一种GCL复合垂直泥浆防渗屏障的制作方法

本实用新型涉及垂直防渗技术领域，尤其涉及一种GCL复合垂直泥浆防渗屏障。

背景技术：

目前，随着经济社会的发展，在垃圾填埋场、尾矿治理、隧道地铁、水利景观及环境修复用等领域都对垂直防渗提出了更高的要求，为阻止污染物向周围渗透而污染环境，都需要采取垂直防渗措施。土-膨润土泥浆筑成的具有防渗功能的地下连续墙作为垂直防渗技术中的一种，具有工程造价低、施工周期短、不影响场地后续开发建设的优点，但在实际使用过程中存在如下问题：

1、为保证墙体防渗性能，土-膨润土泥浆墙厚度一般设计的都比较大，增加了墙体建造难度和成本。

2、由于所用土壤取材于工程本身，开挖土性能会直接影响墙体性能，如果在污染场地建造泥浆墙，则开挖土已受污染，不能使用。

3、土-膨润土混合料粘度较大，很难采用水下浇筑办法施工，提高含水率能改善浆料粘度，但是会影响墙体防渗性能。

4、直接回填倾倒土-膨润土混合料会使墙体出现孔洞，严重影响墙体防渗性能。

5、土-膨润土墙体上层易失水干裂，也会严重影响土-膨润土防渗墙的防渗性能。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够大幅提升泥浆防渗屏障的防渗性能和防渗稳定性，从而有效解决回填的土-膨润土泥浆防渗屏障中墙体易失水干裂、防渗性能不稳定、以及建造困难等问题的GCL复合垂直泥浆防渗屏障。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种GCL复合垂直泥浆防渗屏障，其中所述GCL复合垂直泥浆防渗屏障包括防渗沟槽、GCL复合构件和复合泥浆防渗结构，所述GCL复合构件沿防渗沟槽的一侧槽壁贴壁铺设，且所述GCL复合构件的底端均延伸至防渗沟槽的槽底，所述复合泥浆防渗结构设置于贴壁铺设GCL复合构件的防渗沟槽中。

进一步地，所述复合泥浆防渗结构设置为包括塑性混凝土墙和土-膨润土泥浆墙，所述塑性混凝土墙的底端延伸至防渗沟槽槽底，所述塑性混凝土墙的截面呈直角三角形，且该塑性混凝土墙的坡度范围为3:1～6:1，所述土-膨润土泥浆墙相连接设置于塑性混凝土墙的两侧。

进一步地，所述防渗沟槽设置为由首开槽、连续槽与闭合槽依次连通且形成闭合结构组成，所述首开槽中靠近闭合槽的一侧设置塑性混凝土墙，且该首开槽中塑性混凝土墙的上方连接设置土-膨润土泥浆墙，所述连续槽与闭合槽中均设置土-膨润土泥浆墙。

进一步地，所述塑性混凝土墙设置为土-水泥-膨润土墙或者水泥-膨润土墙。

进一步地，相邻所述GCL复合构件的搭接区域涂抹膨润土膏或者其它粘结剂，并进行碾压使两GCL复合构件粘结在一起。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)通过防渗沟槽、多幅GCL复合构件及复合泥浆防渗结构的配合，能够保证垂直泥浆防渗屏障的防渗性能，且提升其整体防渗稳定性，其中，GCL复合构件大幅提升墙体防渗性能，土-膨润土泥浆墙可有效吸附和阻挡有害物质，同时，采用GCL复合垂直泥浆防渗屏障及其施工方法，可有效解决仅采用土-膨润土泥浆防渗导致的墙体易失水干裂、防渗性能不稳定、以及建造困难等问题，并保证防渗等级和使用年限。

(2)通过首开槽中采用塑性混凝土墙结构的设计，故可以借助塑性混凝土具有低强度、低弹模和大应变等特性，降低修筑灌注坡道难度，同时保证在进行沟槽开挖时墙体的稳定性，防止墙体塌落。

(3)通过倒L型墙体二槽壁上的横向导排槽与竖向导排槽，能够保证在GCL复合构件两端插入接头箱后，垂直铺设的GCL复合构件与槽壁之间存在的护壁泥浆，由横向导排槽与竖向导排槽中排出，以有效避免护壁泥浆可能在后续浇注墙体材料过程中聚集，破坏已铺设GCL复合构件的平整度的问题。

