膨润土防渗毯在宁夏水渠
修复工程中的应用
捷高科技（苏州）有限公司      郎佳川龙
一、项目背景及概况
宁夏水渠修复工程位于银川市东北方向，分别包括：惠农渠、汉延渠和陈渠等三部分，其中，惠农渠为主干渠道，三渠道分别使用了捷高科技（苏州）有限公司的膨润土防渗毯进行防渗整修。
1、惠农渠段，位于石嘴山市境内。七、八十年代农田基本建设时对渠道进行了混凝土衬砌。但由于设计标准低、冻胀破坏严重，砌护工程已基本被破坏，建筑物完好率不足30％。修复前渠道已成为土渠，渗漏损失大，渠系水利用系数仅为0.45。本次结合水权转换，对惠农渠进行改造，砌护工程范围为93+710～95+460段。
渠道走向南北向，衬砌型式为浆砌石基础混凝土板护坡衬砌，设计流量59m3/s，设计水深2.5m，渠深3.4m,渠底宽24m，开口宽34.6m，渠道比降1/10000，内边坡1：1.5。该地段地下水位相对较低，属半挖半填渠道。
渠道年平均气温8.2℃，冬季日平均气温－5.2～-9.3℃，极端{zd1}气温-30.3℃，冻期145天，负温天数158天，{zd0}冻深95㎝，土质为砂质壤土。
2、汉延渠段，建造于六、七十年代，由于年久失修，渠道衬砌及建筑物大多已损坏，严重影响渠道安全运行和灌区正常灌溉。汉延渠水权转换工程范围为82+000(金星段)～84+807段，干渠总长2.807km，位于宁夏贺兰县境内。现状渠底宽3.5～4m,渠深1.8～2m,水深1,13～1.22m,开口宽6.18～6.48m。
渠道走向南北向，衬砌型式为弧底切线边坡全断面混凝土板衬砌，设计流量4m3/s，设计水深1.28m，渠深1.9m,渠底宽3.328m，开口宽6.49m，渠道比降1/3000，内边坡1：1.5，圆心角1.176弧度，半径3.0m。该地段地下水位相对较高，冬季渠道有积水，属半挖半填渠道。
渠道冬季气温较低，年平均气温8.4℃，冬季日平均气温-9.2℃，极端{zd1}气温-23.7℃，冻期140天，负温天数153天，{zd0}冻深90㎝，土质为粉质壤土。
3、陈渠段，位于惠农渠下段支渠上，位于石嘴山境市内，渠道走向东西向，衬砌型式为弧底切线边坡全断面混凝土板衬砌，设计流量0.56m3/s，设计水深0.85m，渠深1.1m,开口宽2.41m，渠道比降1/3000，内边坡1：1。
二、膨润土防渗毯介绍
膨润土防渗毯是一种新型的土工合成防渗材料,是水利部2004年引进国际先进水利科学技术项目(948项目)的一项科技成果。它的结构是两层土工合成材料之间夹封膨润土，通过针刺加劲而成。膨润土防渗毯是利用膨润土的膨胀性进行防渗，利用土工织物来承载和护面的结构形成。它与土工膜同属土工合成材料，除具有土工膜的优点外，还具有：①柔性极好，抗张应变的能力强。在张应变达20%的情况下，其渗透率不增大；②极强的自愈合功能。由于膨润土具有遇水膨胀性，它会在土工织物刺破处自我愈合，上下层土工织物在针刺的作用下也约束了膨润土的迁移，进一步提高了自愈合能力；③抗干湿和适应冻融能力强。膨润土受热后会出现干缩现象，但复水后出现的裂缝会自动闭合，且渗透系数不变；经冻融试验，其适应冻胀的能力较强。④施工方便快捷。比土工膜搭接方便，安装简单，施工速度快。⑤由于膨润土防渗毯的原材料主要包括膨润土和土工织物，所以其倜 ぃ 繁！?br> 与传统或高分子防水材料相比，膨润土防渗毯在材料和施工上具有以下特点：
