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HDPE土工膜等土工合成材料的特性
浏览: 发布日期:2020/3/24 8:13:46 www.tgcl6688.com

  土工合成材料在工程中的应用多种多样。综合来讲可概括为以下六类基本功能:过滤功能、排水功能、隔离功能、防护功能、加筋功能和防渗功能。

  过滤也叫做反滤,指过滤材料把在土体中起到骨架功能的颗粒固定下来,而各种流体则能够以渗流形式通过过滤体,从而避免土建工程的填土被渗流掏空导致病害的发生。

  排水功能是指土工合成材料可以让土体中的水分排出,达到降低地下水位的目的。这个功能也可用来降低土体中的超静孔隙水压力从而加速土体固结,从而增加土体的整体稳定性。按照不同土工合成材料的排水构造特征,可将其分为竖向排水材料和横向排水材料两种。工程上常将竖向排水材料用于加速软土固结,提高地基承载力(如塑料排水板);本文研究的复合三维排水土工网属于横向排水材料的一种。

  隔离作用是把土工合成材料设置于两种不同粒径的材料之间,将其互相隔开,阻止两种材料互相污染、混合,避免材料失去原本的工程特性。也可避免细粒土颗粒的流失。常起到隔离作用的土工合成材料包括土工织物和土工膜。

  防护作用是利用具有一定强度的土工合成材料的应力分散功能,将分布较为集中的应力分解并均匀分布到土体上,防止土体由于承载力不足而失去承载能力。工程上也可利用这个作用将应力从一个物体转移到另外的物体。

  防渗作用是把树脂或者橡胶等不透水材料均匀涂覆在土工合成材料之上,也可把土工合成材料和土工防水材料结合到一起形成具有防水功能的土工合成材料,例如土工膜。

  加筋作用是把抗拉强度高的土工合成材料设置于土体之中,让其承受土体中产生的拉应力,筋材与土体形成一个复合的整体,从而增加土体的模量。土工格栅是一种常用的加筋材料,其特点是除了能够为土体提供高强度的抗拉性能和张拉模量,还能利用其网格结构特点把大颗粒的土体固定在网格之中,从而提高其在土体中的摩阻力,是一种非常理想的加筋材料。

  低密度PE较柔软,但因强度及气密性较差不适宜制取各种容器和齿轮、轴承等零部件;而高密度PE硬度大,缺乏柔韧性,不宜制取薄膜等软制品。将两者共混,可取长补短,制得硬度适中的PE材料。HDPE/LDPE共混体系中加入LLDPE(线性低密度PE)或VLDPE(极低密度PE),则由于LLDPE或VIDPE与HDPE共晶,与LDPE部分共晶,而达到改善其性能的目的。将CLLDPE(交联LLDPE)加入到LLDPE中,发现体系在拉伸流动中呈现出应变硬化的现象,这种效应减少了发泡过程中不均匀形变的发生,从而使发出的泡孔孔径非常均匀。

  在垃圾填埋工作中,防渗膜作为进行防渗处理时的关键,且其下方直接面对的是排水管以及地下水收集导排盲沟,目的在于有效控制地下水的水位高度,避免因地下水位上升而项托防渗膜,一般需要将地下水的水位限制于防渗膜2米以下。在防渗膜的上方还需要进行石粉层、碎石排水层以及HDPE排污管道等的铺设工作,其作用在于收集并排放垃圾渗透液,保护防渗膜防止其受到硬或尖锐物体的破坏。其中垃圾填埋场中理想的防渗衬层材料就是能够起到有效防渗作用的粘土,但是一般的粘土往往只能起到延缓垃圾渗漏液的渗漏,并不能彻底的阻止渗漏液。

  当遇到复杂形状的防渗结构如人工湖、蓄水池、煤灰厂、垃圾填埋场等,由于复合土工膜的工厂预留接边是有限的,铺设中局部卷材有的过量皱褶,有的张拉过紧。过量皱褶不仅会造成材料的大量浪费,同时皱褶处也不利于土的密实回填;卷材过于张拉,容易造成悬空,易被水压和土体变形所张破。焊接法的焊接质量受膜的厚度及施工现场条件如气温、风力、湿度、电压、垫层平整度等诸多因素的影响,且焊接宽度过窄,其强度和止水效果也很难保证,而且PE复合土工膜与建筑物硅之间也不能用焊接法连接。因此PE复合土工膜施工连接技术直接影响着PE复合土工膜这一新型土工合成材料的推广应用和应用效果。

  防水防渗施工属于隐蔽工程,在每道工序完成后必须经质检和监理人员检验合格后方可进行下道工序施工,膨润土防水毯完成施工后,应及时对其质量进行检验,确定是否符合规范要求:全部搭接部位是否符合要求;修补破损部位是否符合要求;前次检验合格面再修补的部位是否符合要求;膨润土防水毯特殊部位做法是否符合要求;

  防水毯钢钉固定部位是否符合要求;搭接部位是否与基层贴实且没有褶皱和悬空;膨润土防水材料的防水基面应坚实、清洁、不得有明水,基面平整度应符合规范要求; 膨润土防水材料在施工过程中的搭接宽度需>100mm;搭接部位的固定间距为200~300mm,搭接边缘与固定点距离为25~30mm,材料搭接处应填涂专用膨润土胶泥,平面搭接缝处撒膨润土颗粒施工。

  由于底板混凝土的浇筑,支护桩处渗水无法及时排出,致使渗水集中在混凝土施工缝处,冲破防水毯接缝处;为保证防水工程的质量,可采用如下措施。

  1)在防水层与竖向施工缝搭接处插入1根长lm,直径约lcm软管进行引排,并在插入防水层的管根部即接缝处抹上足量的膨润土胶泥,以便拔管后受混凝土的挤压自动闭合。

  2)对于水平施工缝加强层渗水位置,采用风机吹干后用膨润土胶泥封口。

  3)在施工条件允许情况下,尽量在浇筑混凝土前进行拔管、修补,拔管时间控制在浇筑混凝土前1h内进行(具体时间视现场水量大小而定)。

  第三种方案:土工合成粘土衬垫(简称GCL膨润土防水毯)是一种新型的土工合成材料,它是以针织法将天然钠质膨润土和高强度土工布针织在一起,形成的一种毯状针织物。它与土工膜同属土工合成材料,除具有复合土工膜的优点外,还具有高柔韧性和强抗应变能力,施工也比复合土工膜简单方便。由于其原材料主要为膨润土和土工织物,其中膨润土由凝灰岩或基它火山岩在碱性介质下蚀变而成,属天然材料。