(4)通过将塑性混凝土墙设置为具有坡度的结构，以使得在进行土-膨润土泥浆墙施工时，回填的土-膨润土泥浆可沿塑性混凝土墙的斜坡灌注，避免回填的土-膨润土泥浆因其材料自身特性在采用垂直抛入防渗沟槽方式施工时，易造成土-膨润土泥浆墙产生孔洞的问题，从而有效保证土-膨润土泥浆墙的施工质量，并进一步提高GCL复合垂直泥浆防渗屏障的整体防渗性能。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构截断示意图。

图2是本实用新型的剖视结构截断示意图。

图3是图2的俯视结构示意图。

图4是图1中导槽部分的主视结构示意图。

图5是图1中导槽部分的左视结构示意图。

图6是图4的俯视结构示意图。

图7是图2中接头箱二的结构示意图。

图中：防渗沟槽10，首开槽101，接头箱一1011，连续槽102，接头箱二1021，闭合槽103，GCL复合构件20，复合泥浆防渗结构30，塑性混凝土墙301，土-膨润土泥浆墙302。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

实施例一

如图1、图2和图3所示，一种GCL复合垂直泥浆防渗屏障，包括防渗沟槽10、多幅GCL复合构件20和复合泥浆防渗结构30，GCL复合构件20沿防渗沟槽10的一侧槽壁贴壁铺设，且GCL复合构件20的底端均延伸至防渗沟槽10的槽底，复合泥浆防渗结构30设置于贴壁铺设GCL复合构件20后的防渗沟槽10中，通过防渗沟槽10、多幅GCL复合构件20及复合泥浆防渗结构30的配合，能够保证垂直泥浆防渗屏障的防渗性能，且提升其整体防渗稳定性，其中，GCL复合构件20大幅提升墙体防渗性能，土-膨润土泥浆墙可有效吸附和阻挡有害物质，同时采用GCL复合垂直泥浆防渗屏障及其施工方法，可有效解决仅采用回填的土-膨润土泥浆防渗导致的墙体易失水干裂、防渗性能不稳定、以及建造困难等问题，并保证防渗等级和使用年限。

具体地，GCL复合构件20可采用本领域现有技术中的GCL复合构件20结构，即GCL复合构件20包括卷轴、钠基膨润土防水毯GCL、配重部件，钠基膨润土防水毯GCL第一端缠绕于卷轴上，配重部件设置在钠基膨润土防水毯GCL第二端，钠基膨润土防水毯GCL为颗粒型、粉末型或覆膜型的任意一种。

进一步地，复合泥浆防渗结构30设置为包括塑性混凝土墙301和土-膨润土泥浆墙302，塑性混凝土墙301的底端延伸至防渗沟槽10槽底，土-膨润土泥浆墙302相连接设置于塑性混凝土墙301的两侧。

进一步地，防渗沟槽10设置为由首开槽101、连续槽102与闭合槽103依次连通且形成闭合结构组成，首开槽101中靠近闭合槽103的一侧设置塑性混凝土墙301，且该首开槽101中塑性混凝土墙301的上方连接设置土-膨润土泥浆墙302，连续槽102与闭合槽103中均设置土-膨润土泥浆墙302，通过首开槽101中采用塑性混凝土墙301结构的设计，故可以借助塑性混凝土具有低强度、低弹模和大应变等特性，保证在进行防渗沟槽10开挖时墙体的稳定性，防止墙体塌落。

具体地，由于GCL复合构件20的常规长度为6m，故连续槽102长度应为5.5m(0.5m为搭接量)，连续槽102的长度可根据场地实际情况调整，但应尽可能减少特殊尺寸连续槽102的数量。

实施例二

如图1、图2和图3所示，一种GCL复合垂直泥浆防渗屏障，包括防渗沟槽10、多幅GCL复合构件20和复合泥浆防渗结构30，GCL复合构件20沿防渗沟槽10的一侧槽壁贴壁铺设，且GCL复合构件20的底端均延伸至防渗沟槽10的槽底，复合泥浆防渗结构30设置于贴壁铺设GCL复合构件20后的防渗沟槽10中，通过防渗沟槽10、多幅GCL复合构件20及复合泥浆防渗结构30的配合，能够保证垂直泥浆防渗屏障的防渗性能，且提升其整体防渗稳定性，其中，GCL复合构件20大幅提升墙体防渗性能，土-膨润土泥浆墙可有效吸附和阻挡有害物质，同时采用GCL复合垂直泥浆防渗屏障及其施工方法，可有效解决仅采用回填的土-膨润土泥浆防渗导致的墙体易失水干裂、防渗性能不稳定、以及建造困难等问题，并保证防渗等级和使用年限。

