復(fù)合土工膜
1500g/平方米,抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學(xué)性能指標(biāo)高,產(chǎn)品具有強(qiáng)度高,延伸性能較好,變形模量大,耐酸堿、抗腐蝕,耐老化,防滲性能好等特點(diǎn)。能滿足水利、市政、建筑、交通,地鐵、隧道、工程建設(shè)中的防滲,隔離,補(bǔ)強(qiáng),防裂加固等土木工程需要。由于其選用高分子材料且生產(chǎn)工藝中添加了防老化劑,故可在非常規(guī)溫度環(huán)境中使用。常用于堤壩、排水溝渠的防滲處理,以及廢料場的防污處理。
復(fù)合土工膜是在薄膜的一側(cè)或兩側(cè)貼上土工布,形成復(fù)合土工膜。其形式有一布一膜、二布一膜、兩膜一布等。
抗穿刺強(qiáng)度高,摩擦系數(shù)大
耐老化性能好,適應(yīng)環(huán)境溫度范圍大
優(yōu)良的抗排水性能
適用于水利、化工、建筑、交通、地鐵、隧道、垃圾處理場等工程
主要技術(shù)指標(biāo): 400 500 600 700 800 900 1000 備 注 0.25~0.35 0.3~0.5
斷裂強(qiáng)度KN/m 5 75 100 120 140 160 180
CBR頂破強(qiáng)力KN 11 15 19 22 25 28 30 縱橫向
撕破強(qiáng)力KN 0.15 0.25 0.32 0.40 0.48 0.56 0.62 縱橫向
4.復(fù)合土工膜防滲鋪蓋設(shè)計(jì)
1)復(fù)合土工膜的特征
糙面防滲膜
復(fù)合土工膜以塑料薄膜作為防滲基材,與無紡布復(fù)合而成的土工防滲材料,它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。目前,國內(nèi)外防滲應(yīng)用的塑料薄膜,主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA),它們是一種高分子化學(xué)柔性材料,比重較小,延伸性較強(qiáng),適應(yīng)變形能力高,。耐腐蝕,耐低溫,抗凍性能好。其主要機(jī)理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道,以其較大的抗拉強(qiáng)度和延伸率承受水壓和適應(yīng)壩體變形;而無紡布亦是一種高分子短纖維化學(xué)材料,通過針刺或熱粘成形,具有較高的抗拉強(qiáng)度和延伸性,它與塑料薄膜結(jié)合后,不僅增大了塑料薄膜的抗拉強(qiáng)度和抗穿刺能力,而且由于無紡布表面粗糙,增大了接觸面的摩擦系數(shù),有利于復(fù)合土工膜及保護(hù)層的穩(wěn)定。同時(shí),它們對細(xì)菌和化學(xué)作用有較好的耐侵蝕性,不怕酸、堿、鹽類的侵蝕。
現(xiàn)在又有種新型的復(fù)合土工膜--經(jīng)編復(fù)合土工膜。經(jīng)編復(fù)合土工膜以合成纖維(或玻璃纖維)為增強(qiáng)材料,通過與復(fù)合土工膜復(fù)合而成的新型土工材料。經(jīng)編復(fù)合土工膜不同于一般復(fù)合土工膜。其最大特點(diǎn)是經(jīng)線與緯線的交叉點(diǎn)不彎曲,各自處于平直狀態(tài)。用捆綁線將兩者捆扎牢固,可全面較均勻同步,承受外力,分布應(yīng)力,且當(dāng)施加的外力撕裂材料的瞬時(shí),紗線會(huì)沿初裂口擁集,增加抗撕裂強(qiáng)度。經(jīng)編復(fù)合時(shí),即利用經(jīng)編捆綁線在經(jīng),緯紗與短纖針刺非織防水土工布的纖維層間反復(fù)穿行,使三者編結(jié)為一體。因而經(jīng)編復(fù)合土工膜既具有高抗拉強(qiáng)度,低延伸率的特點(diǎn),又兼有復(fù)合土工膜的防水性能。因此經(jīng)編復(fù)合土工膜是一種具在加筋增強(qiáng)、隔離、防護(hù)作用的防滲材料。它是當(dāng)今國際上高水平的應(yīng)用土工復(fù)合材料。
