天然納基膨潤土防水毯在某工程中的應用

郭 銘

(遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110003)

1 工程概況

近年來，生態景觀水利越來越受到人們的關注，灌區等水利工程建設從以往的發揮單一灌溉功能，逐步轉變為集灌溉、生態、景觀于一體的復合型水利工程[1- 2]。遼陽灌區地處遼寧省遼陽市西部平原地帶，渠首建在遼陽市城東太子河左岸，引水總干穿過遼陽城區而過。在生態灌區建設中，遼陽灌區利用渠首防洪閘和進水閘之間的天然洼地打造景觀湖，既起到了防沙穩流的作用，又成為了一道亮麗的景觀，發揮了水利工程的綜合效益。

在防滲材料選擇上，經過比選，景觀湖采用了天然納基膨潤土防水毯，該材料具有防滲性能優異、抗老化性能好、地形適應能力強、施工和后期維護簡單等優點，在工程應用中取得了很好的效果。

2 工程地質條件

3 防滲結構比較

由于項目區地基透水性強，景觀湖底需進行防滲處理，常用的防滲結構主要有粘土防滲結構、復合土工膜防滲結構及納基膨潤土防水毯防滲結構等，其防滲原理大體相同，都是通過防滲材料的不透水性阻隔水體下滲通道，起到防滲效果。工程設計時，對3種防滲結構進行了比較(見表1)。

表1 防滲形式比較

3.1 粘土

粘土防滲結構的原材料在當地十分豐富，取材方便，粘土壓實后具有較好的防滲效果，施工工藝簡單。但是粘土防滲結構的防滲效果受環境影響較大，項目區地處東北地區、遼寧省中部，屬嚴寒地區，溫度變化、凍融循環等會對其防滲工程造成破壞，降低工程防滲效果和工程使用年限，且后期維修困難。粘土防滲結構對壓實度要求較高，工程量大，施工周期較長，而項目區位于灌區渠首，施工需避開冬季和灌溉期，施工工期有限。

3.2 復合土工膜

復合土工膜是將防滲主材與無紡布復合而成的防滲材料，防滲主材主要由聚氯乙烯、聚乙烯等塑料薄膜制成，具有防滲效果好，材料穩定性高等特點，在防滲領域應用十分廣泛[3- 5]，然而土工膜容易破損，且施工工藝較復雜，接縫需要焊接處理，無法采用機械施工，只能依靠人工鋪設焊接，施工進度慢、周期長。項目區基底碎石較多，采用土工膜防滲對施工場地平整度要求很高，需要進行大量換填，否則碎石容易“刺傷”土工膜，一旦出現破損滲漏，維修難度較大。

3.3 天然納基膨潤土防水毯

天然鈉基膨潤土防水毯是采用針刺、膠粘等方法，將具有高膨脹性的天然鈉基膨潤土材料包裹在土工布等土工材料之內，遇水后天然鈉基膨潤土材料被鎖在土工材料之間體積膨脹，形成高密度膠狀防水層，起到防滲的效果[6]。該材料具有諸多優點，幾年來在各類防滲工程中應用較多。①遇水后可以膨脹20余倍，形成穩定的高密度防水層，防滲性能優異。②采用天然無機材料，性能穩定，抗老化性能好。③該材料施工方便，材料間采用搭接方式施工，施工速度快。④具有自愈能力，后期的維護和修補簡單。⑤對施工基底的要求較低，地形適應能力強。⑥耐干濕、凍融循環，適合北方寒冷地區使用。

4 防滲設計

4.1 總體設計

景觀湖采用梯級布置，共分深水區、淺水區、岸頂3階，中間包含深水區迎水坡和淺水區迎水坡2個區域。深水區湖底設計標高22.5m，淺水區湖底設計標高25.4m，岸頂設計標高28.5m，深水區迎水坡坡比為1∶2，淺水區迎水坡坡比為1∶2.5，正常水位26.1m。為滿足景觀要求，淺水區及淺水區迎水坡布置了菖蒲、連翹、千屈菜、山杏、云杉、垂柳等景觀植物(如圖1所示)。

圖1 景觀湖斷面布置圖

4.2 防滲結構設計

水面覆蓋區域全部進行防滲處理，涉及區域主要包括深水區、深水區迎水坡、淺水區3個區域。

4.2.1深水區防滲結構設計

深水區湖底開挖0.5m，并整平夯實，夯實度不小于0.91，鋪設5kg/m2天然納基膨潤土防水毯，兩塊防水毯之間采用搭接方式，搭接寬度不小于0.2m，搭接縫處雙層防水毯間撒補強粉，并采用封邊條固定，在膨潤土防水毯鋪設完成后，回填0.5m厚原狀土并夯實。

4.2.2深水區迎水坡防滲結構設計

深水區迎水坡開挖0.4m，并整平夯實，夯實度不小于0.91，鋪設5kg/m2天然納基膨潤土防水毯，兩塊防水毯之間采用搭接方式，搭接寬度不小于0.3m，搭接縫處雙層防水毯間撒補強粉，并采用封邊條固定，在膨潤土防水毯鋪設完成后，回填0.1m厚原狀土并夯實。為防止深水區迎水坡沖刷，在回填土頂部設置0.3m厚礫石網箱護坡。

4.2.3淺水區防滲結構設計

深水區湖底開挖0.6m，并整平夯實，夯實度不小于0.91，鋪設5kg/m2天然納基膨潤土防水毯，兩塊防水毯之間采用搭接方式，搭接寬度不小于0.2m，搭接縫處雙層防水毯間撒補強粉，并采用封邊條固定。由于淺水區需種植水生植物，在膨潤土防水毯鋪設完成后，需回填0.6m厚種植土。

5 結語

根據項目區地勘成果，遼陽灌區景觀湖地基主要為雜填土層和卵石層，滲透系數為6.0×10-2～1.8×10-1，透水性強，為滿足景觀湖蓄水要求，需對湖底進行防滲處理。通過對黏土防滲、復核土工膜防滲、天然納基膨潤土防水毯防滲3種防滲結構進行比選，比選結果表明：粘土防滲結構存在施工周期長、耐久性差等不足；復核土工膜防滲結構除施工周期長以外，還存在對場地平整度要求高、易破損等不足；兩種結構不能滿足項目區防滲要求。而天然鈉基膨潤土防水毯防滲性能優異、抗老化性能好、地形適應能力強，具有自愈能力，施工和后期維護簡單，耐干濕、凍融循環等特點，能適應項目區的場地條件及四季溫濕度變化，取得了良好的經濟效益和生態效益，對類似地區景觀湖的防滲工程具有借鑒意義。