具体地，GCL复合构件20可采用本领域现有技术中的GCL复合构件20结构，即GCL复合构件20包括卷轴、钠基膨润土防水毯GCL、配重部件，钠基膨润土防水毯GCL第一端缠绕于卷轴上，配重部件设置在钠基膨润土防水毯GCL第二端，钠基膨润土防水毯GCL为颗粒型、粉末型或覆膜型的任意一种。

进一步地，复合泥浆防渗结构30设置为包括塑性混凝土墙301和土-膨润土泥浆墙302，塑性混凝土墙301的底端铺满首开槽101槽底，塑性混凝土墙301的截面呈直角三角形，且该塑性混凝土墙301的坡度范围为3:1～6:1，即该塑性混凝土墙301的底部水平长度与其垂直高度的比值范围为3:1～6:1，土-膨润土泥浆墙302相连接设置于塑性混凝土墙301的两侧，通过将塑性混凝土墙301设置为具有坡度的结构，以使得在进行土-膨润土泥浆墙302施工时，回填的土-膨润土泥浆可沿塑性混凝土墙301的斜坡灌注，避免回填的土-膨润土泥浆因其材料自身特性在采用垂直抛入防渗沟槽10的施工方式时，易造成土-膨润土泥浆墙302产生孔洞的问题，从而有效保证土-膨润土泥浆墙302的施工质量，并进一步提高GCL复合垂直泥浆防渗屏障的整体防渗性能。

进一步地，防渗沟槽10设置为由首开槽101、连续槽102与闭合槽103依次连通且形成闭合结构组成，首开槽101中靠近闭合槽103的一侧设置塑性混凝土墙301，且该首开槽101中塑性混凝土墙301的上方连接设置土-膨润土泥浆墙302，连续槽102与闭合槽103中均设置土-膨润土泥浆墙302，通过首开槽101中采用塑性混凝土墙301结构的设计，故可以借助塑性混凝土具有低强度、低弹模和大应变等特性，保证在进行防渗沟槽10开挖时墙体的稳定性，防止墙体塌落。

具体地，由于GCL复合构件20的常规长度为6m，故连续槽102长度应为5.5m(0.5m为搭接量)，连续槽102的长度可根据场地实际情况调整，但应尽可能减少特殊尺寸连续槽102的数量。

进一步地，塑性混凝土墙301设置为土-水泥-膨润土墙或者水泥-膨润土墙，即SCB墙或者CB墙。

进一步地，相邻GCL复合构件20的搭接区域涂抹膨润土膏或者其它粘结剂，并进行碾压使两GCL复合构件20粘结在一起。

如图1-图7所示，使用本实用新型提供的GCL复合垂直泥浆防渗屏障，将GCL复合构件与土-膨润土泥浆墙结合，能够有效的解决泥浆墙存在的厚度大、易失水干裂等问题，GCL的加入不仅极大提升墙体防渗等级，而且有效提升墙体防渗稳定性，能够适用于苛刻的应用环境，由于GCL的加入，以及土-膨润土泥浆材料特点，其它GCL复合垂直防渗墙或常规泥浆墙的施工方法并能直接照搬使用，需要解决GCL搭接铺设、土-膨润土泥浆不适用于水下浇筑而产生各种施工问题。该防渗屏障的施工过程如下：

1、修筑导墙

(1)开挖沟槽：根据实际复合防渗墙墙体厚度和深度、导墙下土质情况及施工机械等施工荷载综合确定待修筑导墙的结构型式、尺寸(该分析确定过程采用本领域现有技术中的方法，具体可见文献《地下连续墙导墙形式的选择及稳定性分析研究》中的介绍)，开挖相应规格导墙的沟槽；

(2)导槽成型：将预制支撑钢筋分别紧贴沟槽两槽壁设置，再对沟槽两槽壁进行混凝土浇筑形成倒L型墙体一与倒L型墙体二，保证支撑钢筋被包覆于其中；

(3)导排槽成型：在导槽成型混凝土浇筑前，于倒L型墙体二槽壁上距离其顶壁一定距离位置处采用横向导排槽与竖向导排槽的模版支护(该距离根据实际情况确定)，保证横向导排槽与竖向导排槽的宽度和槽深满足实际情况需求，且在混凝土浇筑完成后，拆除模版支护，即形成所需规格的横向导排槽与竖向导排槽；

