一种陡峭岩质边坡土工膜固定结构的制作方法

本实用新型涉及环保工程技术领域，尤其是涉及一种填埋场陡峭岩质边坡土工膜固定结构。

背景技术：

无害化填埋是目前国际上处理生活垃圾、尾矿等对环境存在污染的固体、液体废弃物的主要途径之一，为防止污染物对周边环境的污染，较为普遍的做法是对填埋区底部、边坡及顶面采用土工膜将污染物与周边环境进行隔离。土工膜在坡度≤1:2的土质边坡的铺设及锚固做法规范均已明确，但山谷型填埋场实际施工过程中遇到的多为坡度＞1:2且高度较高的岩质边坡，对于土工膜与陡峭的岩质边坡固定行业内的通常做法一种是用不锈钢螺栓或用PE材质螺栓结合防渗垫片将土工膜与边坡固定，由于该做法是将螺栓穿膜固定，用螺帽压紧垫片对螺杆穿膜的孔洞进行防渗处理，效果不是很理想，易在螺杆穿土工膜处发生渗漏；另一种做法是用长脚扒钉结合小块土工膜覆盖扒钉并与基础土工膜焊接的做法将基础土工膜与边坡固定，该做法解决了长脚扒钉穿基础土工膜孔洞处的防渗问题，但长脚扒钉与岩质边坡不容易固定，在拉力作用下容易拉脱，拉脱后的扒钉容易对土工膜造成安全隐患，另外岩壁上的钻孔深度需200mm以上，施工难度及工程量较大。

对于填埋区封场高度较高，山体整体坡度大于45°的岩质边坡，往往无法设置中间锚固沟，铺膜施工是最大的难点，如果一次铺设到位且中间不设任何锚固措施，土工膜不具备这样的拉伸屈服强度，因此需在铺膜过程中每隔8~10m高度设置中间加强带来替代锚固沟。但是采用现行行业内通常的第一种做法来作为中间加强带，很难保证防渗效果，环境影响大，采用第二种做法施工难度及工程量较大。

填埋场岩质边坡同时不可避免会出现局部较大面积凹陷的情况，凹陷处土工膜与边坡壁无法贴合而形成空鼓，在垃圾荷载作用下该处土工膜易被拉断或刺破，造成渗漏，事后修补难度极大，代价往往很高。

中国专利文献（公告日： 2011年4月6日，公告号： CN201785778U）公开一种生活垃圾填埋场防渗膜结构，特别是一种陡峭、坚硬岩质边坡单层防渗结构边坡中部的防渗膜锚固，它包括基岩边坡、钠基膨润土防水垫层GCL、防渗高密度聚乙烯HDPE膜、土工布袋装卵石层，它还包括锚固HDPE膜;位于钠基膨润土防水垫层GCL上面的防渗HDPE膜通过热熔焊与锚固HDPE膜前段密闭固定连接,锚固HDPE膜向下弯折后的弯折片和钠基膨润土防水垫层GCL经膨胀螺栓固定连接在基岩边坡，土工布袋装卵石层位于防渗HDPE膜上面。

上述技术方案解决的是现阶段岩石边坡、特别是坚硬岩石边坡的岩质地区设置垃圾填埋场对防渗膜锚固操作难度大，施工不方便、质量能保证的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决在陡峭的岩石高边坡处用螺栓固定土工膜容易发生渗漏及以长脚扒钉为主体的土工膜固定结构施工难度大的问题，而提供一种技术成熟、施工方便、安全性高的陡峭岩质边坡土工膜固定结构。