  由于当地的气候条件及牲畜的踩踏,坝体风蚀、浪淘严重,受当时建设环境及客观条件限制,坝前库底没有铺盖防渗,施工中未对水库坝基进行防渗处理,坝体夯填不密实,坝后也未做排水体,防渗效果较差,木次除险加固设计为清除剩余坝体,在原址重建水库大坝、新修迎水而坝坡、背水而坝坡以及排水体。即本次除险加固设计水库大坝为细砂均质坝,采用设计坝顶高程305.60m,并保持原坝轴线不变,坝顶轴线长为1650m,坝高8.6m,坝顶宽为6.0m,迎水而边坡为1:3.0,采用15cm厚现浇硅的护坡形式,下铺设15cm厚砂砾垫层,下再铺设5OOg/㎡复合土工膜(两布一膜);下游边坡为1:3,采用30cm碎石护坡形式;上游坝脚采用70cmx100cm的浆砌石护脚。

  大坝筑坝土料岩性为细砂,天然含水量12.3%,比重2.65,干密度1.63g/cm3渗透系数5.3x10- 3cm/s,坝体呈中密一密实状态,属中等透水,坝体存在渗漏。除险加固防渗设计方案如下

  第一方案:坝坡上游采用斜墙土工膜(5OOg/㎡两布一膜),下游设贴坡排水

  第二方案:坝坡上游采用斜墙土工膜(5OOg/㎡两布一膜),坝基布置成垂直铺设复合土工膜(700g/㎡两布一膜),拟设计垂直防渗插入透水层深度为8m,下游设贴坡排水

  第三方案:坝坡上游采用斜墙土工膜(5OOg/㎡两布一膜),坝基采用0.6m厚的水泥搅拌桩,拟设计垂直防渗插入透水层深度为8m,下游设贴坡排水

  (1)膨胀土填料应卸成小堆,用平地机摊铺翻晒,在液性指数未达到可压实标准1.1之前,不得将松土压实。含水量要求控制在含水量的2%以内,当含水量不是含水量时将土摊开、凉干或洒水,达到要求后方可进行压实。

  (2)土工膜尽量选用表面较粗糙,与土接触摩擦力较大的产品。包边土尽量选用透水性弱、c和φ值较大的土类,以保证膨胀土与非膨胀土之间不出现滑动面。

  (3)土工布上的第一层土在施工时和碾压成型后禁止施工机械在上面急刹车和小半径转弯,以免损坏土工布。碾压完成后,宜在2小时内完成压实度检验工作,在4~6小时内完成上土覆盖。

  (4)土工膜、土工布铺设工序完成后应及时填土覆盖,避免阳光过长时间直接暴晒,一般情况下,间隔时间不应超过48h。

  (5)膨胀土路基必须避免在雨季施工,施工时应先做好排水设施,并加强工程用水的管理,保证施工现场排水通畅,不出现积水浸泡工作场地的现象。各道工序要统筹安排,衔接紧密,连续施工,做到快填、快铺、快压。

  (6)每层填土压实成型后,要使填筑面平整,并切实作好横向外坡,以防突然降雨造成积水。

  我国北方灌区输水渠道防渗衬砌率低,田间工程不配套、灌水损失大,是发展节水灌溉的重点区域,目前将渠道防渗作为节水改造工程的主要措施。北方灌区渠系级别多,渠线长,实施渠道衬砌工程量大,且衬砌渠道受季节性冻融破坏严重。为解决衬砌渠道的冻胀问题,降低渠道防渗衬砌工程的投资,研究适合北方灌区渠道衬砌的新材料及新工艺。

  复合土工膜是以土工薄膜和土工织物在工厂通过挤压、滚压或喷涂等工艺制成的整体结构,它兼有薄膜防渗和织物排水的功能,起着薄膜加垫层的作用,并改善了薄膜的工程性能及简化施工程序,保证施工质量,是一种较为理想的防渗材料。复合土工膜作为一种新型的防渗材料,已在不少中小型工程中得到应用,且大有取代传统的粘土心墙、粘土斜墙等防渗体的趋势。

  对HDPE土工膜的焊接质量检验有非破坏性检验(检漏检测)和破坏性检验两种。热合双焊缝的非破坏性检测常采用气压法,挤压熔焊单焊缝的检漏一般则采用电火花法,该项目采用气压法,挤压熔焊焊缝的检测方法。

  1.热合双焊缝的检测。用气压检测法,将需要检测的土工膜焊缝空腔两端封住,用针头插入空腔的一头在热合双焊缝的空腔中打压注入空气,压力值在250kPa,保压5min、压降在10kPa内即合格。如果压降>10kPa说明焊缝存在问题,需要修补;同时在检测整条焊缝位置喷涂肥皂水观察具体渗漏点并做上标记。

  2.电火花法检测。电火花检测仪是利用HDPE防渗膜为电的绝缘体的特点,当电火花检测仪的检测端扫描到有孔洞或有孔隙和地面连通的部位时,会产生明显的电火花。用检测仪在距焊缝2}3cm左右的高度扫探。无火花产生则焊缝合格,有火花出现则表明此部位存在孔洞或有孔隙,需修补或返工,施工完成后重新检测。

  3.破坏性检验。在工序验收时,无论是挤压熔焊的单焊缝,还是热合的双焊缝,为确保焊缝的施工质量必须对焊缝的剥离强度和剪切强度进行检验。强度检验由业主、监理指定或随机取样,焊缝的剪切和剥离强度。