(4)锚固槽成型：在导槽成型混凝土浇筑前，同时于倒L型墙体二顶壁上距离其槽壁一定距离位置处(该距离根据实际情况确定)采用锚固槽和下锚口的模版支护，且在混凝土浇筑完成后，拆除模版支护，即形成上窄下宽、且底角小于75°的等腰梯形锚固槽，并沿该等腰梯形锚固槽轴线方向，每间隔小于2m共轴线形成一矩形下锚口，使得矩形下锚口的宽度与等腰梯形锚固槽底部宽度一致，长度和深度根据实际情况确定。

2、首开槽101施工

(1)第一槽段成槽：根据首开槽101槽深和其中待修筑的塑性混凝土墙301的坡度，计算出首开槽101的宽度，每幅槽成槽宽度有限，需根据首开槽宽度划分其中槽段成槽方案，然后在上述修筑的导墙的辅助下，采用液压抓斗成槽机(该成槽机采用现有技术中常用的成槽机，其结构及工作原理均为现有技术，本申请并未对此进行改进，故不再详细赘述)进行首开槽101中第一槽段的开挖成槽；

(2)铺设GCL复合构件20：探测由导墙顶部至首开槽101底部的整体槽深(该探测方法采用本领域现有技术中常用的槽深探测方法，故不再详细赘述)，以防止后期回填的土-膨润土泥浆滑入未铺设GCL复合构件20的槽内，影响铺设深度的问题，将GCL复合构件20垂直铺设于步骤(1)中第一槽段上方正对应的倒L型墙体二槽壁上，并保证GCL复合构件20的底端处于首开槽101槽底；

(3)GCL复合构件20紧固：使得GCL复合构件20顶端均放置于倒L型墙体二顶壁上，在下锚口中放置与等腰梯形锚固槽相匹配的梯形锚具，由下锚口中将梯形锚具推入等腰梯形锚固槽内，从而实现对GCL复合构件20的固定，该过程中，垂直铺设的GCL复合构件20与槽壁之间存在的护壁泥浆，可由横向导排槽与竖向导排槽中排出，以有效避免护壁泥浆可能在后续浇注墙体材料(即复合泥浆防渗结构30)过程中聚集，破坏已铺设GCL复合构件20的平整度的问题，从而完成GCL复合构件20的铺设工序；

(4)插设接头箱一1011：将接头箱一1011插设在GCL复合构件20的搭接区域，最后在第一槽段中灌注塑性混凝土，待其凝固后，拔出接头箱一1011，接头箱一1011采用本领域现有技术中常用的接头箱，即其是由四面钢板、中间为焊接支撑柱形成的接头箱；

(5)后序剩余槽段施工：重复步骤三(1)-(4)，完成剩余槽段的施工；

(6)塑性混凝土墙301成型：完成上述步骤(5)后采用长臂挖掘机或液压抓斗机(长臂挖掘机和液压抓斗机为本领域常用机械，故不再详细赘述)修筑灌注坡道，即将首开槽中远离闭合槽一侧的塑性混凝土的上方进行挖除，保证形成具有所需坡度的塑性混凝土墙301，该过程中需保护已铺设的GCL复合构件20不被破坏，从而完成首开槽101的施工。

3、连续槽102施工

(1)第一幅连续槽102成槽：由于GCL复合构件20的常规宽度为6m，故设置采用液压抓斗成槽机开挖的连续槽102长度为5.5m(0.5m为搭接量)，沿坡道方向开挖成槽，另外，可根据场地实际情况调整连续槽102长度，但应尽可能减少特殊尺寸连续槽102的数量；

(2)铺设GCL复合构件20：探测由导墙顶部至连续槽102底部的整体槽深(该探测方法采用本领域现有技术中常用的槽深探测方法，故不再详细赘述)，以防止后期回填的土-膨润土泥浆滑入未铺设GCL复合构件20的槽内，影响铺设深度的问题，将GCL复合构件20垂直铺设于步骤(1)中连续槽102上方正对应的倒L型墙体二槽壁上，并保证GCL复合构件20的底端处于连续槽102槽底，且使得该GCL复合构件20与首开槽101中的GCL复合构件20相搭接0.5m，为进一步保证相邻GCL复合构件20之间的良好搭接，可对相邻GCL复合构件20的搭接区域涂抹膨润土膏或者其它粘结剂，并进行碾压使两GCL复合构件20粘结在一起；