本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是：一种陡峭岩质边坡土工膜固定结构，包括边坡、地下水导排层及膜下保护层和基础土工膜，所述的地下水导排层及膜下保护层铺设在边坡上，所述的基础土工膜铺设在地下水导排层及膜下保护层上方，所述的边坡上设置有组合固定件，所述的地下水导排层及膜下保护层和基础土工膜依次穿设在组合固定件上并通过组合固定件与岩质边坡紧固为一体，所述的组合固定件外部表面上盖设有抗顶压防护件，所述的抗顶压防护件的外部覆盖有双光面土工膜，所述的双光面土工膜与组合固定件所紧固的基础土工膜焊接连接。该陡峭岩质边坡土工膜固定结构，是对坡度较大、高度较高的填埋场岩质边坡及凹坑进行固定的结构，通过一种特制的组合固定件与岩质边坡紧密固定，使得组合固定件将基础土工膜和地下水导排层及膜下保护层与边坡牢牢地紧固为一体，固定后由于组合固定件会将基础土工膜和地下水导排层及膜下保护层刺破，为了防渗漏，在每件组合固定件的上方覆盖一块抗顶压防护件，然后在抗顶压防护件外部再覆盖一层双光面土工膜，双光面土工膜采用修补用的土工膜，将双光面土工膜与抗顶压防护件周边的基础土工膜通过焊接的方法进行连接，能够实现对组合固定件穿孔的有效防漏。该陡峭岩质边坡土工膜固定结构，双光面土工膜与基础土工膜焊接为一体，避免基础土工膜在组合固定件穿孔处发生渗漏，而且抗顶压防护件能够有效保护双光面土工膜不会在垃圾堆体荷载作用下被组合固定件反向顶破；该固定结构使得基础土工膜一个受力单元内在组合固定件孔处形成双点受力，同时组合固定件可将基础土工膜压紧，其摩擦力又能有效分担基础土工膜的重力荷载，从而减小基础土工膜被穿孔洞处孔边缘的变形；组合固定件与渗滤液之间通过双光面土工膜进行隔离，组合固定件不易被腐蚀；该固定结构施工方便、安全性高。

作为优选，所述的组合固定件包括短脚扒钉和套管，所述的套管紧固在岩质边坡所钻设的固定孔内，所述的短脚扒钉与套管内壁紧固连接，所述的短脚扒钉和套管与岩质边坡所钻固定孔紧密咬合为一体。组合固定件设置有短脚扒钉和套管，通过特制的套管将短脚扒钉与岩质边坡内所钻的固定孔紧密固定为一体，并使得短脚扒钉将基础土工膜和地下水导排层及膜下保护层与边坡牢牢地固定在一起，采用短脚扒钉，明显小于长脚扒钉，同时配合套管使用，可大大增强组合固定件与岩质边坡所钻固定孔的咬合力，使短脚扒钉不容易被拉脱，增加使用寿命。

作为优选，所述的短脚扒钉为U型结构的圆钢材料构件，包括一体设置的两个短钉脚和压杆，所述的压杆的宽度大于等于100mm，每个短钉脚的长度小于等于80mm。短脚扒钉特制为U型结构，短脚扒钉的两个的钉脚比较短，两短钉脚的钉尖可以完全钉入边坡固定孔内部的套管中，短脚扒钉上的压杆压紧在基础土工膜，使得基础土工膜在一个受力单元内在短脚扒钉的两钉脚孔处形成双点受力，同时短脚扒钉的压杆可将基膜压紧，其摩擦力又能有效分担基础土工膜重力荷载，从而减小基础土工膜被穿孔洞处孔边缘的变形，与传统长脚扒钉不同之处在于该结构的扒钉钉脚明显小于长脚扒钉，同时配合PE套管使用，可大大增强扒钉与岩质边坡所钻孔洞的咬合力，使短脚扒钉不容易被拉脱。

作为优选，所述套管为PE材料管件，所述的套管长度为80mm至100mm，所述的PE套管的壁厚为5mm至8mm，PE套管的内径与短脚扒钉的短钉脚直径配合设置。套管为一特制的PE材料管件，套管的长度配合短脚扒钉设置，可以与短钉脚相等，也可以略长于短钉脚，而套管的厚度不小于5mm，这样的结构在对岩质边坡土工膜进行固定时，先在岩质边坡上钻出固定孔，且固定孔的钻孔深度较长脚扒钉所需的深度显著减小，大大降低了施工难度及工程量，同时钻孔后先安装PE材质的套管，套管可留20mm长度在边坡外部，套管与固定孔紧密固定后，地下水导排层、膜下保护层及基础土工膜均可在套管处开孔并临时挂于套管上，再将短脚扒钉钉入套管内部，同时将上述材料固定，在进行固定时可将套管延伸在外部的一段一起完全带入岩质边坡内，这样的结构大大降低了上述材料铺设的施工难度。

