一种复合夹心衬垫隔障式防渗墙的制作方法

1.本实用新型属于防渗墙施工技术领域，具体涉及一种复合夹心衬垫隔障式防渗墙。


背景技术：

2.防渗是水利、露天矿山、垃圾填埋场、尾矿及工业废料堆场以及城市建设等诸多工程领域均需面对和解决的关键问题之一。水库大坝边坡的渗漏往往是造成管涌和溃坝的直接原因；露天矿山边坡的渗漏一方面增加矿坑的排水费用和开采难度，另一方面渗流降低边坡的岩体力学性能，容易引发边坡失稳；垃圾填埋场、尾矿及工业废料堆场中的有害成分随水流通过边坡的渗流通道流入周边的含水层，对其附近的地下水造成污染；城市地下工程边坡的垮塌和泥石流地质灾害大都是因地下水渗漏而引发。经过长期的工程实践和研究，不断地开发了边坡防渗治理的新技术、新材料、新工艺，根据目前国内外技术现状，边坡防渗技术主要有地下注浆堵水帷幕、地下连续墙、衬垫隔障式防渗墙三大类别。
3.通常在防渗工程施工过程中，地下堵水帷幕具有作业环境简单，施工难度小等优点，但该方法的堵水率不会很高，因此该方法形成的帷幕体的渗透系数一般都比较大，不会小于10-5
cm/s，对于一些要求较高的防渗施工来说咋不能满足要求；地下连续墙会形成一道渗透系数较小(10-7
cm/s)且较稳定的防渗墙，但是受施工条件影响，往往施工难度大，施工成本会比较高；衬垫隔障式防渗墙具有施工便捷、成本低的有点，其防渗材料有天然和人工两大类，天然材料形成的防渗墙也存在渗透系数过大且易受水侵蚀寿命短的问题，而人工材料具有较高的防渗性能，渗透系数也比较小不易受水侵蚀寿命较长，但是人工材料本身抗干裂性能、抗剪强度能力较差，与其面上覆盖的其它防渗材料界面摩擦和发生沉降时不产生裂缝的抗变形能力等。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供抗一种干裂性能好、抗剪强度能好且防渗性能好的复合夹心衬垫隔障式防渗墙。
5.本实用新型提供的这种复合夹心衬垫隔障式防渗墙，包括有沿着渗漏边坡铺设的2层天然防渗材料层和土工膜层，土工膜层夹在2层天然防渗材料层中，并在边坡的平台位置开设锚固沟用于固定土工膜。
6.优选的，所述的复合夹心衬垫隔障式防渗墙还包括在边坡底部设置的缓冲隔障。
7.所述的天然防渗材料层为粘土层或者膨润土层，优选为粘土层；土工膜层为hdpe膜层，优选为厚度为2mm的双糙面。
8.所述的缓冲屏障为无污染良性废石层，其厚度≥5m。
9.所述的土工膜通过在锚固沟中进行锚固或者压载的方式进行固定。
10.在土工膜施工过程中，土工膜之间的搭接采用双轨焊接，并且需要控制土工膜之间的连接部位在锚固沟的位置，边坡上尽量不出现横向焊缝。
11.所述的天然防渗材料的含水量控制在16.5％～22.0％，2层天然防渗材料层总厚度≥10m。
12.本实用新型的有益效果：本实用新型将天然防渗材料按厚度均分成两部分施工，分为下半部分和上半部分，在施工完下半部分后将人工防渗材料均匀的铺在天然防渗材料上，然后施工天然防渗材料的上半部分，将人工材料以夹心的形式施工到天然材料中，形成复合夹心衬砌隔障已达到防渗的作用。将两种材料结合在一起，将人工材料作为夹心嵌入到自然材料中，该方法既能克服透系数也比较小不易受水侵蚀寿命较长的风险，也能解决抗干裂性能、抗剪强度能力较差的问题。
附图说明
13.图1防渗墙的结构示意图；
14.其中：1、渗漏边坡；2、下半部分天然防渗材料层；3、土工膜层；4、上半部分天然防渗材料层；5、缓冲隔障；6、锚固沟。
具体实施方式
15.实施例1