  根据设计图纸及检测规范要求对进场的HDPE2.0mm每5000m,进行一个批次的见证取样复试。检测项目为:厚度2.11mm,拉伸屈服强度纵向41.43N/mm,横向40.57N/mm,拉伸屈服延伸率纵向12%,横向12%,拉伸断裂强度纵向72.93N/mm,横向65.33N/mm,断裂伸长率纵向743%,横向718%,直角撕裂强度纵向305N,横向304N>刺破强度803N共12项指标均符合设计值,并检测合格。

  焊接前用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等脏物,保证膜面干净,在焊接部分的底下垫一条长木板,以便焊机在平整的基面上行走,保证焊接质量,正式焊接前,根据施工气温进行试焊,确定行走速度和施焊温度,一般掌握行走速度1.5-2.5m/s,施焊温度为220-300摄氏度。拼接焊缝两条,侮条宽lOmm,两条焊缝间留有lOmm的空腔,用此空腔检查其焊缝质量复合土工膜现场连接应符合下列规定:①焊接形式采用双焊缝搭焊。②主要焊接工具采用专用焊膜机。使用塑料热风焊枪作为局部修补用辅助工具。③根据气温和材料性能,随时调整和控制焊机工作温度、带度,焊机工作温度应为180-200摄氏度焊缝处复合土工膜应熔结为一个整体,不得出现虚焊、漏焊或超量焊。

  1)防渗膜材宜选用高密度聚乙烯薄膜,厚度1mm以上。

  2)在铺设过程中对管口部位应先设置附加层,后采用双缝热熔焊接和单缝挤压焊接。

  3)土工膜转角部位应根据曲率大小的不同可提前使用信息化模型技术,设计其裁剪形状、尺寸,尽量减少其热熔搭接部位。

  4)土工膜在热熔搭接过程中宜采用“双轨式焊接”焊机工作温度在370°~420°,利用其“空气压缩试验通道”可有效对其焊缝进行现场检测。

  5)土工膜铺设时气温一般应在5℃以上,尤其需要注意的是在低温条件下施工,土工膜应张紧些,在高温条件下施工土工膜应放松些,池底与内边坡交接处可留200mm高褶皱膜。

  6)当土工膜长度不够时,需要长向拼接,应先横向焊缝再焊纵缝,横向焊缝相距>5Ocm应成T字形,不得十字交叉;在池壁上不允许有横向焊接。

  7)焊接前必须进行试焊,并进行拉力试验,定量测试焊缝的剪切强度和剥离强度。

  工艺流程:场地平整、定位放线、土方开挖、池底碾压、坝体土方分层回填、坝体土方分层碾压、坝体整形、锚固沟挖设、铺设各种管道、铺设底层防渗膜、浇筑混凝土(内置土工格栅)、铺设HDPE膜材、HDPE膜材(管道)热熔、密封。

  1、结构及材料特征分析坝体结构分析

  1)对坝体基底土质情况进行细致的分析调查,根据土质情况、开挖深度、开挖而积,制定相应的开挖次序及夯填措施。

  2)分别针对坝体的池壁、池底的混凝土施工进行专项研究,确定其各自的浇筑方法、顺序及施工缝的留置。

  2、管道及膜材性能分析

  1)根据图纸要求对所使用的管道,HDPE膜进行材料入场检测,保证其各项指标均满足设计要求。

  2)根据选用的PE管材直径配置相应的热熔对接焊机。

  3)HDPE膜材施工前应先利用“3D模型技术”,根据坝体所需尺寸进行“裁剪设计”,尤其在池壁(池底)的搭接、转角及与管道相连接部位更为重视,以提高膜材铺设后整体效果及缩减施工成本。

  根据“黑膜沼液池”的结构设计特点,通过对各类型养殖场走访调查中发现:许多“黑膜沼液池”在施工过程中存有弊端,易导致粪液渗漏,对土质、水资源危害大、难处理、返修费用高,严重影响沼液池的使用寿命。

  首先根据施工图纸设计要求,对( 坝体、管道、HDPE膜) 结构及材料特征进行分析、研究;其次,按坝体的结构特征分别对土方和混凝土的施工进行专项方案部署; 后,依据管道、HDPE膜的材料特征( 抗压、耐腐、热熔) 及施工工艺( 管道热熔、管道连接、膜材裁剪、膜材焊接) ,将管道与膜材进。

  检测方法:将需要检测的土工膜整段焊缝空腔两端密封。检测设备连接好后将特制的空心针头插入空腔的一头。启动气泵,输入高压气体达250kPa,停止加压。在7分钟内压力表读数不下降或下降不超过240kPa,打开空腔的另一端,观察压力表读数下降过程,空腔内气体消失,表明土工膜的空腔贯通,整条焊缝检测通过。在7分钟内压力表读数下降超过240kPa,则证明此焊缝需要补焊或返工。后针孔处用挤压焊补焊。挤压热熔单面焊缝的检漏试验:挤压焊形成的单轨焊缝宜采用真空检测方法检验,空气罩内负压值25~35kPa,无渗漏为合格。电火花检漏试验等效于真空试验,适用于地形复杂的地段,预先在挤压焊缝中预埋1根0.3~0.5mm的钢丝,利用35kV高压脉冲电源探头的距离焊缝10~30mm高度进行检测,无火花出现则焊缝合格,有火花出现则表明此部位存在漏洞。

  另外,对于普通沥青路面结构,裂缝产生后不仅会破坏路面的整体性,更为严重的是打开了路表水进入路面内部的通道。一旦路表水沿裂缝进入路面基层,在荷载的综合作用下会对基层材料产生冲刷损害,造成基层材料不断松散,进而对面层失去支撑作用,加速了整个路面结构的破坏。但对于加铺土工布应力吸收层的路面结构,当应力吸收层的防反作用失效,路表出现反射裂缝,也难以形成水进入路面内部的贯穿通道。这是因为浸渍沥青的土工布断裂延伸率很大,其防反作用失效时虽然会有较大变形,但并不会发生撕裂破坏,仍具有良好密水性,路表水依然会被阻隔在土工布夹层之上,难以对路面下层结构产生冲刷。所以土工布应力吸收层无论处于工作状态还是失效状态,均对沥青路面的密水性具有积极意义,能有效减少路面内部水损害。

