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土工膜在水利工程防滲中的應用—以韓墩灌區為例

來源: http://www.fittingforward.com/    發表日期:2015-09-14    瀏覽:3255

關鍵詞:

韓墩灌區全程土渠時代水滲漏嚴重,過水能力低造成渠道淤積,清嫩任務繁重;灌區土地鹽堿化嚴重。自節水改造以來,過水流速大幅提高,土地鹽堿程度降低。因總干渠底未做抗沖防護,流量加大時渠底沖刷明顯,渠道中線及彎道凸岸沖刷尤為嚴重,常導致設計渠底下0.5m深處的防滲塑膜被沖爛泛起。因長期小流量低水位引水使得渠底兩側淤土逐漸增厚密實,遇大流量時中線刷深,防滲膜被沖出后喪失防滲能力。如何依據實際條件調整設計思路,將是灌區續建工程亟需解決的重要環節。

一、土工合成材料應用的影響分析

1.對節水防滲的積極影響

灌區地處黃河下游沖積平原,地勢平坦,為人工開挖所成,為地上或半地上型渠道,引水方式為自流輸水,筑堤土質偏松、透水性強。土工合成材料作為天然材料及傳統材料的代替材料大量應用于渠道襯砌工程有多年歷史,如替代茹土的防滲土工膜、替代砂礫反濾料的針刺無紡布。土工合成材料與其他材料相比具有抗腐蝕、施工簡便快捷及工程造價低等諸多優勢,解決了以往不易解決的工程難題。由于渠道引水具有季節性、階段性,停水后渠內不存留靜水,對于野生動物的遷徙、水生生物的生存不產生負面影響;襯砌后對于沿渠樹木生長未見影響;對于周邊農耕地的無堿化改良有積極作用。

2.運行中的經驗教訓分析

防滲工程使用塑膜、編織袋、土工織物、無紡布、聚苯板等大多屬不可降解物,因采用握手搭接,整體性差,經水流沖爛泛起后至下游或田間對環境造成污染,既成污染難以彌補。改擴建工程時對既有工程使用的合成材料拆除且未作回收處理,使之成為廢棄料造成污染。

總干谷家節制閘至季姜渡槽段20.65km渠段邊坡采用塑膜防滲,因塑膜存在易被刺破,與土的摩擦系數小等缺點,加之邊坡設計坡度較大、未采取保溫措施,運行后出現邊坡鼓脹,砼板塌落泛起,板間雜草叢生的現象。各引水口在引水時,受挑流影響,引水口下游邊坡及底部齒墻受水流沖擊明顯,加上冬季凍融循環作用,襯砌及防滲結構遭受損壞。

3.對渠系建筑物的安全隱患

在節制閘、橡膠壩下游排水處使用針刺無紡布替代沙石反濾料,經運行數年后,部分下游底板、海漫塌陷。經查驗,發現所有排水管全失效,滲水另由下游海漫溢出,帶走細顆粒造成結構損壞。經分析,懷疑無紡布透水性,對無紡布做透水性試驗。將河水倒在無紡布上,反復數次后,無紡布喪失透水性。究其原因,是無紡布本身缺陷導致過水細顆粒堵塞布間孔洞,使其失效。

二、改良措施

1.完善規劃設計,延長工程使用年限,減輕污染

工程規劃須具有前瞻性,若客觀條件不成熟,決不倉促上馬工程,避免急功近利。最大程度延長工程使用年限,降低環境污染。邊坡采用塑膜防滲渠段在改建時可考慮縮窄渠道斷面,加大坡比,改用熱熔粘接的復合土工布,整體性好、防沖能力強,抗拉強度和抗穿刺能力優于塑膜;無紡布表面粗糙,增大了接觸面摩擦系數,利于輪板及自身的穩定,并兼具水平導水的性能。維修翻建時宜成片替代塑膜,做好銜接。

工程翻建時盡量回收利用原防滲材料,能不拆除就不拆。如聚苯板作為保溫材料用于護坡防凍,效果遠不如采用砂礫料理想,而砂礫料造價高,改建時可考慮不拆除原襯砌;新襯砌可覆蓋原結構,原結構經處理后充當新結構的保溫層。不同防滲材料宜根據不 同部位的水力特點結合使用。

2.條件容許則盡量與天然建筑材料組合使用

實踐證明,天然建材經得起時間考驗,對生態環境基本無害, 可就地取材,重復利用性強。即便天然建材比合成材料造價稍高, 也優先考慮使用天然建材。在防滲材料選用調查時應廣開思路,以適宜的原則開發利用造價低廉、用量節約的防滲方案,減少自然資源的無謂浪費。

3.注重襯砌結構對防滲設施的保護

襯砌結構在防止渠道沖刷、淤積及坍塌的同時應做到保證自身及防滲、保溫結構的安全,節約投資,減輕工程遷占,降低維護費用。提高設計及機械化施工水平,防止襯砌結構因外力、伸縮變形、凍脹等原因遭受損壞后松動脫落,進而導致保溫、防滲設施失去防護。

三、發展趨勢

1.可降解的土工防滲材料

水利工程關系國計民生、百年大計,應杜絕使用淘汰技術及劣質、非環保產品。在當前土地、水資源空前緊張的現實,土工防滲 膜仍將是采用最多的水工防滲材料。著重研究開發可降解、無污染 的土工防滲材料,達到既可防滲、又不污染生態的目的。如設計時預留一定的嫩積量,使用可降解土工防滲膜,經降解后,又經一段時間運行,渠底淤積物將形成一定厚度的防滲層。嫩積物作防滲體不破壞生態,同倶功效。

2.結合實際應用防滲新材料

(1)防滲復合土工合成材料黏土墊。利用膨潤土的膨脹性防滲,以土工織物承載和護面。具有土工膜所有優點,具自愈合功能,抗張應變、抗干濕循環和抗凍融循環能力強,搭接方便、鋪設簡單、施工速度快。

(2)改性瀝青砼。瀝青砼具有高抗滲性、變形能力好、低溫柔性和裂縫自愈合功能等優點??梢赃m應凍脹變形,具保溫性、價格低廉。隨著技術的發展變化,解決了低溫抗裂性差的難題,有推廣價值。

3.探索采用新型防凍脹技術

剛性材料襯砌渠道在寒冷地區易凍脹損壞。經過長期試驗實踐,“允許一定凍脹位移量”的工程設計標準和“適應、削減或消除凍脹”的技術措施因實施效果較好得到推廣,且造價降低。隨著設計標準的提高,還將進一步降低運營成本。高分子防滲保溫卷材(SDM),吸水率小,保溫效果較穩定,耐久性好,運輸、施工方便,還可與無紡布復合,兼具防滲、保溫、平面導水等綜合功能。

4.積極推廣機械化施工技術

新材料與新技術的推廣與施工技術和施工機械的研制及應用密不可分。防滲施工當前正邁向半機械化及機械化,新型機械設備的研制應用,對提高襯砌防滲質量、加快度、降低造價和提高效益具有基礎性作用。

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