復(fù)合土工膜的使用年限問題,主要是由塑料薄膜是否失去防滲隔水作用而定,據(jù)蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,水工用的厚度為0.2m的加穩(wěn)定劑的聚乙烯薄膜,在清水條件下工作年限可達(dá)40~50年,在污水條件下工作年限為30~40年。因此復(fù)合土工膜的使用年限足以滿足大壩防滲要求的使用年限。
2)復(fù)合土工膜的選型
目前,國內(nèi)生產(chǎn)土工膜的廠家比較多,產(chǎn)品規(guī)格也五花八門,有一布一膜,一布二膜,二布一膜,二布二膜及多布多膜,等。型號有200g/m2~1000g/m2等,亦可由用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況提出要求,由廠家根據(jù)要求單獨(dú)生產(chǎn)。表5.5.3.1列出了湖南維尼綸廠所生產(chǎn)的部分產(chǎn)品的主要性能指標(biāo),供設(shè)計(jì)時(shí)參考選用。
表產(chǎn)品主要性能表
型號規(guī)格
指標(biāo)
項(xiàng)目 WCS—1 WCS—2 WCS—3 WCD—1 WCD—2
一布一膜復(fù)合土工膜 二布一膜復(fù)合土工膜
220 500 600 300 500
單位面積質(zhì)量偏
差度(%)≤ 一等品 6.5 5.0 5.0 6.5 5.0
合格品 9.0 8.0 7.0 8.5 8.0
厚度(mm≥) 一等品 0.30 1.40 2.50 0.40 1.75
合格品 0.25 1.30 2.40 0.35 1.65
縱橫向狹條抗拉
強(qiáng)度(N/om) ≥ 一等品 70 300 450 110 400
合格品
圓球頂破強(qiáng)度
(N) ≥ 一等品 200 500 900 200 900
合格品
抗?jié)B強(qiáng)度(Mpa) 一等品 0.4Mpa水壓
不滲水 0.7 Mpa水壓
不滲水 0.7 Mpa水壓
不滲水 0.4Mpa水壓
不滲水 0.7 Mpa水壓
不滲水
合格品
外觀 一等品 布面平整、無破洞、布面與膜粘合緊密、無分層現(xiàn)象
合格品
根據(jù)表5.5.1.3的產(chǎn)品主要性能,結(jié)合周頭水庫的具體情況設(shè)計(jì)采用WCD——1型二布一膜的復(fù)合土工膜,其規(guī)格為300g/m2,幅寬1.9m。
4)復(fù)合土工膜防滲體設(shè)計(jì)
復(fù)合土工膜防滲體結(jié)構(gòu)由基面、復(fù)合土工膜、保護(hù)層、塊石(或砼)護(hù)坡共四層組成(如下圖5.5.4.1),現(xiàn)將各層設(shè)計(jì)分述如下:
復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)體剖面圖(單位:mm)
?、黉伳せ嬖O(shè)計(jì)(即壩殼表面處理要求)
為防止復(fù)合土工膜上鋪填土層順其表面滑動(dòng),增加保護(hù)層(包括護(hù)面)的穩(wěn)定性,將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺階段,每級高差為0.3m,水平寬根據(jù)坡比而定,斜坡設(shè)計(jì)為1 : 1.0(如圖5.5.1.3)所示,開挖成形后,將表面的磚、石塊及*根樹等清除干凈,并用拍板將表面打緊,平整。
?、趶?fù)合土工膜設(shè)計(jì)
根據(jù)表5.5.1.3的產(chǎn)品主要特能,結(jié)合周頭水庫的具體情況,設(shè)計(jì)選用WCD-1型二布一膜的復(fù)合土工膜。
③保護(hù)層設(shè)計(jì)
復(fù)合土工膜的防滲效果取決于施工中和運(yùn)行過程中塑料膜的完好程度,為了防止人畜踐踏,動(dòng)植物破壞以及減少光熱作用,由于它們是高分子化纖聚合物,故應(yīng)特別避免陽光的直接照射,所以復(fù)合土工膜上應(yīng)鋪保護(hù)層。
保護(hù)層的顆粒直徑不能太大,否則會(huì)刺破復(fù)合土工膜,一般對保護(hù)層的顆粒直徑大小要按下式進(jìn)行近似估算。