  由于旧路面在横向和纵向的沉降和变形,虽然经过综合处治但局部平整度的变异性仍很大,加之洒布粘层油时车辆速度不稳定,使洒布到路面的粘层油不均匀。洒布量较大时粘层油会沿着横坡流淌,造成凸起处油膜较薄、下凹处油膜较厚;洒布量较少时又起不到粘贴作用,使土工布、旧水泥路面和沥青加铺层不能形成良好的整体,影响缓解应力集中的效果。结果使土工布和旧水泥路面的粘聚力不均匀,在摊铺机履带作用下易起皱或粘起,加大了摊铺机的滑转,影响了摊铺路面的平整度和密实度。

  新型隧道防水板铺挂台车结合现场施工实际,进行了技术创新,具有了以下特点和优势:

  1  弧形拱圈

  采用与隧道匹配的“弧形拱圈”,且在弧形拱圈外表面焊接“齿条”,利用齿轮齿条机构带动工作平台做环向运动,实现机随人走,连续性和连贯性作业。

  2  吊挂工作平台

  “吊挂式工作平台”随爬升小车做环向运动,实现了防水板连续热熔焊接作业,减轻了劳动强度,提高了工效。

  3  气囊顶推机构

  充分利用空气的可压缩性和气囊的柔韧性,克服喷射混凝土面不平整的缺陷,使隧道防水板与喷射混凝土面紧密贴合。

  4  机电连锁

  构成多道安全防护措施,确保人员和设备安全。

  5  电缆线卷线系统

  电缆线卷筒随爬行机构运行而转动,实现电缆线有序收放,避免电缆线散而乱,从而引发安全事故。

  6  无线遥控系统

  采用“无线遥控装置”,灵活性和自动化程度更高。

  7  提升、吊装机构

  快速、准确地实现防水板、土工布卷材的安装工作,减轻工作强度,提高工效。

  1)开挖时将整个铺膜断而的土石方全部挖出堆放在渠岸边。开挖时严格控制断而尺寸和高程,基槽表而务必夯实、平整、顺直、无泥泞,开挖完成后表而用火山灰填平(约3-5cm),整个基础要夯实,使整个基而平整无凹凸现象。

  2)垫层要选用沙土,垫层内不得含有树根、石块等坚硬物,铺设进洒水湿润表土,使复合土工膜紧贴在垫层上,铺好后随既用较湿润的粘土压住边缘。

  3)铺设土工膜时应力求平顺,松紧适度,不得绷拉过紧,应留有足够余幅(大约2.0%),以便拼接和适应气温变化;复合土工膜两侧不应填有带尖角的碎石等。

  4)复合土工膜施工时宜在气温5℃以上、无雨、无雪天气进行。施工人员应穿胶底鞋。发现土工膜有损坏时,应立即修补或更换。

  5)膜料连接是施工中的重要环节。复合土工膜拼接:首先对土工膜进行拼接,采用热熔焊法,焊接宽度约lOcm,然后对两侧的无纺布进行缝接,缝接宽度为50cm。采用热熔焊接时要注意连贯性。焊接宽度不小于lOcm

  6)接缝检测采用充气法:焊缝为两条,两条之间留有约lOmm的空腔。

  7)复合土工膜在渠道顶部进行嵌固。嵌固方法距渠肩5Ocm,处挖一深50cm、宽50cm的沟槽,将膜端埋入,人工填土压实,压实后干容重不小于1.5g/cm3。

  复合土工膜两面的土工织物厚度为1.5-3.0mm,有沿着平面方向排水的能力。当水库水位降落,复合土工膜上游面的土工织物可以排水降低坝面护坡下反滤垫层(也是复合土工膜的保护层)内的瞬时浸润线。复合土工膜下游面的土工织物可以排出渗流水或下游坝体内渗入的雨水。加筋土工膜是在聚合物辊压过程中,中间放置锦纶帆布或锦纶丝(聚酞胺纤维)热压成整体膜。国内生产的加筋土工膜通常是用熔融的氯丁橡胶与锦纶帆布或锦纶丝高温辊压成的。

  由于聚酞胺的熔点在200摄氏度以上,在熔融的氯丁橡胶中不会损坏而成为加筋材料。用锦纶丝布加筋的简称为氯丁丝布,用锦纶帆布加筋的简称为氯丁帆布。加筋土工膜与复合土工膜相反,它的帆布或丝布在中间,两面为聚合物(氯丁像胶)。一层帆布或丝布两面氯丁橡胶者为一布二胶氯丁帆布或氯丁丝布,二层帆布或丝布中间和两面氯丁橡胶者为二布三胶氯丁帆布或氯丁丝布。加筋土工膜抗拉强度很高;抗磨性好;但与接触介质的摩擦系数小,同单一土工膜与接触介质的摩擦系数相近。加筋土工膜主要用于橡胶坝的坝袋。亦可用于溢洪道护面以及溢洪道附近坝段的上游面防渗护面,可抵御较高的行近流速对坝坡的冲刷。还可作为帆坝、片坝的挡水膜片,用纲丝绳牵引升降,控制挡水和泄水。

  (1)有无铺膜的影响。铺膜后,膜前的浸润线略微上升,而防渗膜后浸润线明显降低,同时防渗膜底部等水头线变得密集,膜后水头大幅下降。水力梯度的分布也发生显著变化,铺膜前,在砂壤土和粘土层交界处存在细长的高水力梯度区域,而铺膜后堤体内水力梯度变小,而在膜底处水力梯度明显变大,说明由于膜的存在使得水流改变了流动路径,从膜底处集中绕渗,即防渗膜具有显著的防渗效果。

