砂壤土质池塘的防渗漏技术初探

文/聂懿 杨怀宁

砂壤土质池塘的防渗漏技术初探

文/聂懿 杨怀宁

本文阐述了沙壤土的组成成分和5种防渗工程技术，有土料防渗、水泥土防渗、砌石防渗、混凝土防渗和膜料防渗，每种防渗工程技术都是从设计和施工这两个方面来介绍的。

壤土指土壤颗粒组成中粘粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤，壤土的粘土含量为10%～30%，；砂土是指粘土小于3%左右的土壤；砂壤土就是介于壤土与砂土之间的土壤，粘土含量为3%～10%。

当池塘地基及边坡土由砂壤土构成时，由于砂壤土颗粒间有较大空隙，且具有透水性能，蓄水后在水压力的作用下，池塘砂壤土的孔隙就会成为水流渗透穿行的主要通道。如果渗流量大，并且含有土壤杂质颗粒，水质浑浊，这时对池塘结构就具有破坏作用了，此时称之为“异常渗漏”，出现“异常渗漏”我们需要通过防渗漏技术来解决问题，防渗技术分为以下几类。

一、土料防渗

土料防渗指根据水分传导度，使用粘土和粘砂混合土、灰土、三合土、四合土等混合土料的配合，来实现防止池塘渗漏。适于砂壤土、壤土土质鱼塘的改造。具体做法：挖去原池底和边坡上含腐植较多的泥土，在新土层上铺20cm～40cm混合土料，用机械轧实或夯实，处理完后立即放水，以防干裂漏水。

（一）设计

1.素土的选用和粘砂混合土、灰土、三合土、四合土等混合土料的配合比，应 按下列步骤和要求确定：

（1）通过试验确定素土、不同配比混合土料的夯实最大干容重和最佳含水率。

（2）按不同素土料和不同配合比混合土料的最佳含水率、最大干容重制备试件，进行强度和渗透试验。根据最大强度、最小渗透系数选用素土和确定混合土料的最优配合比。

（3）素土和粘砂混合土还应进行泡水试验。若试验发现试体崩解，或呈浑浊液时，应改换素土和调整粘砂混合土的配合比。

2无条件进行试验时，混合土料的配合比，可按以下要求选定：

（1）灰土的配合比应根据石灰的质量、土的性质和工程要求选定。一般可采用石灰:土=1∶3～1∶9。使用时，石灰用量还应根据石灰储放期的长短适量增减，其变动范围宜控制在±10%以内。

（2）三合土的配合比一般采用石灰：土砂总重=1∶4～1∶9。其中，土重宜为土砂总重的30%～60%；高液限粘质土，土重不宜超过土砂总重的50%。

（3）采用四合土时，可在三合土配合比的基础上加入25%～35%的卵石或碎石。

（4）粘砂混合土中，高液限粘质土与砂石合重之比宜为1∶1。

3.无条件进行试验时，灰土、三合土等土料的最佳含水率，可按以下要求选定：

（1）灰土可采用20%～30%。

（2）三合土、四合土可采用15%～20%。

（3）素土、粘砂混合土宜控制在塑限±4%范围内，并可参照下表选用。

表4 素土、粘砂混合土的最佳含水率

4.土料防渗层的厚度应根据防渗要求通过试验确定。中、小池塘可参照表5选用。

表5 土料防渗层的厚度

（二）施工

土料的原材料应进行粉碎加工。加工后的粒径，素土不应大于2.0cm，石灰不应大于0.5cm。施工中应严格控制配合比。同时测定土料含水率与填筑干容重，其称量允许偏差值应符合要求；拌和后，含水率与最佳含水率的偏差值不应大于±1%；夯实后，干容重不应小于设计干容重，其离差系数应小于0.15。

1.混合土料的拌和宜按以下要求进行：

（1）粘砂混合土宜将砂石洒水润湿后，与粉碎过筛的土拌和，再加水拌和均匀。

（2）（2）灰土应先将石灰消解过筛，加水稀释成石灰浆，洒在粉碎过筛的土上，拌和至色泽 均匀，并闷料1天～3天。如其中有见水崩解的土料，可先将土在水中崩解，然后加入消解的石灰拌和均匀。