16.以某边坡防渗工程为例，防渗墙的结构示意图，如图1所示，具体施工过程如下：
17.步骤一：防渗墙的设计：防渗墙的设计坡比≤1:2，上半部分天然防渗材料层4+下半部部分天然防渗材料层的水平总厚度设计为≥10m，防渗材料天然材料层选用粘土作为材料，土工膜选用厚度为2mm的双糙面的高密度聚乙烯土工膜(hdpe)。防渗墙的施工过程：包括：缓冲隔障6+下半部分天然防渗材料层2的施工，土工膜层3的铺设和焊接，上半部分天然防渗材料层4的施工。
18.步骤二：缓冲隔障6+下半部分天然防渗材料层2的施工
19.(1)填筑施工准备:防渗墙填筑前先对边坡的安山斑岩(防渗墙的底边界)的松块用液压碎石机械进行全面清理，并采用高压水枪冲洗干净，无碎石、泥浆等其他杂物，清理完成后进行联合隐蔽工程验收，验收合格后开始填筑粘土墙料。
20.(2)测量放线：因下部防渗墙的坡比均为1:2，且起始标高为南高北低，s坑东部边坡现状的坡度变化大，因此需分区域按设计要求测量确定各填筑区的底边交界线，用桩或洒石灰线进行标识，墙体填筑过程中，每增加2m放线一次，以确保防渗墙按设计坡比填筑。
21.(3)缓冲隔障的填充：在防渗墙的底部，先填筑一层厚5m的无污染良性废石(naf)，作为酸性废石与防渗墙体之间的第一道缓冲隔障5。该层回填过程中要分层压实，分层厚度为0.5～1m。
22.(4)下半部分天然防渗材料层2的施工：
23.4.1土体铺展：粘土料摊铺沿防渗墙边坡走向进行，一次铺料厚度控制30cm，土料采用推土机及装载机摊铺平整，并随时进行铺料厚度测量，确保厚证土料的均匀性；
24.4.2土体含水率控制：根据室内土工试验的结果，最优含水率应控制在16.5％～17.8％。洒水的水量根据设计标准及碾压试验结果，考虑缅甸高温的气候条件，实际土料要求含水量比最优含水量高(+1％～+3％)。根据碾压试验资料结合该工程地形特点，利用边坡截水沟内的水，采用两套洒水管路在工作面对来料土适量加水。
25.4.3土体的碾压：碾压采用15t凸块振动碾沿墙体轴线方向进行碾压，碾压方式为进退错距法，错距宽度为0.27cm。初步确定碾压8遍，静压和振动交替进行，静压4遍、振动4遍，实际碾压遍数要根据现场压实度试验确定，碾压行走速度控制在2.5km/h。边角部位采用蛙夯进行夯实。土体压实度不小于95％。
26.4.4土体碾压过程中的现场检测:墙体土压实过程中，每3万方土料要作一组粘土原状样土工试验，测定土体的粒度分布、天然含水量、土体的塑限和液限、最优含水量和最大干密度。每一分层每50m2，现场采用环刀取样一组，现场检测压实度和干密度。应收集土壤样品进行进一步的测试；墙体填筑采用分段流水作业，均衡上升；
27.4.5重复步骤4.1～4.4直至黏土层的厚度达到5m，得到的粘土层即为下半部分天然防渗材料层2。
28.步骤三：土工膜层的铺设与焊接
29.(1)下半部分天然防渗材料层2压实合格并修坡后报监理和业主验收，与土工膜接触的内侧压实粘土坡面不能出现碎石、瓦砾、根须、钢筋混凝土颗粒或玻璃碎片等等尖锐的杂物，验收合格后进行hdpe防渗膜铺设。
30.(2)施工前对hdpe防渗膜的型号、规格以及质量进行标准化检查，防渗膜的检查与验收要严格按照相关规范标准，合格后才给予接收使用。
31.(3)hdpe防渗膜铺设：当内侧防渗墙体碾圧修坡完成后(约5m～6m高一个分段)，土工膜沿防渗墙的轴线方向铺设，铺设平顺、贴实、尽量减少褶皱，铺设后及时压载或锚固。在边坡上施工时，采用软爬梯上下。