(3)GCL复合构件20紧固：使得GCL复合构件20顶端均放置于倒L型墙体二顶壁上，在下锚口中放置与等腰梯形锚固槽相匹配的梯形锚具，由下锚口中将梯形锚具推入等腰梯形锚固槽内，从而实现对GCL复合构件20的固定，该过程中，垂直铺设的GCL复合构件20与槽壁之间存在的护壁泥浆，可由横向导排槽与竖向导排槽中排出，以有效避免护壁泥浆可能在后续浇注墙体材料(即复合泥浆防渗结构30)过程中聚集，破坏已铺设GCL复合构件20的平整度的问题，从而完成GCL复合构件20的铺设工序；

(4)插设接头箱二1021：为防止后期回填的土-膨润土泥浆进入两GCL复合构件20的搭接区域，保证搭接符合设计要求，故在两GCL复合构件20的搭接处插设接头箱二1021，该接头箱二1021设置为两面钢板、中间为焊接支撑柱结构，其中，与槽壁接触的两面为钢板，成槽方向为支撑柱，以使得放置的接头箱二1021不影响后期回填的土-膨润土泥浆的流动；

(5)土-膨润土泥浆墙302成型：用挖掘机或推土机(该挖掘机或推土机采用现有技术中常用的挖掘机或推土机，其结构及工作原理均为现有技术，本申请并未对此进行改进，故不再详细赘述)将搅拌均匀的回填的土-膨润土泥浆沿塑性混凝土墙301的灌注坡道推入，直至回填的土-膨润土泥浆铺满连续槽102槽底，并根据滑入泥浆深度分段拔出接头箱二1021，以防止灌满回填的土-膨润土泥浆后接头箱二1021拔出困难的问题；

(6)后序多幅连续槽102施工：重复上述步骤(1)-(5)，完成整个连续槽102的施工。

4、闭合槽103施工

(1)成槽：拔出接头箱一1011，然后在上述修筑的导墙辅助下，采用液压抓斗成槽机(该成槽机采用现有技术中常用的成槽机，其结构及工作原理均为现有技术，本申请并未对此进行改进，故不再详细赘述)沿首开槽101远离连续槽102的一侧进行闭合槽103的开挖成槽；

(2)铺设GCL复合构件20：探测由导墙顶部至闭合槽103底部的整体槽深(该探测方法采用本领域现有技术中常用的槽深探测方法，故不再详细赘述)，以防止后期灌入的回填的土-膨润土泥浆滑入未铺设GCL复合构件20的槽内，影响铺设深度的问题，将GCL复合构件20垂直铺设于步骤(1)中闭合槽103上方正对应的倒L型墙体二槽壁上，并保证GCL复合构件20的底端处于闭合槽103槽底，且使得该GCL复合构件20与首开槽101中的GCL复合构件20相搭接0.5m，为进一步保证相邻GCL复合构件20之间的良好搭接，可对相邻GCL复合构件20的搭接区域涂抹膨润土膏或者其它粘结剂，并进行碾压使两GCL复合构件20粘结在一起；

(3)GCL复合构件20紧固：使得GCL复合构件20顶端均放置于倒L型墙体二顶壁上，在下锚口中放置与等腰梯形锚固槽相匹配的梯形锚具，由下锚口中将梯形锚具推入等腰梯形锚固槽内，从而实现对GCL复合构件20的固定，该过程中，垂直铺设的GCL复合构件20与槽壁之间存在的护壁泥浆，可由横向导排槽与竖向导排槽中排出，以有效避免护壁泥浆可能在后续浇注墙体材料(即复合泥浆防渗结构30)过程中聚集，破坏已铺设GCL复合构件20的平整度的问题，从而完成GCL复合构件20的铺设工序；

(4)土-膨润土泥浆墙302成型：用挖掘机或推土机(该挖掘机或推土机采用现有技术中常用的挖掘机或推土机，其结构及工作原理均为现有技术，本申请并未对此进行改进，故不再详细赘述)将搅拌均匀的回填的土-膨润土泥浆沿塑性混凝土墙301的灌注坡道继续推入，直至回填的土-膨润土泥浆铺满闭合槽103，从而完成整个防渗屏障的施工。

5、根据实际需要拆除导墙。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。