（3）（3）三合土、四合土宜先拌石灰和土，然后加入砂石干拌，最后洒水拌和均匀，并闷料 1天～3天。

（4）（4）贝灰混合土宜干拌后过孔径为10mm～12mm的筛，然后洒水拌和均匀，闷料24h。

2.土料防渗层应按以下要求铺筑：

（1）灰土、三合土、四合土宜按先池坡后池底的顺序施工；素土、粘砂混合土宜按先池底后池坡的顺序施工。

（2）防渗层厚度大于15cm时，应分层铺筑。压实时，虚土每层辅料厚度，人工夯压时，不宜大于20cm；机械夯压时，不宜大于30cm。层面间应刨毛洒水。

（3）土料防渗层夯实后，厚度应略大于设计厚度，以便修整成设计的过水池塘断面。

（4）应边铺料边夯压，直至达到设计干容重，不得漏夯。

3.为增强防渗层的表面强度，可进行下列处理：

（1）根据池塘流量大小，分别采用1∶4～1∶5的水泥砂浆、1∶3∶8的水泥石灰砂浆、 或1∶1的贝灰砂浆抹面。抹面厚度直为0.5cm～1.0cm。

（2）在灰土、三合土和四合土表面，涂刷一层1∶10～1∶15的硫酸亚铁溶液。

土料防渗可以大幅度降低渗漏，而不是完全停止渗漏，可以保持适当的渗漏率，来实现池塘水与地下水的双向调节，使池塘水不至于完全变成“死水”，有很好的自净能力，同时土料防渗还有造价低的优点。土料防渗的缺点是难以量化池塘的具体渗漏速率，从而无法根据渗漏率来确定最佳土料混合的比例。

二、水泥土防渗

水泥土防渗是以当地的特细沙（来源于风积或河道清淤等）砂壤土为主要原料，加少量水泥（占总量的10%～15%），微量的外加剂和适量的水拌和均匀，采用专用机械设备压制成不同规格的板块，经洒水养护起到防渗作用。

（一）设计

1.水泥土配合比应通过试验确定，并应符合下列要求：

（1）温和地区水泥土的抗冻标号不宜低于D12；允许最小抗压强度应满足表6的要求；允许最小干容重应满足表7的要求。水泥用量宜为8%～12%。

表6 水泥土的允许最小抗压强度

表7 水泥土的允许最小干容重

（2）水泥土的含水率应按下列方法确定：

（3）干硬性水泥土用击实法或强度试验法确定。当土料为细粒土时，水泥土的含水率 宜为12%～16%。

（4）塑性水泥土应按施工要求经过试验确定。当土料为微含细粒土砂和页岩风化料时，水泥土的含水率宜为20%～30%；当为细粒土时，水泥土的含水率宜为25%～35%。

2.水泥土防渗层的厚度，宜采用8cm～10cm；小型池塘不应小于5cm。水泥土预制板的尺寸，应根据制板机、压实功能、运输条件和池塘断面尺寸等因素确定，每块预制板的重量不宜超过50kg。

3.耐久性要求高的池塘水泥土防渗层，宜用塑性水泥土铺筑，表面用水泥砂浆、混凝土预制板、石板等材料作保护层。水泥土的水泥用量可适当减少，但水泥土28天的抗压强度不应低于1.5MPa。

（二）施工

1.施工前，应做好下列准备工作：

（1）就近选定符合设计要求的取土场。

（2）根据施工进度要求，选定土料的风干、粉碎、筛分、储料等场地。

（3）将施工材料分批运至现场，水泥应采取防潮防雨措施。

（4）根据施工方式，准备好运输、粉碎、筛分、供水、称量、搅拌、夯实、排水、铺筑、 养护等设备和模具。

（5）土料应风干、粉碎，并过孔径5mm的筛。

2.水泥土防渗层现场铺筑，应按下列步骤进行：

（1）按设计配合比配料，其称量允许偏差值应符合第二章表2.2.4的要求。水泥土拌料与铺筑，或装模成型的时间不得大于60分钟。

（2）拌和水泥土时，宜先干拌，再湿拌均匀。

（3）铺筑塑性水泥土前，应先洒水润湿池基，安设伸缩缝模板，然后按先池坡后池底的顺序铺筑。水泥土料应摊铺均匀，浇捣拍实。初步抹平后，宜在表面撒一层厚度1mm～2mm的水泥，随即揉压抹光。应连续铺筑，每次拌和料从加水至铺筑宜在1.5h 内完成。