作为优选，所述的套管的一端沿轴线方向设有开槽，所述的开槽的长度小于等于40mm。套管上设置有40mm的开槽，这样的结构是为了方便短钉脚的钉设，同时，通过短钉脚的钉入，套管向外胀开，与边坡固定孔牢牢的咬合在一起。

作为优选，所述的套管的外壁上设置倒齿。为了增加套管与固定孔之间的咬合力，保证在垃圾堆放后，套管及短脚扒钉不被拉出，在套管的外壁上增加倒齿，在套管钉入固定孔时，倒齿不影响套管的钉设，当套管钉入固定孔后，倒齿就牢牢地扒在岩质边坡上。

作为优选，所述的抗顶压防护件为长纤无纺布，所述的抗顶压防护件压设在短脚扒钉的压杆上，所述的抗顶压防护件的大小与压杆的宽度配合设置。抗顶压防护件优选长纤无纺布，这样的结构既环保，又能够利用长纤无纺布的厚度及长纤无纺布的抗拉性能有效的保护双光面土工膜在垃圾堆体的荷载作用下不被短脚扒钉压杆反向顶破。

作为优选，所述的抗顶压防护件最小尺寸为150mm×150mm，单位质量大于等于600g/㎡，覆盖在抗顶压防护件上的双光面土工膜最小尺寸为250mm×250mm，厚度与基础土工膜厚度相等。抗顶压防护件无纺布尺寸大小以有效覆盖住短脚扒钉为宜，单位质量大小以所需抗拉能力大小进行选择。双光面土工膜的尺寸大小一是满足覆盖要求，二是满足焊接要求，保证在长期使用过程中的防漏安全性，避免造成环境污染。

作为优选，双光面土工膜与基础土工膜焊接后呈梯形凸起结构。这样的结构具有很好的防渗漏效果，还具有一定的变形能力，增加了使用年限，安全性能高。

本实用新型的有益效果是：1.与传统的以长脚扒钉为主体的基础土工膜锚固结构相比，传统结构需先铺设地下水导排层、膜下保护层及基础土工膜，然后用钻杆刺穿上述材料在岩质边坡上钻孔，再用长脚扒钉将上述材料一并固定于岩质边坡上，由于先铺设了上述材料，所以钻杆在岩质边坡上钻孔时极易被地下水导排层及膜下保护层缠绕，岩质边坡较为坚硬，长脚扒钉所需的钻孔深度又较深，因此施工难度及工程量较大。而本实用新型技术方案是先在岩质边坡上钻孔，且钻孔深度较长脚扒钉所需的深度显著减小，大大降低了施工难度及工程量，同时钻孔后先安装PE材质套管，套管可留20mm长度于边坡外，地下水导排层、膜下保护层及基础土工膜均可在套管处开孔并临时挂于套管上，待短脚扒钉将上述材料固定时可将套管也完全带入岩质边坡内，降低了上述材料铺设的施工难度。

2.与传统的以长脚扒钉为主体的基础土工膜锚固结构相比，传统结构由于长脚扒钉钉脚与岩质边坡的钻孔孔径不可能做到完全匹配，导致扒钉钉脚与钻孔不能牢固咬合，极易被拉出，从而造成安全隐患。而本实用新型技术方案使用了PE材质的套管，套管在短脚扒钉钉入时扩张产生膨胀效应，将短钉脚与钻孔牢牢咬合，同时可大大缩短扒钉的钉脚长度。

3.与传统螺栓固定基础土工膜相比，本实用新型技术方案用焊接于基础土工膜上的小块双光面土工膜对组合固定件所刺穿的孔洞进行修补，修补面积远大，防渗安全性高，而且耐久性能好，操作技术成熟，防漏效果好，并有成熟的漏洞检测方法。通过组合固定件使基础土工膜在一个受力单元内短脚扒钉的两个短钉脚与套管配合处形成双点受力，同时短脚扒钉的压杆可将基础土工膜压紧，其摩擦力又能有效分担基础土工膜重力荷载，从而减小基础土工膜穿孔洞处孔边缘的变形。