(1)膨润土是xx无机材料，不会发生老化反应，耐久性好；且不会对环境造成任何不利影响，属环保材料。
(2)具有优异的防水防渗以及抗渗静水压的性能。
(3)施工简便，省工省料，立面或斜面铺设时，只需固定并按要求搭接，搭接处均匀撒上膨润土即可，无须胶粘或热敷贴。
(4)不受施工环境温度的限制，在-32℃也可施工，施工时只需将防水毯平铺在基层上。
(5)基层处理要求低。该产品系在遇水情况下产生防水功能，因此可直接在潮湿的基层上铺贴，使防水施工得以提前，加快了工程的施工进度。
(6)膨润土遇水膨胀后形成的浆状体能修补混凝土因各种原因产生的细微裂缝，具有自修补功能。
(7)容易修补。即使在防水(渗)施工结束后，如防水层发生意外破损，只要对破损的部位加以简单修补，即可重新获得xx如初的防水性能。
(8)性能价格比高。可广泛应用于市政、公路、铁路、水利、环保及建筑工程中的地下防水防渗施工。
三、施工准备及方案
惠农渠、汉延渠的膨润土防渗毯施工开始于2005年3月26日，陈渠开始于4月10日，施工前基面均为素土夯实，工人每天工作时间约8小时。工程施工设计主要是在原设计的基础上，将传统的复合膜(0.3mm土工膜/100g土工布)防渗改为膨润土防渗毯进行防渗。为了具有可比性，并考虑经济投资，因此设计为：汉延渠段分别采用了全断面混凝土板与膨润土防渗毯复合衬砌，以及素土与膨润土防渗毯的衬砌。惠农渠衬砌型式分别采用了浆砌石基础混凝土板护坡与膨润土防渗毯复合衬砌，其中防渗毯上铺设3㎝水泥砂浆衬砌，以及防渗毯上铺设40㎝素土衬砌。陈渠采用了弧底切线边坡全断面混凝土板与防渗毯复合衬砌，衬砌长度600m。其中：
1、惠农渠段，浆砌石基础混凝土板护坡衬砌：基础为60×80㎝浆砌石，边坡为8㎝厚混凝土板，混凝土板边坡下设的材料有两种：一是3㎝厚M5水泥砂浆、3㎜厚带膜膨润土防渗毯；二是40㎝素土、3㎜厚膨润土防渗毯。渠底为3㎜厚膨润土防渗毯上铺60㎝素土。混凝土板缝宽10㎝，用C20细石混凝土填筑。沿渠道纵向每5.93m设一道宽30㎜的伸缩缝，缝内上部填筑30㎜厚的沥青砂浆，下部填筑30㎜厚的聚乙烯油膏。边坡40cm素土人工夯实，渠底60cm素土机械碾压密实。渠底每间隔20m在防渗毯上砌筑50×60cm浆砌石截墙，稳固防渗毯，以防冲刷。
该试验段铺设的防渗毯为带膜防渗毯，即在土工织物一侧又夹烫了一层高密度聚乙烯薄膜。渠道边坡的防渗毯沿横断面方向铺设，渠底的防渗毯沿纵断面方向铺设。
    
2、汉延渠段，①混凝土板全断面衬砌。衬砌结构自上而下分别为：边坡6㎝厚、渠底10㎝厚50×50cmC15混凝土板，下设3㎝厚M5水泥砂浆、3㎜厚不带膜膨润土防渗毯；混凝土板缝宽10㎝，用C20细石混凝土填筑。沿渠道纵向每5.93m设一道宽30㎜的伸缩缝，缝内上部填筑30㎜厚的沥青砂浆，下部填筑30㎜厚的聚乙烯油膏。
②素土衬砌。方法为：素土+防渗毯，在防渗毯上铺设50㎝素土，将渠道边坡调整为1：2后碾压密实，保证素土不被冲刷。
防渗毯沿横断面方向铺设，根据渠道横断面尺寸，将防渗毯裁割后，由渠道的一边顶部向另一边逐渐展天铺设。