式中:d——保護(hù)層土料的最大顆粒直徑;
k——安全系數(shù),本工程取k=5;
[σ]——復(fù)合土工膜的抗拉允許強(qiáng)度[σ]=5.5Mpa;
p——承受最大水頭,取P=0.1Mpa;
——復(fù)合土工膜厚度,取 =0.2mm(為塑膜厚度)。
將上述各數(shù)據(jù)代入上式得:
為了安全起見,要求實(shí)際土料最大顆粒直徑d不大于6mm,故本工程采用篩制的粉質(zhì)粘土,其它要求與壩體土料填筑要求一樣。保護(hù)層取200mm,下面100mm用篩制土,上面100mm用非篩制土。對非篩制土,應(yīng)挑出較大石塊等其它雜物。
?、茏o(hù)面設(shè)計(jì)
因?yàn)閴纹旅媸菗跛ㄖ铮惺茱L(fēng)浪壓力,所以必須要有護(hù)面措施,本工程設(shè)計(jì)采用干砌大塊石護(hù)面。
護(hù)面塊石必須堅(jiān)硬、密實(shí)、能長期耐風(fēng)化,并有一定有重量個(gè)體,能夠承受風(fēng)浪壓力及水流沖刷力的作用。
護(hù)面塊石的重量及Q及護(hù)面厚度參照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286—98)中附錄D.3的方法確定。計(jì)算公式:
式中:Q——主要護(hù)面層護(hù)面塊石個(gè)體質(zhì)量(t)
rb——人工塊石的重度(KN/m3) rb=24KN/m3
r——水的重度 r=10KN/m3
H——設(shè)計(jì)坡高 H=
KD——穩(wěn)定系數(shù),KD=5.5
t——塊石護(hù)面層厚度
n——護(hù)面塊石層數(shù)n=1
c——系數(shù) c=1.4
m——斜坡坡度
經(jīng)計(jì)算:Q=48kg,t=0.29m,取干砌塊石護(hù)面厚度t=0.3m。
為防止風(fēng)浪水流將壩殼保護(hù)層粘土顆粒帶走,在塊石護(hù)面下鋪設(shè)厚度為0.1m的碎石(砂礫石)作墊層兼反濾層。
?。?)復(fù)合土工膜防滲體施工技術(shù)要求
①工藝流程
周頭水庫大壩復(fù)合土工膜防滲采取邊挖、邊鋪、邊夯、邊護(hù)的區(qū)段循環(huán)作業(yè),其施工工藝流程見圖5.5.3.2
圖土工膜防滲施工流程圖
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基面一定在按設(shè)計(jì)要求清理好,這是確保防滲效果的關(guān)鍵,特別是對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈,基面不允許有局部凹凸現(xiàn)象,清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊,使之密實(shí)平整。
③復(fù)合土工膜鋪設(shè)
鋪膜時(shí),一定要由上下而上鋪設(shè)。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊,但不宜將膜拉得過緊,一般要略松一點(diǎn),但不能在膜底留有氣泡。因?yàn)橥凉つけ容^薄且很輕,鋪好以后,在未鋪好保護(hù)層以前,極易被風(fēng)吹動(dòng),所以一次鋪膜面積不宜達(dá)大,最好邊鋪膜邊蓋保護(hù)層土料。
根據(jù)廠家提供資料,復(fù)合土工膜幅寬1.0~1.9m,本工程選用1.9m幅寬,以減少接頭用料。接頭有熱粘、膠粘、搭接等方法,本工程設(shè)計(jì)采用膠粘,接縫寬50mm。
若發(fā)現(xiàn)土工膜的刺破或撕破之處,一定要用三倍于破損面積的土工膜膠粘貼補(bǔ)好。
?、鼙Wo(hù)層及護(hù)面