  除膜底小部分区域外,其他区域的水力梯度处在允许水力梯度范围内,而膜底部处于整个工程的下层,且范围很小,故不会发生渗透破坏。

  (2)膜铺深的影响。当膜底离粘土层0.5m时,相比于膜底插入粘土层,膜后的浸润线提升,水头明显升高,膜底部的等水头线变疏,表明垂直防渗膜的防渗效果大幅度下降。可见,当地层中存在粘土层等天然防渗层时,膜底是否插入粘土层对于防渗膜的防渗效果具有很大的影响,膜底插入粘土层时,形成封闭的防渗屏障,防渗效果比膜底未插入粘土层时显著提升。而当膜底未插入粘土层时,防渗膜与粘土层中间存在一层透水薄层,水流绕渗时形成相对强渗流通道,当膜底离粘土层越来越远,透水层厚度增大,渗流作用增强,防渗膜防渗效果将随之减弱。

  当防渗膜底部未铺至粘土层内时,相比于完整铺膜情况,在接近膜底处的区域内水力梯度上升,而在粘土层内水力梯度减小;而相比于无铺膜情况,膜底靠前处粘土层水力梯度上升,膜后则下降,说明膜前发生水流集中,而膜后由于水流路径改变,更多的水流向上运动,缓解了土层交界处的渗流集中,这对堤防的渗透稳定仍是有益的。此外,各地层(除膜底小部分区域)水力梯度仍小于允许水力梯度,故在膜底未铺至粘土层时,一般情况下也并不会发生渗流破坏,但垂直铺膜的防渗效果将显著降低。

  (3)膜破损的影响。当膜发生破损时,产生新的渗流通道,引起渗流场的重新分布,膜后浸润线明显提升,水头也大幅增加,尤以破损处水头抬升为明显。垂直防渗膜的防渗效果显著降低。膜破损处前后水力梯度明显上升,而其他区域的水力梯度下降,说明水流集中从破损处通过,但渗流集中造成梯度增大的影响范围不广,当堤体提供较长的渗透路径时,对堤防稳定性不会造成影响。此外其他各地层水力梯度降低,小于允许水力梯度,因此在膜发生破损时,并不会发生渗流破坏。

  防渗膜铺设中和使用过程中可能会产生破损,本文考虑单一破损情况。在模型中,膜顶高程为14.30 m,设置膜破损的位置发生在高程为11.0~11.5m之间,即约距离膜顶3m的位置。综上所述,为研究不同因素对于防渗膜防渗效果的影响,分别考虑有无垂直铺膜、铺膜底部是否插入粘土层内、膜是否发生破损等不同对比组。

  复合土工膜在铺设、焊接、缝合等过程中,严禁在雨天进行。同时在焊接过程中应确保基底表而具有干燥性能,含水率宜控制在15%以内,膜而应采用十纱布擦拭十净后方能进行焊接。施工全过程中,不允许将火种带入到施工现场,不允许穿钉鞋、高跟鞋、以及硬底鞋直接在复合土工膜上踩踏;施工车辆、施工机械等设备不允许碾压土工膜及其保护层。焊接操控人员应随时观察土工膜焊接质量,应充分结合施工区气象、温度、湿度等条件,合理调整焊接温度及行走速度。由于复合土工膜的铺设、焊接、缝合等属于隐蔽性工程,在施工过程中须由自检后并报监理工程师现场验收,待质量合格后方能进入到下一道工序中进行施工。

  渠道作为农村生产、生活用水,以及人畜饮水的主要载体,其运行的安全可靠性和节能经济性,就显得尤为重要。我国早期修建的大量灌区渠道工程,由于当时建设环境、投资资金、设计理念等因素的综合制约,农村渠道大多直接采用明渠进行水资源输送分配。据一些统计文献资料表明,我国农村渠道其实际输配水效率较低,约90%左右的渠道其渠系水利用系数均低于50%,有的甚至只有10%左右。工程损毁、无序管理、乱挖乱引等原因,渠道在水资源输配过程中造成大量水资源损毁浪费,直接影响到渠道运营的安全性、经济性和可持续发展性。因此,结合工程实际情况,采取有效的防渗加固方案,增强渠道防渗性能和运营经济效益,确保有限水资源得到合理开发利用,是农村“惠民工程”的重要体现。

  由于上游坝坡的防渗结构与库底和库坡防渗结构搭接位置较多,施工工序多且复杂,再加上一般的过坝管线(地下水导排管、渗滤液导排管等)等因素,从而会影响拦挡坝防渗的可靠性。在垃圾填埋过程中,尖锐的垃圾物品以及垃圾卸载、摊铺不规范操作等原因,也会导致拦挡坝上游防渗结构损坏。拦挡坝防渗结构损坏后,渗漏主要出现在下游坝坡的中下部及坡脚部位。

  库坡渗漏一般表现形式为地下水被污染或库坡的另一侧有渗滤液渗出,这样对垃圾填埋场周边环境也带来很大影响。造成库坡渗漏主要有两个原因,其一是生活垃圾中含有玻璃、陶瓷等尖锐物品,在堆填过程中,容易刺穿库坡防渗结构;其二是由于库坡的防渗结构在堆填垃圾前一直是临空的,时间一长导致防渗结构脱离基础层。鉴于库坡防渗结构出现破坏的原因,应加强对库坡防渗结构的表面保护(在防渗结构面上堆码袋装土)和上部锚固可靠性检测。

  通井路一般分为水泡子通井路、通井土路及进井通道。水泡子通井路为保证行车安全,一般采用砂石路面,其常用路面结构为2cm砂土磨耗层+10cm泥灰结碎石+30cm石灰土。一般情况下,路面宽3.5m,路基宽6.0m,一侧路肩可敷设管线,另一侧可架设电力线。通井土路一般用于通往位于低洼地的油、水井道路以及通往计量间和配水站的道路。路基宽一般为4.0m。进井通道一般用于通往非低洼地的油、水井道路,通道宽3.5m,两侧各设1m宽的三角形边沟。

