天然纳基膨润土防水毯在某工程中的应用

郭 铭

(辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110003)

1 工程概况

近年来，生态景观水利越来越受到人们的关注，灌区等水利工程建设从以往的发挥单一灌溉功能，逐步转变为集灌溉、生态、景观于一体的复合型水利工程[1- 2]。辽阳灌区地处辽宁省辽阳市西部平原地带，渠首建在辽阳市城东太子河左岸，引水总干穿过辽阳城区而过。在生态灌区建设中，辽阳灌区利用渠首防洪闸和进水闸之间的天然洼地打造景观湖，既起到了防沙稳流的作用，又成为了一道亮丽的景观，发挥了水利工程的综合效益。

在防渗材料选择上，经过比选，景观湖采用了天然纳基膨润土防水毯，该材料具有防渗性能优异、抗老化性能好、地形适应能力强、施工和后期维护简单等优点，在工程应用中取得了很好的效果。

2 工程地质条件

3 防渗结构比较

由于项目区地基透水性强，景观湖底需进行防渗处理，常用的防渗结构主要有粘土防渗结构、复合土工膜防渗结构及纳基膨润土防水毯防渗结构等，其防渗原理大体相同，都是通过防渗材料的不透水性阻隔水体下渗通道，起到防渗效果。工程设计时，对3种防渗结构进行了比较(见表1)。

表1 防渗形式比较

3.1 粘土

粘土防渗结构的原材料在当地十分丰富，取材方便，粘土压实后具有较好的防渗效果，施工工艺简单。但是粘土防渗结构的防渗效果受环境影响较大，项目区地处东北地区、辽宁省中部，属严寒地区，温度变化、冻融循环等会对其防渗工程造成破坏，降低工程防渗效果和工程使用年限，且后期维修困难。粘土防渗结构对压实度要求较高，工程量大，施工周期较长，而项目区位于灌区渠首，施工需避开冬季和灌溉期，施工工期有限。

3.2 复合土工膜

复合土工膜是将防渗主材与无纺布复合而成的防渗材料，防渗主材主要由聚氯乙烯、聚乙烯等塑料薄膜制成，具有防渗效果好，材料稳定性高等特点，在防渗领域应用十分广泛[3- 5]，然而土工膜容易破损，且施工工艺较复杂，接缝需要焊接处理，无法采用机械施工，只能依靠人工铺设焊接，施工进度慢、周期长。项目区基底碎石较多，采用土工膜防渗对施工场地平整度要求很高，需要进行大量换填，否则碎石容易“刺伤”土工膜，一旦出现破损渗漏，维修难度较大。

3.3 天然纳基膨润土防水毯

天然钠基膨润土防水毯是采用针刺、胶粘等方法，将具有高膨胀性的天然钠基膨润土材料包裹在土工布等土工材料之内，遇水后天然钠基膨润土材料被锁在土工材料之间体积膨胀，形成高密度胶状防水层，起到防渗的效果[6]。该材料具有诸多优点，几年来在各类防渗工程中应用较多。①遇水后可以膨胀20余倍，形成稳定的高密度防水层，防渗性能优异。②采用天然无机材料，性能稳定，抗老化性能好。③该材料施工方便，材料间采用搭接方式施工，施工速度快。④具有自愈能力，后期的维护和修补简单。⑤对施工基底的要求较低，地形适应能力强。⑥耐干湿、冻融循环，适合北方寒冷地区使用。

4 防渗设计

4.1 总体设计

景观湖采用梯级布置，共分深水区、浅水区、岸顶3阶，中间包含深水区迎水坡和浅水区迎水坡2个区域。深水区湖底设计标高22.5m，浅水区湖底设计标高25.4m，岸顶设计标高28.5m，深水区迎水坡坡比为1∶2，浅水区迎水坡坡比为1∶2.5，正常水位26.1m。为满足景观要求，浅水区及浅水区迎水坡布置了菖蒲、连翘、千屈菜、山杏、云杉、垂柳等景观植物(如图1所示)。

图1 景观湖断面布置图

4.2 防渗结构设计

水面覆盖区域全部进行防渗处理，涉及区域主要包括深水区、深水区迎水坡、浅水区3个区域。

4.2.1深水区防渗结构设计

深水区湖底开挖0.5m，并整平夯实，夯实度不小于0.91，铺设5kg/m2天然纳基膨润土防水毯，两块防水毯之间采用搭接方式，搭接宽度不小于0.2m，搭接缝处双层防水毯间撒补强粉，并采用封边条固定，在膨润土防水毯铺设完成后，回填0.5m厚原状土并夯实。

4.2.2深水区迎水坡防渗结构设计

深水区迎水坡开挖0.4m，并整平夯实，夯实度不小于0.91，铺设5kg/m2天然纳基膨润土防水毯，两块防水毯之间采用搭接方式，搭接宽度不小于0.3m，搭接缝处双层防水毯间撒补强粉，并采用封边条固定，在膨润土防水毯铺设完成后，回填0.1m厚原状土并夯实。为防止深水区迎水坡冲刷，在回填土顶部设置0.3m厚砾石网箱护坡。

4.2.3浅水区防渗结构设计

深水区湖底开挖0.6m，并整平夯实，夯实度不小于0.91，铺设5kg/m2天然纳基膨润土防水毯，两块防水毯之间采用搭接方式，搭接宽度不小于0.2m，搭接缝处双层防水毯间撒补强粉，并采用封边条固定。由于浅水区需种植水生植物，在膨润土防水毯铺设完成后，需回填0.6m厚种植土。

5 结语

根据项目区地勘成果，辽阳灌区景观湖地基主要为杂填土层和卵石层，渗透系数为6.0×10-2～1.8×10-1，透水性强，为满足景观湖蓄水要求，需对湖底进行防渗处理。通过对黏土防渗、复核土工膜防渗、天然纳基膨润土防水毯防渗3种防渗结构进行比选，比选结果表明：粘土防渗结构存在施工周期长、耐久性差等不足；复核土工膜防渗结构除施工周期长以外，还存在对场地平整度要求高、易破损等不足；两种结构不能满足项目区防渗要求。而天然钠基膨润土防水毯防渗性能优异、抗老化性能好、地形适应能力强，具有自愈能力，施工和后期维护简单，耐干湿、冻融循环等特点，能适应项目区的场地条件及四季温湿度变化，取得了良好的经济效益和生态效益，对类似地区景观湖的防渗工程具有借鉴意义。