地区需考虑防水效果,而对于严寒地区则需要考虑防冻效果。一般情况下支撑层为10-15cm的粘土层,如有条件的情况下,可考虑铺设一层无纺布。
3 岸坡处理
根据我公司多年现场施工经验总结,防渗膜与混凝土预制块的摩擦角通常情形下为1∶2的坡度,结合安全系数考虑可将坡比定为1∶2.5-3,尽可能清除掉坡段上的尖锐石子、杂草等,用素土或沙砾夯实正平。
4 防渗土工膜
防渗土工膜是人工湖的防渗层,其使用年限应与人工湖的使用年限相同;绝大部分人工湖、景观河道和景观水池后期都会做造景加工或水生植物的栽培,根据我公司多年工程经验的累计,原则上不推荐使用厚度小于0.35mm的土工膜,这是出于对0.35mm厚度的土工膜所对应的最大限度抗植物根系系数和水生植物根部生长情况的考虑。
5 保护层(膜的上保护层)
保护层要保证人工湖防渗工程在运行过程中防渗膜不被破坏可考虑在防渗膜铺设完毕之后浇筑混凝土。
6 在此过程中,有一个问题需要特别注意:HDPE防渗膜与其他各类建筑物的衔接,包括与湖岸墙、 进水口、 湖中凉亭柱、湖中桥墩、挡/泄水建筑等。防渗膜的铺设及焊接是人工水体防渗的关键所在,具有连续性,而其连续性的好坏,主要取决于湖底土工膜与各类建筑衔接的好坏。
二、HDPE防渗膜施工
1 准备/确认工作
1.1 铺设防渗膜之前,人工湖底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)。防渗材料铺设好之后用土回填夯实。
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(湖底的面积,坡度等)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。
三、几个值得注意的问题
1 为达到最为理想的防渗效果,建议防渗膜不宜长时间直接暴露在阳光下,在施工中应边铺边压保护层,施工完毕及时放水保护。
2 一般项目采用生态式人工湖泊,在防渗膜防完成后可回填土覆盖,铺设厚度约25-70cm,湖壁除垂直驳岸外,其余采用修坡式驳岸。
3 锚固封边对于坡度较陡且斜长很长的斜坡式湖底原则上谨慎采用,因为在这种条件下水流在自重条件下,沿膜下往下渗,防渗效果可能会受到影响;锚固封边方法是否可行需根据每个工程不同的情况所决定,不能一概而论;对于平湖底则可以采用锚固封边的作业方法。
4 防渗膜上方回填土,应事先规划做好防护措施。小型机械式机具进场施作时,于斜坡地应架设轨道进入,平地应铺设防护层,以保护防渗膜。
5 回填土时必须逐次分批,每次回填的松土厚度不得超过30cm;但每次回填厚度应配合基础的深度与厚度,以避免回填厚度超过基础深度后以机械开挖铲破防渗膜。
6 景观工程于人工湖泊设计有木制基桩,为防止钉击木桩破坏防渗膜;应于作业范围内的防渗膜上方设置保护层,其保护层厚度为10cm以上。
7 景观的植栽工程其植穴的位置及深度,应于种植前提出植栽配置图,于我司工程项目处予以确认其可行性。