  水土流失是全球性的重大生产和环境问题,而裸露土质陡坡上发生的水土流失为强烈。在道路建设,尤其是高速公路施工中产生的挖方或填方坡面以及弃土等废料堆积场,往往形成大量裸露陡坡,水土流失潜在风险大。传统护坡措施如浆砌或干砌块石、现浇混凝土以及加筋土挡墙等,以及之后兴起的骨架护坡方式如菱形网格骨架、拱形骨架和方形骨架等,在道路边坡防护中广泛应用,但对于土壤天然休止角较大、边坡自身稳定性较高的地区,这类工程措施实际作用远低于其自身价值,因此多种新型生态护坡方式迅速发展,包括液压喷播、土工格网植草、三维植被网技术和植物纤维毯边坡防护技术等。植物纤维毯边坡防护技术具有耗费资源少、施工周期短、经济成本低、有效促进植被恢复等优势,且植物纤维毯是利用农业生产废弃秸秆生产而成,能够促进资源有效利用、减少秸秆焚烧带来的污染、保护生态环境,因此在众多边坡防护措施中脱颖而出。

  膨润土防水毯靠膨润土层防渗,膨润土是土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩2种变形特征的黏土。膨润土的矿物成分主要是次生黏土矿物蒙特土和伊利土:蒙特土矿物晶格极不稳定,亲水性强,浸湿后强烈膨胀;伊利土亲水性也较强。膨润土是黏土颗粒含量高、吸水膨胀失水收缩的一种特殊土。膨润土的防渗性能与土的矿物成分和含量、土的颗粒大小和含量、水离子成分和含量、土层密度等有关。

  椰丝毯在45°和60°小区分别降低侵蚀89.64%和55.58%,说明椰丝毯能够很好地减蚀,且在较小坡度下减蚀效益更佳。根据实验证明黄麻毯可平均减蚀99.4%。降雨发现,在较小雨强下,植物纤维毯覆盖小区几乎不产生侵蚀,雨强增大后植物纤维毯减蚀效益降低。在植物纤维毯对产流的作用方而,学者们得到不同的结果。发现椰丝毯小区径流量分别增大150.16%和227.98%。减流效益随雨强增大而减小,主要原因可能是降雨条件差异,因为雨滴打击在植物纤维上可沿着纤维形成直接径流,对于不同降雨条件,直接径流对于整体产流的贡献比不同。

  (2)植物纤维毯可改良土壤,土壤有效氮含量和有效钾含量一般随着稻草毯铺设年限延长而增大,铺设8年小区有效氮含量和有效钾含量分别约为铺设1年小区的2.7,1.7倍。在铺设1年之后3种植物纤维毯相比,椰丝稻草混合毯改良土壤效果佳,土壤含水量、总孔隙度、有效氮含量和有效钾含量均明显高于椰丝毯小区和稻草毯小区。

  植物纤维毯对土壤侵蚀和产流作用是一个复杂过程的综合体现。植物纤维毯促进保水保土的主要机制包括多个方而。当植物纤维毯铺设于土表,由于植物纤维的悬垂性,下层纤维与土壤结合,形成纤维一土壤综合体,抗蚀能力提高;随着纤维吸水,植物纤维毯悬垂性增强,因此植物纤维毯减蚀效益往往在降雨初期随降雨累积时间增大。纤维一土壤综合体形成大量微型洼地,可拦蓄更多径流和泥沙;地表粗糙度增大,可降低水流流速,增大水流平均深度,促进入渗;径流侵蚀力降低,分离土壤能力减弱叫;径流挟沙力降低,促进侵蚀泥沙沉积。植物纤维毯覆盖能够减少或避免雨滴直接打击表土,减少土壤溅蚀和雨滴对表土的破碎作用,同时减弱土表的结皮形成。植物纤维可吸收水分,毯状结构增强截流,从而直接减少径流总量。然而,植物纤维毯亦存在着增大径流和侵蚀的可能,其机制在于:当雨滴打击到植物纤维毯上,部分雨滴会沿纤维表而或在纤维层中形成直接径流,当其他条件相同,径流量的增大往往伴随着较剧烈的土壤侵蚀。上述多种作用机制的综合,决定植物纤维毯对侵蚀和产流结果。

  合凝固,形成桩柱或板墙状的凝结体,用以提高地基防渗或承载能力的施工技术。旋喷桩的特点是:可提高地基的抗剪强度;能利用小直径钻孔旋喷成大直径固结体;施工特点噪声低,振动小;可用于任何软弱土层,可控制加固范围;设备较简单、轻便,机械化程度高,更人性化。适用于水利、交通、工业与民用建筑的地基处理和防渗加固。本工程主要布置在死水位以下的坝体防渗加固。

  复合土工膜是将土工膜和土工织物复合在一起的产品,将它平铺在坝坡上,土工膜是一种基本不透水材料,起防渗作用,土工织物保护土工膜不受运输和施工期间的外力损坏,同时提高膜面的摩擦系数。复合土工膜具有强大生命力,多种能满足工程需要的性能,而且由于其质量轻、施工简易、运输方便、价格低廉、料源丰富等优点,在水利工程和交通隧洞工程在有广泛的应用。

  土工布是当前工程中的一种新型建筑材料,它具有防渗性能好,隔离效果好等优点,因此通常被运用在加固与防护工程中。我们将这种土工布与普通的混凝土材料的防渗性能相比,它同样能够达到防渗的效果,并且成本低,施工简便,工期短。所以该材料被广泛运用在工程当中。岩土工程的主要施工对象是岩体与土地,而其防护与加固工程会受到诸多方面的影响,因此也在无形之中加大了工程的施工难度。

  首先,需要将江河湖护坡表面的杂物彻底清理,根据设计的要求将护坡进行一定的处理,再在护坡上铺设一层土工布;其次,若是遇到土体质量较差的岸坡,那么施工人员应该在其上铺设一层较厚的砂层,然后再在砂层上铺设一层土工布;然后,我们需要在土工布上在铺设一层细砂,然后对其浇筑混凝土。在浇筑混凝土的过程中,施工人员值得注意的是,应该在两块混凝土板预留出一定的缝隙,用以后期水泥砂浆的填充,另一方面,可以保证该护坡具有排水功能。