附图说明

图1是本实用新型陡峭岩质边坡土工膜固定结构的一种结构示意图；

图2是本实用新型中短脚扒钉的一种结构示意图；

图3是本实用新型中套管的一种结构示意图；

图4是本实用新型陡峭岩质边坡土工膜固定结构的主视图；

图5是本实用新型陡峭岩质边坡土工膜固定结构的一种分布效果图；

图中：1、边坡，2、地下水导排层及膜下保护层，3、基础土工膜，4、组合固定件，5、抗顶压防护件，6、双光面土工膜，7、短脚扒钉，8、套管，9、固定孔，10、短钉脚，11、压杆，12、开槽，13、倒齿。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1、图4所示的实施例中，一种陡峭岩质边坡土工膜固定结构，包括边坡1、地下水导排层及膜下保护层2和基础土工膜3，地下水导排层及膜下保护层铺2设在边坡1上，基础土工膜3铺设在地下水导排层及膜下保护层2上方，边坡1上设置有组合固定件4，地下水导排层及膜下保护层2和基础土工膜3依次穿设在组合固定件4上并通过组合固定件4与岩质边坡1紧固为一体，组合固定件4包括短脚扒钉7和套管8，套管8紧固在岩质边坡所钻设的固定孔9内，短脚扒钉7与套管8内壁紧固连接，短脚扒钉7和套管8与岩质边坡1所钻固定孔9紧密咬合为一体。短脚扒钉7为U型结构的圆钢材料构件，包括一体设置的两个短钉脚10和压杆11（见图2），压杆11的宽度等于100mm，每个短钉脚10的长度等于80mm。套管8为PE材料管件，套管8长度为80mm，PE套管8的壁厚为5mm，PE套管8的内径与短脚扒钉7的短钉脚10直径配合设置。套管8的一端沿轴线方向设有开槽12，开槽12的长度小于等于40mm。套管8的外壁上设置倒齿13（见图3）。

组合固定件4外部表面上盖设有抗顶压防护件5，抗顶压防护件5为长纤无纺布，抗顶压防护件5压设在短脚扒钉的压杆11上，抗顶压防护件5的大小与压杆11的宽度配合设置。抗顶压防护件5最小尺寸为150mm×150mm，单位质量大于等于600g/㎡。

抗顶压防护件5的外部覆盖有双光面土工膜6，双光面土工膜6与组合固定件4所紧固的基础土工膜3焊接连接。覆盖在抗顶压防护件5上的双光面土工膜6最小尺寸为250mm×250mm，厚度与基础土工膜6厚度相等。双光面土工膜6与基础土工膜3焊接后呈梯形凸起结构。

该陡峭岩质边坡土工膜固定结构，在边坡上依次铺设地下水导排层及膜下保护层和基础土工膜，基础土工膜及地下水导排层及膜下保护层通过组合固定件的短脚扒钉和PE套管与边坡钉设为一体，PE套管与岩质边坡内所钻固定孔固定连接，短脚扒钉钉设在PE套管内部，整个组合固定件胀紧在固定孔内部，短脚扒钉的压杆上盖设有长纤无纺布，长纤无纺布上方覆盖有双光面土工膜，双光面土工膜的周边与短脚扒钉所钉压的基础土工膜焊接连接。该陡峭岩质边坡土工膜固定结构，是对坡度较大、高度较高的填埋场岩质边坡及凹坑进行固定的结构，通过一种特制的PE套管与短脚扒钉构成的组合固定件，将短脚扒钉与岩质边坡内所钻的固定孔紧密固定，并使得短脚扒钉将基础土工膜和地下水导排层及膜下保护层与边坡牢牢地固定在一起，为了防渗漏，在每颗短脚扒钉的上方覆盖一块长纤无纺布，然后在长纤无纺布外部再覆盖一层双光面土工膜，双光面土工膜采用修补用的土工膜，将双光面土工膜与无纺布周边的基础土工膜通过焊接的方法进行连接，能够实现对扒钉穿孔的有效防漏。