32.(4)土工模(hdpe)的固定通过锚固沟来实现，每5m(垂直高度)利用边坡内侧已填筑的5m宽土体平台作为一个锚固平台，锚固沟尺寸为1m(宽度)
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1m(深度)，防渗材料预留量均锚固在锚固沟内，待下一阶段施工再将防渗材料翻出，与下一阶段防渗材料进行连接。同时锚固沟的部位作为土工膜上下两卷横向接焊接缝位置。
33.(5)土工膜接焊从下往上焊接，边坡上尽量不出现横向焊缝。相连两卷横向接头尽量设置在锚固沟内，且相邻接缝宜错开1m以上。
34.(6)hdpe防渗膜的搭接采用hdpe防渗膜自动焊接机热熔双轨焊接，焊接宽度为10cm，允许误差士2cm。焊接应避开矿区中午高温时段，在40℃温度下进行。
35.(7)hdpe防渗膜连接使用的焊条材质与hdpe防渗膜应为同一材质，并由同一家工厂采用相同材料生产，不得采用代用焊条。
36.(10)气密性检测：气密性采用气压检测仪检测。热熔焊接形成双轨焊缝，焊缝中间预留气腔，一条焊缝施工完毕后，将焊缝气腔两端封堵，用气压检测仪对焊缝气腔加压至250kpa，维持3min～5min，气压不应低于240kpa，然后在焊缝另一端开孔放气，气压表指针能够迅速归零视为合格。气压检测留下的针眼必须焊接封堵。
37.步骤四上半部天然防渗材料层4的施工
38.4.1土体铺展：粘土料摊铺沿防渗墙边坡走向在土工膜上进行，一次铺料厚度控制30cm，土料采用推土机及装载机摊铺平整，并随时进行铺料厚度测量，确保厚证土料的均匀性；
39.4.2土体含水率控制：根据室内土工试验的结果，最优含水率应控制在16.5％～17.8％。洒水的水量根据设计标准及碾压试验结果，考虑缅甸高温的气候条件，实际土料要
求含水量比最优含水量高(+1％～+3％)。根据碾压试验资料结合该工程地形特点，利用边坡截水沟内的水，采用两套洒水管路在工作面对来料土适量加水。
40.4.3土体的碾压：碾压采用15t凸块振动碾沿墙体轴线方向进行碾压，碾压方式为进退错距法，错距宽度为0.27cm。初步确定碾压8遍，静压和振动交替进行，静压4遍、振动4遍，实际碾压遍数要根据现场压实度试验确定，碾压行走速度控制在2.5km/h。边角部位采用蛙夯进行夯实。土体压实度不小于95％。
41.4.4土体碾压过程中的现场检测:墙体土压实过程中，每3万方土料要作一组粘土原状样土工试验，测定土体的粒度分布、天然含水量、土体的塑限和液限、最优含水量和最大干密度。每一分层每50m2，现场采用环刀取样一组，现场检测压实度和干密度。应收集土壤样品进行进一步的测试；墙体填筑采用分段流水作业，均衡上升；
42.4.5重复步骤4.1～4.4直至黏土层的厚度达到5m，得到的粘土层即为下半部分天然防渗材料层4。
43.施工后获得的防渗墙的结构如图1所示，在渗漏边坡1的底边界填充一层厚度为5m的废石缓冲隔障5，沿着渗漏边坡1的坡度方法碾压填充了一层下半部分天然防渗材料层2，下半部分天然防渗材料2上铺设了一层土工膜层3，土工膜层3通过锚固沟6进行压载或锚固的方式固定在边坡上；锚固沟6设置在渗漏边坡1的平台位置；土工膜层3上碾压填充了一层上半部分天然防渗材料层4。
44.经测试，本实施例中的防渗墙结构相比普通施工方法，能够节省防渗材料，而且防渗效果好，防渗墙的饱和抗渗系数小于1
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10-9
cm/s，防渗墙寿命长，耐久年限为100年。