  施工过程中,难免出现复合土工膜破损、焊缝取样检测等特殊情况,须对上述部位进行修补作业后在进行本试验。修补试验方案如下:第1种情况,先对复合膜进行人工剥离,再采用钢丝刷配合热风焊枪对剥离面(粘有涤纶丝线)进行清理,冷却后再进行焊接及打压试验;第2种情况,先对复合膜进行人工剥离,再采用钢丝刷配合热风焊枪对剥离面(粘有涤纶丝线)进行清理,冷却后采用PE胶(即土工膜专用KS热熔胶粘剂)将修补块与母材进行膜与膜的粘接并进行真空检测,面层布则采用热风焊枪进行焊接。T形焊缝试验:直接采用单膜进行T形拼缝焊接,封堵后再采用真空检测仪在结点周围直径30m范围内进行真空检测;然后采用热风焊枪焊接、PE胶粘接方式进行补强试验。

  不连续铺膜的施工方法。在施工中由于填筑上料,施工导流交叉作业干扰和施工条件等影响,会导致土工膜铺设不能连续进行,而铺设完的土工膜为防止破损和丢失又必须及时覆盖。为解决这一矛盾,将不能连续作业部位的土工膜向内部卷起1~1. 5m,再用细砂料覆盖0. 5m以上,并在其上插上标志。待此部位能够衔接施工时,人工将覆盖层清除,清理整平拼接。

  土工织物铺设于路面结构内,主要应用之一就是提高沥青面层或加铺层的抗疲劳开裂、防止反射裂缝和抗永久变形能力。在提高抗疲劳开裂和防止反射裂缝方面的研究,一般均结合反射裂缝形成机理的力学分析进行。一些工程应用说明旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土加铺层中的应力状况,从理论上探讨了反射裂缝的形成机理。低模量高变形率的材料作为夹层,可大幅度降低裂缝尖端应力集中系数,起到防止反射裂缝的作用,而各种防治措施又以土工织物的效果好。玻璃纤维布防治沥青路网裂技术,采用弹性地基上的梁为模型,进行了理论分析。土工布满铺路面时,厚、弹模低、变形率大的土工布可以显著降低沥青混凝土层底的温度应力,对于荷载产生的有效应力却有增加的趋势。在旧道面接缝处铺设有限宽度的土工织物夹层,既能利用土工织物的低模量,又可以不使路面结构的整体连续性受到破坏,从而达到降低加铺层温度应力和荷载应力的目的。

  土工膜防护层为12cm厚混凝土护坡,与土工膜的摩擦系数为0. 55,土工膜铺放坡角为18. 40,抗滑稳定安全系数为1. 65,满足抗滑稳定要求。膜后排渗能力验算主要是验算当上游水位骤降时,坝体中部分水量将流向上游,沿土工织物顺流至坡底,经坝底排水管或导水沟导向下游的能力,以此来确定膜后土工织物的导水率和土工织物的层数。该工程在膜后排渗能力不满足要求的部分区域增加了土工布层数,使膜后导水率达到设计要求。

  膨润土防水毯对现场水体的阻隔效果,如圆筒测量法#水位直接测量法等。然而在现场条件下由于受降雨以及不断蓄水和放水调度的影响,使得工程蓄水量不断发生变化,这给连续定量监测带来诸多不便。当然,也曾采用过简单的办法来定性评价膨润土防水毯材料的阻隔效果。例如,采用 膨润土防水毯作为包封材料的某场地在数天时间内其水位减少值超过一定额度,则表明 膨润土防水毯材料的阻隔作用失效。在绿化工程中,采用了膨润土防水毯作为人工湖底部衬垫的防渗材料。但随后发现,在该人工湖工程完工后进行的初次蓄水期间内,湖水位平均每周下降约80cm。初普遍认为是采用的 膨润土防水毯产品质量不合格,或者工程设计的 膨润土防水毯铺设方案有问题所致。因为通常情况下,产生异常渗漏的原因多数是由于铺设过程中的错误所引发。

  膨润土防水毯是膨润土颗粒按照一定质量要求均匀平铺在两种土工织物之间,通过针刺等工艺制成含有微小空隙的一种复合型防水材料,土工织物主要起保护作用。膨润土防水毯主要利用膨润土遇水膨胀原理,防水毯内所选用的钠基膨润土遇水可膨胀至少几十倍,依靠针刺纤维把膨润土层锁定在两层土工布之间,形成黏性高且水力渗透系数很小的均匀密实胶体系统,可以有效防水。

  ②在下边坡的坡脚处先进行挡墙施工(沙袋或石块),然后对下边坡进行修坡,坡度控制在1:1~1:1.15之间。下边坡宜采取分段阶梯式施工的原则,每段阶梯按高度6m控制,斜面距离大约为10m,放坡坡长也约为10m。此举一方面分担了坡面承载力,降低安全风险,另一方面也更有利于生态袋码放的稳定。

  根据沙坑内各边坡坡体特征、形成条件、诱发因素、形成机理、稳定性及发展趋势,合理布局,因地制宜、随坡就势,尽量减少土方工程量,节约资源,节省资金,在保证边坡稳定的基础上,进行生态修复。

  地形地貌整治工程+高次团粒喷播植草工程+坡面生态袋护坡植草工程+安全防护网工程+灌溉工程+截排水沟工程+养护工程。

  根据沙坑原状地貌,通过为确保安全,避免出现外来人员不慎跌落等情况,对沙坑现状深坑区域拟采用隔离栅进行围护。地形整治工程对具备条件的边坡进行分级削坡放缓及坡面整理,对不具备放坡

  条件的边坡采用客土回填压实的方式进行放缓及坡面整理,对现状平台利用削坡土方进行回填及场地平整为绿化施工创造条件。

  在地形整治完成后,对大于35°的陡坡采用高次团粒喷播进行坡面稳固绿化。地形整治完成后,不大于35°的边坡坡面采用生态袋植草进行坡面稳固绿化。生态袋采用外购,参考规格800mmx600mmx300mm,各袋用连接扣连接,袋内装种植土。横向成品字形码放。