该陡峭岩质边坡土工膜固定结构，双光面土工膜与基础土工膜焊接为一体，避免基础土工膜在短脚扒钉穿孔处发生渗漏，而且利用无纺布的厚度及无纺布的抗拉性能能有效的保护双光面土工膜在垃圾堆体的荷载作用下被短脚扒钉压杆反向顶破；短脚扒钉与渗滤液之间通过双光面土工膜进行隔离，短脚扒钉不易被腐蚀。

与传统的长脚扒钉相比，使用组合固定件，与使用长脚扒钉一样有两个钉脚，两短钉脚的钉尖完全钉入边坡固定孔的套管内部，短脚扒钉上的压杆压紧在基础土工膜，使得基础土工膜在一个受力单元内在短脚扒钉钉脚孔和套管连接处形成双点受力，同时短脚扒钉的压杆可将基础土工膜压紧，其摩擦力又能有效分担基础土工膜重力荷载，从而减小基础土工膜被穿孔洞处孔边缘的变形，该结构的短脚扒钉的短钉脚明显小于长脚扒钉，同时配合PE套管使用，可大大增强短脚扒钉与岩质边坡所钻固定孔的咬合力，使短脚扒钉和套管不容易被拉脱。

该陡峭岩质边坡土工膜固定结构的操作方法是：首先，在岩质边坡1上钻孔，分别钻出两个深度略大于80mm的固定孔9；其次，将两根长度分别为80mm的特制PE材质的套管8安装到固定孔9内部，套管8可留20mm长度在边坡1外部；第三步，将地下水导排层及膜下保护层2和基础土工膜3在套管8处开孔并挂在套管8上；第四步，将短脚扒钉7钉入套管8中，由于套管8上开设有开槽12，在短钉脚10钉入套管8内部的同时，套管8向固定孔内胀开，套管8上的倒齿13与固定孔的孔壁扒紧，此时，将套管8预留的部分一同向固定孔9内部钉进，直到压杆11压紧在基础土工膜3上；接下来在压杆11外部覆盖抗顶压防护件5，在抗顶压防护件5的外部覆盖双光面土工膜6，并将双光面土工膜6与基础土工膜3焊接，完成固定。

对于陡峭岩质边坡（见图5），每隔8~10m高度设置一道加强带，先在边坡1加强带上进行钻孔，钻孔的水平间距1m，采用3排，排距0.5m，每排错开布置，再将套管8钉入钻好的固定孔内部，并预留一段套管在边坡1的外部，再进行膜下保护层铺设和基础土工膜的铺设作业，在加强带处将对基础土工膜3及其下的地下水导排层及膜下保护层2开口并挂在套管8上，然后将短脚扒钉7钉入套管内部，套管8一起向固定孔内部钉入，使得一基础土工膜3及其下的地下水导排层及膜下保护层2钉在边坡1上，为防止短脚扒钉7的压杆在垃圾荷载作用下对其上的双光面土工膜6造成破坏，短脚扒钉上用600g/㎡的长纤无纺布作为保护层，再用最小尺寸为250mm×250mm双光面土工膜6焊于基础土工膜3上，同时，为了增加短脚扒钉对基础土工膜3的压紧力，在短脚扒钉下面也可以设置一块与短脚扒钉宽度相配合的长纤无纺布。

该陡峭岩质边坡土工膜固定结构，大大缩小了钻孔深度，降低了施工难度及工程量，同时钻孔后先安装PE材质套管，套管可留20mm长度于边坡外，地下水导排层及膜下保护层和基础土工膜均可在套管处开孔并临时挂于套管上，待短脚扒钉将上述材料固定时可将套管也完全带入岩质边坡内，降低了上述材料铺设的施工难度。该陡峭岩质边坡土工膜固定结构，可以适合于任何难度的陡峭岩质边坡上。