3、陈渠段，渠底为7㎝厚混凝土弧板，边坡为7㎝厚混凝土方板，全断面混凝土板下铺设3㎝厚M5水泥砂浆和3㎜厚带膜膨润土防渗毯。防渗毯沿纵断面方向铺设。
四、膨润土防渗毯的施工工艺
1、基槽开挖整修
渠道土方达到标准要求后，按渠道断面尺寸进行开挖，并对边坡和渠底进行修整。修整时要注意坡面的平整度，xx尖锐物、树根等杂物。如有积水，要先进行排水作业，以防止膨润土防水层过早发生水化作用。在惠农渠施工过程中，由于渠道内有积水，事先开挖排水槽实行排水。
2、防渗毯铺设
（1）渠道基槽平整无积水后即可铺设防渗毯。防渗毯面层的有纺布一侧应对着遇水面（即朝上），根据断面尺寸可采取纵向和横向铺设，防渗毯可根据需要任意裁割。在施工中，汉延渠和惠农渠边坡采用横向铺设，惠农渠渠底和陈渠采用纵向铺设。
（2）接缝处理。每幅防渗毯要求相互搭接，搭接长度不少于100mm。横向铺设时，搭接方向应与水流方向一致，即上游一幅搭接在下游一幅上，以保证防渗毯不被水冲刷翻起。搭接好后，在搭接部位上均匀撒上颗粒状膨润土。防渗毯铺设的渠坡顶端应留折角余量，并挖V形槽将防渗毯按三角形折起，用土填埋。其作用是防止坡面的防渗毯下滑。
（3）安装后的防渗毯如有损坏，应另裁割一幅比损坏面大100mm的防渗毯覆盖于其上，搭接周边撒上膨润土即可。
（4）防渗毯铺设检查合格后，填压40～50cm回填土。采用混凝土板砌护时，在铺设好后的防渗毯上铺设3cm厚M5水泥砂浆垫层，砂浆垫层的铺设与砼板的铺砌同步进行。铺砌顺序从底向上抹平、压实，满足厚度要求，以保证砼板的平整度。
（5）如遇雨天，应立即组织排水，待雨停并xx积水后才能继续施工。对受湿的防渗毯无需更换，但应避免在防渗毯上走动。
3、注意事项
（1）防渗毯的铺设、搭接和收口应符合设计要求和施工规范，并应牢固稳定，无空鼓、损伤、划移、翘起、皱折等现象。
（2）防渗毯的搭接长度不少于100mm。
（3）施工过程中应注意排水，保证地下水位位于防渗毯以下，施工时渠底可以潮湿，但是严禁在有积水时施工作业。
（4）防渗毯铺设完毕后，应尽快进行土的回填或混凝土板的铺设，避免践踏损坏。
（5）防渗毯应堆放在现场指定地方，并垫起与地面保持一定距离，用塑料薄膜遮盖密实，避免雨水浸泡、日晒和受潮。
（6）如遇下雨，应立即用塑料薄膜覆盖防水层，避免雨水浸泡和冲刷防水层而影响施工质量。
（7）不得在雨天施工。严禁施工人员穿钉鞋作业。
五、结论
通过这三段渠道膨润土防渗毯的施工，充分表现了膨润土防渗毯施工方法简便、施工速度快、对现场环境，基面要求宽松、不受温度限制、低透水性、环保、节省费用等特点，较之传统的防水防渗材料有着不可替代的优越性，因而是值得信赖和推广的一种新型防渗材料。特别是对由于冻胀破坏，而每年都要进行水渠修复的地区来说，膨润土防渗材料正是他们寻找的，能够不受冻融循环影响，从而节省修整费用的新型防渗材料。因此，大规模使用膨润土防渗产品，降低防渗防漏工程成本，缩短施工时间，具有广泛的经济效益。随着宁夏水渠修复项目，膨润土防渗毯施工的完成，其表现出来的优异效果，使得宁夏水利部门发现，捷高公司的膨润土防渗产品正是他们理想中的水渠防渗材料。同时，对膨润土防渗毯的应用和普及起到极大的促进作用。