河道治理蓄水防渗技术研究

2011-04-14蔡金丽

山西水利 2011年5期

关键词：板墙土工膜蓄水

蔡金丽

（太原市水利勘测设计院，山西太原 030002）

河道治理蓄水防渗技术研究

蔡金丽

（太原市水利勘测设计院，山西太原 030002）

结合汾河霍州城区段治理工程，对高压喷射灌浆板墙、振动沉膜防渗板墙、复合土工膜、黏土铺盖和膨润土防渗毯等各种常用防渗技术进行了分析研究，通过技术经济比较，得出了复合土工膜为该工程的合理防渗方案。

蓄水防渗；复合土工膜；河道治理；汾河

位于北方城区段的防洪河道，因河流大部分为季节性河流，雨季洪水暴涨暴落，枯水期却又污水横流，因此迫切需要对河道进行蓄水美化治理。作为河道治理的重中之重，库区蓄水防渗问题重大。为使设计方案经济、合理、可靠，结合在很多河道治理工程中遇到的问题和解决方法，以汾河霍州城区段河道治理蓄水防渗作为工程实例，对在工程中常用的垂直防渗和水平防渗进行详细的技术及经济比较，以期为广大设计人员提供一些方案优选方面的借鉴。

1 垂直防渗

目前用于垂直防渗的技术措施有高压喷射灌浆板墙和振动沉模防渗板墙。

高压喷射灌浆板墙是以高压把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层，土粒从土体上剥落下来后，一部分细小土粒随着浆液冒出地面，其余部分与灌入的浆液混合掺搅，在土体中形成凝结体。高压喷射灌浆的形式有定喷、摆喷、旋喷三种。其中定喷适应于粉土、砂土；摆喷、旋喷适应于粉土、砂土、砾石和卵（碎）石地层。该方法适应地基结构能力较强，目前高压射流能破坏的地层均可处理。钻孔垂直度至关重要，可控制在3‰左右。对本工程来说，防渗要求较高，如果垂直方向有偏差，极易造成地下漏洞，形成渗漏通道。经初步估算，高压喷射灌浆板墙造价为230元/m2。

振动沉模防渗板墙用于砂、砂性土、黏性土、淤泥质土及砂砾石地层建筑混凝土连续防渗墙，造墙深度可达20m左右，厚度8～25cm，最厚可达30cm。但该方法对卵石含量高的厚地层沉入困难，不能沉入基岩和大块石中。目前，造墙深度尚不能超过25m。据初步估算，造墙30m深的连续防渗墙折合水平防渗造价为 180 元/m2。

选用垂直防渗时，蓄水库区以下地层有连续的不透水层，地层岩性以粉土、砂土为主，且埋深较浅，有大块砾石或破碎岩层等地层不适合采用。

根据地质资料分析，汾河霍州城区段属地质破碎区，河底没有相对隔水层，无自然防渗条件。河道以下以砂卵石为主，主要地层岩性为砾石、卵石、泥岩强风化层，均为强透水层，钻孔至河底以下25m处仍为河卵石或强风化岩层，基本不具备做垂直防渗的条件。

高压喷射灌浆板墙虽可用，但处理所要求的技术条件和造价太高，且难以保证防渗效果，对沿线的地质勘探要求很高，所以本工程不适宜采用垂直防渗。

2 水平防渗

目前常见的水平防渗形式有复合土工膜、黏土铺盖和膨润土防渗毯等。

2.1 复合土工膜

土工膜是一种由高聚合物制成的透水性极小的土工合成材料，有很好的不透水性、弹性和适应变形能力，能承受不同的施工条件和工作应力；有良好的耐老化能力。土工膜的渗透系数一般为10-12～10-11cm/s，是一种较为理想的防渗材料。但土工膜厚度较薄，极易在施工中受损破裂，或被石料中的石块等坚硬物刺破或顶破。针对上述问题，可在土工膜的上下两面加以保护，将土工膜与针刺土工织物通过挤压、滚压或喷涂等工艺制成整体结构的复合土工膜。其防渗造价为 125 元/m2。

2.2 黏土铺盖

在防渗要求不太高的条件下，黏土防渗是工程上使用最为普遍的方法。原始土壤压实后的渗透系数在10-6～10-5cm/s之间。特点是：在当地具有合适资源时，易于施工，建设费用较低；可以保持一定的渗透水量，有利于维持水质和原有生态环境；在一定条件下对污染物具有截污和净化能力。缺点是渗透系数较高，有可能破坏耕地或造成水土流失。黏土防渗要求铺土厚度0.6m以上，地基开挖量相对较大。黏土防渗造价150元/m2。

2.3 膨润土防渗毯

膨润土防渗毯是引进国际先进水利科学技术项目的一项科技成果，可用于水利工程中的大中型河道、水库库区防渗、灌溉渠道防渗环保工程及市政工程等领域。膨润土防渗毯对地基不均匀沉降及冻融影响有较好的适应性，其渗透系数远低于黏土的渗透系数，只有10-11cm/s，防渗效果较好。但造价较高，据初步估算约160元/m2。

通过上述对各防渗方案进行综合比较，确定采用复合土工膜防渗方案。