靠土工膜10cm厚的保護(hù)層土料一定要過篩,不允許有粒徑大于6mm以上顆粒,否則易刺破土工膜。保護(hù)層土料一定要用夯打密實(shí),保證干容重在1.5以上,并隨時(shí)取樣檢驗(yàn)?;靥畋Wo(hù)層及砌筑塊石護(hù)面時(shí),一定要輕放,以免撞破土工膜。在塊石護(hù)面下面,應(yīng)鋪填100mm厚的碎石或礫石墊層,以防止因水位變化,風(fēng)浪等因素的影響而淘刷土料保護(hù)層。干砌塊石采取人工掛線鋪砌,石塊應(yīng)緊密嵌固,面層塊石個(gè)體重量應(yīng)大于48kg,所有空隙均用小塊石充填。
⑤周邊接界處理
周邊接界處理的要求是將復(fù)合土工膜與周邊土體聯(lián)結(jié)緊密,封堵滲流入口,截?cái)鄠?cè)向的滲漏路徑,防止?jié)B水進(jìn)入土工膜底面,形成水泡,在庫水位下降時(shí)脹破土工膜。因此周邊接界一定要挖截水槽,并將土工膜埋入槽內(nèi)。具體布置見設(shè)計(jì)圖。
說起復(fù)合土工膜必須強(qiáng)調(diào)國家的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):GB/T17642-1998 ,國家標(biāo)準(zhǔn)對各種規(guī)格復(fù)合土工膜有具體的參數(shù)要求。按照工藝區(qū)別來說復(fù)合土工膜主要有熱復(fù)合法復(fù)合土工膜和淋膜法復(fù)合土工膜之分。
復(fù)合土工膜是廣義名稱:用無紡?fù)凉げ肌⒕幙椡凉げ疾蓟蛘邫C(jī)織土工布與聚乙烯復(fù)合,用熱復(fù)合法或者聚乙烯PE膜直接淋膜都可以稱為復(fù)合土工膜。復(fù)合土工布和復(fù)合土工膜有些產(chǎn)品是叫法不同,所指的產(chǎn)品卻是相同的。由于土工布是新興材料對于名稱沒有規(guī)范的稱呼,所以造成了土工膜定義的混亂和不規(guī)范。最近印度開發(fā)黃麻土工布--嚴(yán)格意義上說所有的用在土木工程上的膜類狀材料都可以統(tǒng)稱為土工膜,所謂復(fù)合土工膜就是將兩種材質(zhì)結(jié)合或者連接在一起使用有隔離防滲作用的復(fù)合材質(zhì)的土工膜。
復(fù)合土工膜施工方法:
復(fù)合土工膜在運(yùn)輸過程中不要拖拉、硬拽,避免尖銳物刺傷。
1、 應(yīng)從底部向高位延伸,不要拉得太緊,應(yīng)留有1.50%的余幅,以備局部下沉拉伸??紤]到本工程的實(shí)際情況,邊坡采取從上到下的鋪設(shè)順序;
2、 相鄰兩幅的縱向接頭不應(yīng)在一條水平線上,應(yīng)相互錯(cuò)開1m以上;
3、縱向接頭應(yīng)距離壩腳、彎腳處1.50m以上,應(yīng)設(shè)在平面上;
4、先邊坡后場底;
5、邊坡鋪設(shè)時(shí),展膜方向應(yīng)基本平行于最大坡度線。
復(fù)合土工膜的鋪設(shè):
1. 鋪設(shè)復(fù)合土工膜前應(yīng)由土建工程相應(yīng)的合格驗(yàn)收證明文件。
2. 復(fù)合土工膜裁切之前,應(yīng)該準(zhǔn)確丈量其相關(guān)尺寸,然后按實(shí)際裁切,一般不宜按圖示尺寸裁切,應(yīng)逐片編號,詳細(xì)記錄在專用表格上。
3. 鋪設(shè)復(fù)合土工膜時(shí)應(yīng)力求焊縫最少,在保證質(zhì)量的前提下,盡量節(jié)約原材料。同時(shí)也容易保證質(zhì)量。
4. 膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小于10cm,通常就使焊縫排列方向平行于最大坡度,即沿坡度方向排列。
5. 通常在拐角及畸形地段,應(yīng)是接縫長度盡量減短。除特殊要求外,在坡度大于1:6的斜坡上距頂坡或應(yīng)力集中區(qū)域1.5米范圍內(nèi),盡量不設(shè)焊縫。
6. 復(fù)合土工膜在鋪設(shè)中,應(yīng)避免產(chǎn)生人為褶皺,溫度較低時(shí),應(yīng)盡量拉緊,鋪平。
7. 復(fù)合土工膜鋪設(shè)完成后,應(yīng)盡量減少在膜面上行走、搬動(dòng)工具等,凡能對防滲膜造成危害的物件,均不應(yīng)放在膜上或攜帶在膜上行走,以免對膜造成意外損傷。
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