  为了确保高速公路正常运营,该工程采用铺设无纺土工布防止路面病害和改性沥青罩面等修补措施。以有效地对路面病害进行处理。

  1、无纺土工布的特性,用于公路工程的无纺土工布是一种聚醋长丝无纺上工合成材料,主要有以下特点①耐高温。沥青混合料摊铺时温度高达150℃左右,故要求夹层材料在此温度下不能收缩或熔化、卷曲变形。该土工布以聚醋为原料,熔点高达230℃,在摊铺时性能稳定,不会发生任何变化。

  ②经纬向均具有较高的抗拉强度。

  ③吸附性好、其表面均匀,渗透性好。

  ④具有良好的化学稳定和抗生物性能。

  2、无纺土工布的作用

  ①利用土工布织物的撕裂强度和一定的延伸性,使基层反射裂缝产生的应力扩展至更宽范围,缓解裂缝处的应力集中,起到吸收部分拉伸能量的作用。

  ②上工织物浸透沥青后形成密封防水层,防止地表水渗入基层,使基层材料不至进一步恶化。

  3、无纺土工布设置方法

  ①对于翻浆病害设在基层顶面,若基层出现病害,挖除基层后在其底面铺设无纺土工布。

  ②对于龟裂和坑洞病害在基层顶面设置。

  ③铺设土工布前‘均在基层顶而喷洒透层油。

  通常平铺土工合成材料加筋是结合其它地基处理设施如碎石桩、搅拌桩或预制桩复合地基一起使用,形成平铺加筋群桩复合地基,可使路堤的填土荷载均匀作用于桩顶和桩间土,进一步发挥桩和土的共同作用,提高地基承载力,减少沉降。但对于平铺土工合成材料加筋结合塑料排水板(或砂井)处理软基的设计方案却值得商榷:在上部荷载作用下,塑料排水板(或砂井)作为竖向排水通道加快软土地基的排水固结,从而提高地基承载力,承载力改善情况与上部荷载作用(大小和时间)密切相关;土工合成材料加筋是通过约束软土的侧向变形,改善软基上部的位移场和应力场,使应力分布均匀,从而提高地基承载力和稳定性;一旦加筋材料发生断裂破坏,软基受到的上部荷载将突然增大,有可能出现地基破坏、

  高密度聚乙烯防渗膜是由高分子聚乙烯通过吹塑或平挤制成的具有很强耐久性的防渗材料。其主要功能是防止液体的渗漏和气体的挥发。HDPE防渗膜的特点是化学性能稳定,抗老化、抗紫外线、很好的抗撕裂、抗穿刺能力、脆性低、热变形小、具有良好的化学稳定性、耐高低温、耐沥青、油及焦油、耐酸、碱、盐等化学溶液,防渗效果、施工周期短、成本低、无毒、抗植物根系、抗化学腐蚀性能、防渗效果好。

  热焊接的原理是通过焊接机把热量传到接缝处的土工膜表面使其溶化,在溶化范围内产生分子渗透和交换并溶成一体,然后通过滚轮加压,使焊接部件的溶合区可以达到无明显界面。此法使用方便,容易掌握,非常适合于直线长缝,对热塑性防渗材料都适用。

  PE防渗膜、PE复合土工膜是一种新型防渗材料,目前已在土木建筑工程中得到广泛应用。就水工建筑物而言,对这些防渗材料的纵横向抗拉强度、撕裂及刺破强度、伸长率、摩擦系数、垂直向渗透系数、耐酸碱腐蚀、抗老化以及膜的厚度、单位面积质量、条幅的长宽等有具体要求。

  (1)铺设前清扫土工膜铺设基面,要求基面平整,不能凹凸不平及有裂缝、缝隙等,也不能有石块、砖块、铁钉、木棒等尖锐物,以免刺破薄膜。对于长有芦苇及杂草的基面,可在开挖换填夯实后铺膜,亦可向苇根内滴柴油灭苇。

  (2)PE防渗膜、PE复合土工膜应沿一定方向铺设,不要拉得太紧,应留有3%~5%的伸缩量,形成均匀的小折皱。要求防渗膜紧贴在基面上,从一端向另一端铺,注意挤出空气。

  (3)铺设时两边均需预留一定拼接宽度,并要调整好每幅和每个单元土工膜走向,以便在幅与幅、单元与单元之间进行纵横缝的拼接。

  (4)PE防渗膜、PE复合土工膜铺设好后,要用砂袋压住,防风吹动,防止暴晒。

  5.土工膜铺设完成后,质检人员对整个坝而土工膜进行检查,对破损地方,通过打补丁的方式进行补焊。

  土工膜而板安装在锚固带上,锚固带为土工膜提供基础和支撑,锚固带材料与土工膜而板相同,在挤压边墙上形成6m×6m的网格。锚固带安装简易、常规,大大简化了土工膜的安装过程。锚固带跟随挤压边墙施工进度逐层安装,每施工一层挤压边墙,安装一层锚固带,施工工序如下:

  1.锚固带每一段长165cm、宽42cm,相邻两条锚固带之间的距离为6m。整个坝而锚固带共60道,总安装长度约6031m,在大坝中间部位设有定位点,该处锚固带的编号为第37道,然后以定位点为基准,向两边测量放点,每6m布置一道。

  2.锚固带由膜(PVC)和无纺土工布组成,膜的厚度为2.5mm,无纺土工布规格为500g/㎡。

  3.在铺设土工膜之前,由现场监理工程师、现场专职质检人员对锚固带进行全而检查。主要检查复合

  土工膜锚固带安装是否垂直、锚固带中心间距是否为6m,以及通过人工拉拽的方式检查锚固带是否焊接牢固,对不合格的锚固带进行补焊,验收合格后开始土工膜铺设。

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标题:HDPE土工膜等土工合成材料的特性 地址:http://www.tgcl6688.com/a/news/362.html
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