（4）铺筑干硬性水泥土，应先立模，后分层铺料夯实。每层铺料厚度宜为10cm～15cm，层面间应刨毛、洒水。

（5）铺设保护层的塑性水泥土，其保护层应在塑性水泥土初凝前铺设完毕。

3.水泥土预制板的生产和铺砌，应按下列步骤进行：

（1）水泥土拌制好后，将水泥土料装入模具中，压实成型后折模，放在阴凉处静置24h后，洒水养护。

（2）将池基修整后，按设计要求铺砌预制板。板间应用砂浆挤压、填平，并及时勾缝与养护。

水泥土防渗的优点是施工简单，经久耐用，缺点是破坏了池塘的自净能力。可以采取水泥预制板护坡建好后将池塘底部的土盖在水泥预制板上部，这种防渗方式即有利于防止池塘渗漏，又有利于维持池塘的自净能力。

三、砌石防渗

砌石防渗指将石料用水泥砂浆沿池壁砌筑并勾缝，来实现防止池壁渗漏的方法。

（一）设计

1.砌石防渗层的厚度设计，应符合下列规定:

（1）浆砌料石、浆砌块石挡土墙式防渗层的厚度，应根据使用要求确定。护面式防渗层的厚度，浆砌料石宜采用15cm～25cm；浆砌块石宜采用20cm～3Ocm；浆砌石板的厚度不宜小于3cm。

（2）浆砌卵石、干砌卵石挂淤护面式防渗层的厚度，应根据使用要求和当地料源情况确定，一般采用15cm～30cm。

2.宜采用下列措施防止池基淘刷，提高防渗效果：

（1）干砌卵石挂淤池道，可在砌体下面设置砂砾石垫层，或铺设复合土工膜料层。

（2）浆砌石板防渗层下，可铺厚度为2cm～3cm的砂料，或低标号砂浆作垫层。

（3）对防渗要求高的大、中型池道，可在砌石层下加铺粘土、三合土、塑性水泥土或塑膜层。

3.护面式浆砌石防渗层，一般不设伸缩缝；软基上挡土墙式浆砌石防渗层宜设沉降缝，缝距10m～15m。砌石防渗层与建筑物连接处,应按伸缩缝处理。

（二）施工

1.石料砌筑要求

（1）砌筑前宜洒水润湿，石料应冲洗干净。

（2）浆砌料石和块石，应干摆试放分层砌筑、座浆饱满。每层铺砂浆的厚度，料石宜为2cm～3cm；块石宜为3cm～5cm。块石缝宽超过5cm时，应填塞小片石。

（3）卵石可采用挤浆砌筑，也可干砌后用砂浆或细砾混凝土灌缝。

（4）浆砌石板应保持砌缝密实平整，石板接缝间的不平整度不得超过1.0cm。

2.勾缝要求

浆砌料石、块石、卵石和石板，宜在砌筑砂浆初凝前勾缝。勾缝应自上而下用砂浆充填、压实和抹光。浆砌料石、块石和石板宜勾平缝；浆砌卵石宜勾凹缝，缝面宜低于砌石面1cm～3cm。

3.干砌卵石挂淤防渗层的施工，应按下列要求进行：

（1）砌筑顺序

①可按先池底后池坡的顺序砌筑。

②砌池底时，如为平池底，宜从池坡脚的一边砌向另一边；若为弧形池底，应从池底纵向轴线开始向两边砌筑。

③池坡应从下而上逐排砌筑。

④如设膜料垫层，应将过渡层土料铺在膜料上，边铺膜，边压土，边砌石。

（2）砌筑要求

①卵石长边应垂直于池底或池坡立砌，不得前俯后仰、左右倾斜。卵石的较宽侧面应垂直于水流方向。

②每排卵石应厚薄相近、大头朝下、错开茬口、挤紧砌好。

③池底两边和池坡脚的第一排卵石，应比其他卵石大10cm～15cm。

④卵石砌筑后，应先用小石填缝至缝深的一半，再用片状石块卡缝。

⑤用较大的卵石水平砌筑封顶石。

砌石防渗具有坚固、耐用，防渗性能好的优点，但施工复杂，对石料尺寸、材质要求较高，对不符合设计要求的材料，不允许使用，同时要注意砌石厚度、平整度以及砌筑的质量和密实性。

四、混凝土防渗

混凝土防渗只对池塘坡面基础整平夯实处理后，现浇混凝土护坡以达到防渗目的。

（一）设计

大、中型池塘防渗工程混凝土的配合比，应按《水工混凝土试验规程》SD105-82进行试验确定，其选用配合比应满足强度、抗渗、抗冻和和易性的设计要求。 小型池塘混凝土的配合比，可参照当地类似工程的经验采用。

1.混凝土的设计标号不应低于表8中的数值。严寒和寒冷地区的冬季过水池塘，抗冻标号应比表内数值提高一级。

表8 混凝土标号的最小允许值

池塘流速大于3m／s，或水流中挟带较多推移质泥沙时，混凝土的强度不应低于15MPa。

2.混凝土的水灰比，应为砂石料在饱和面干状态下的单位用水量与胶凝材料的比值，其最大允许值可参照表9选用。石料最大粒径不得大于防渗层厚度的1/3～1/2。

表9 混凝土水灰比的最大允许值

3.大、中型池塘所用的混凝土，其胶凝材料的最小用量不宜少于225kg/m2；严寒地区不宜少于275kg/ m2。上述数值，用人工捣固时，应增加25kg/m2，当掺用外加剂时，可减少25。强度低于10MPa 的混凝土，可不受此限制。小型池塘混凝土的配合比，可参照当地类似工程的经验采用。 一般混凝土的用水量及砂率可分别按表10及表11选用。

（二）施工

1.基土清理

基面清理范围包括坡面及阶面，顶部其边界应在设计基面边线外30cm～50cm。避免对已清理的基土造成人为破坏，土基表层不合格土、杂物等必须清除，土基范围内的坑、槽、沟等，应按堤身填筑要求进行回填处理。基面清理平整后，应及时报验。基面验收后应抓紧施工，若不能立即施工时，应做好基面保护，复工前应再检验，必要时须重新清理。

（2）基土碾压

应该护坡放坡度为75°，无法采用平面碾压设备进行施工，拟采用平面振捣设备进行表面振捣。发现局部“弹簧土” 、层间光面、层间中空、松土层或剪切破坏等质量问题时，应及时进行处理，并经检验合格后，方准铺填新土。

（3）基土施工

基槽开挖后，地基承载力检验后装模并报验，浇筑C15混凝土，养生，冬季施工混凝土出机温度不得小于5℃，为防冻害，应采取保温措施。基座施工按《水工混凝土施工规范》施工和进行质量控制。混凝土在搅拌站搅拌后用溜槽送至施工面。采用插入式振捣设备进行振捣。

采用混凝土防渗，具有较高的防渗漏性能。但在使用混凝土防渗方式中，相邻墙段之间连接工艺是防渗施工技术中的难点。工程实践证明，接缝质量不良常会成为池塘防渗的隐患。因此，施工中要严格保证质量。

表10 混凝土用水量

表11 混凝土的砂率

五、膜料防渗

膜料防渗是近几年新兴起来的防渗方式，较之传统的水泥混凝土，石头堆砌，涂料防渗等具有更明显的防渗效果及持久性，也更具灵活性。目前膜料防渗较多采用高密度聚乙烯（HDPE）塑胶地膜和复合土工膜。HDPE膜具抗拉、抗撕裂、强度高和耐静水压高的特点，在耐酸碱腐蚀、抗微生物侵蚀及防渗滤方面也有较好性能，且表面光滑，有利于消毒、清淤，防止底部病原体的传播。但用此材料施工通常需四道工序，防水层完成后还要回填50cm厚的过筛土，需要由专业队伍进行防水施工，还需配备发电机、焊接热合机等设备，人工和机械成本高。此外，HDPE膜耐候性和耐紫外线性能较差，在低温状态下，极易变硬变脆，特别是焊缝区域极易损坏，一旦漏了，修补起来比较麻烦。

复合土工膜防渗具有施工周期短，施工简易，维修方便，投资成本低，环保防渗效果好的特点。此外，复合土工膜属非孔隙介质，具有良好的防渗性能和抗拉、抗撕裂、抗顶破、抗穿刺等力学性能，还具有一定的变形量，对坡面的凹凸具有一定的适应能力，应变力较强，并且具有优异的耐候性能、耐紫外线、超宽幅等优势。采用此防渗膜，只需进行素土夯实基层后就可直接铺设无纺布及防渗膜，无需回填土。

作者单位：中国水产科学研究院渔业工程研究所