在复合防渗墙中应如何进行土工膜施工?

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在复合防渗墙中应如何进行土工膜施工?

山东茂隆新材料科技有限公司 2023-05-05 2400


在复合防渗墙中应如何进行土工膜施工呢?今天小编来聊一聊,下面我们一起可以看一下吧。

在复合防渗墙中应如何进行土工膜施工?  第1张

土工膜复合防渗墙施工技术是一种高抗渗、环保的施工技术。其关键信息技术主要包括成槽、垂直铺膜、填充料的回填、防渗墙的接头进行施工。成槽施工设备包括液压抓斗、铣槽机、TRD、锯槽机等,铺膜方法有重力沉膜法、振动插 入法、插入式,填充料有土与膨润土的混合填充、低标号混凝土、自凝灰浆、塑性混凝土等。接头形式有搭接接头和锁紧接头。介绍了三种土工膜具有复合防渗墙的施工技术工艺,并介绍了其应用研究范围。

防渗墙广泛应用于水利水电工程大坝的防渗墙中。随着社会的不断发展,国家双碳战略的实施和美丽中国建设的不断推进,为了保障人类的和谐生活,国家对生态环境的要求越来越高。地下水的保护是当前我国生态经济环境进行保护的重要组成部分,因此对防渗工程的技术发展要求更高。土工膜复合防渗墙20世纪90年代开始使用,经过近三十年的发展超深土工膜复合防渗墙的施工技术的研究取得了很大的进步,几个关键的技术研究也有了突破性进展,土工膜复合防渗墙以其超高的防渗性能在露天矿止水帷幕、填埋场与污染场地垂直阻隔墙和堤坝防渗等领域得到了很好的应用。

1、土工膜复合防渗墙的基本原理和技术难点。

(1)基本原理

“土工膜复合防渗墙”是在土体中开挖一定宽度和深度的沟槽,在沟槽中竖向铺设土工膜,满足设计要求后回填的一种填料,回填土固结后形成以膜为主体的复合防渗帷幕。

(2)技术难点

土工膜复合防渗墙施工技术要点主要包括成型槽、铺膜、填料回填和接缝形式四个方面。开槽方法包括液压抓斗开槽,开槽机或TRD工程机械开槽。膜沉降方法有重力沉降法和插入式沉降法,接缝施工有锁紧式和搭接式两种形式。

2、重力沉入式HDPE膜复合防渗墙施工

(1)成槽施工

槽的施工主要从槽的设备、壁泥的有关参数以及槽段的划分四个方面进行考虑。

①成槽的设备

结合当前地下连续墙的成槽工艺,采用成槽机或铣槽机进行成槽,成槽的厚度400〜800 cm,其主要区别在于斗架体的厚度。

②护壁泥浆的相关参数

根据不同地质条件下的泥浆指标略有不同,泥浆指标的变化主要考虑膨润土原料和掺合比的变化。这是控制泥浆比重的关键。由于施工过程中泥浆比重过大,导致施工失败,未能达到设计深度。

③槽段分幅

土工膜复合防渗墙的成槽宽度,在保证槽壁稳定性的条件下尽可能宽,目前已经使用过21m、14m、8m三种幅宽。

(2)铺膜施工

在泥浆达到护壁的槽段中进行垂直铺膜,采用通过重力沉膜法进行分析施工,针对系统性地教学设计了专用铺膜架,铺膜的工序内容主要有展膜、卷膜、铺膜架就位、安装调整配重、沉膜。

(3)接头施工

罐段中的膜直接与膜重叠,罐段之间的防渗膜需要借助于接头盒重叠。其主要研究步骤是在槽段内铺膜施工工作结束后,在槽段的两侧下放接头箱,将两端的膜用接头箱覆盖住,然后在进行数据填充料的浇筑,经过不断填充料的固结理论或者可以凝固时间然后学生进行学习临近槽段的开挖,临近槽段开挖过程结束后在进行分析接头箱的顶拔、刷壁与清底。

①接头箱的设计

膜的搭接设计长度一般为1 m,接头箱设计尺寸长度为1 m,根据槽段的厚度接头箱的宽度比槽段厚度减5cm。800 mm厚防渗墙的接头箱宽度为750mm,600mm厚的防渗墙的接头箱宽度为550mm,400mm厚防渗墙的为350 mm。在接头盒的设计中,应根据接头盒的最大拉力设计接头销和接头盒之间的杆孔。

②磁吸式叠合接头

为了可以保证搭接部分的两张膜能够更加紧密的粘结作用在一起,铺膜前,在每张膜的搭接部分的土工膜上粘结了磁膜,在铺膜结束后经过压实后两张膜因为有磁性而紧密的吸附结合在一起,保证了接头处的连接工作效率。

在复合防渗墙中应如何进行土工膜施工?  第2张

(4)填充料浇筑

填料有塑性混凝土、低标号混凝土、粉煤灰等。填筑料的浇筑需要考虑以下几个方面,一是槽段的宽度,8m幅宽采用两个打灰架进行浇筑,14m槽段采用四个打灰架,21m槽段采用6个打灰架;二是14m和21m槽段地浇主要之间的浇筑要考虑几个打灰架之间的浇筑速度,因为超长副段的采用的是两张或者三张在槽段内的方向性的叠加,膜叠加的时候没有膜与膜之间没有直接固定的,如果搭接在下方土工膜上的几个打灰架的放料的速度过快很容易导致混凝土把膜冲起,导致叠加失效。第三,在流延铺膜前进行反循环清底,既能保证铺膜的确定性,又能降低流延到最后10m时的沸腾压力。

(5)接头箱顶拔

本实用新型在灌装填料的过程中,采用后顶拉法,并采用微动法进行接头盒顶拉,以确保接头盒不会因为填料的凝固或自压而埋入填料中,导致油顶无法进行接头盒顶拉。

3、插入式土工膜复合防渗墙施工

竖向铺膜的施工方法是采用 TRD 机或锯槽机,以膨润土浆液为软化材料,在土与膨润土浆液之间形成弱泥浆泵送槽,然后采用高频振动锤插板将土工膜插入沟泥中,形成由膨润土和 HDPE 组成的复合防渗墙。

(1)TRD或锯槽机施工

TRD工法机和锯槽机施工的原理是相同的,通过其前端的锯齿将土体搅松,并进行土和泥浆的搅拌,使其充分混合形成一个防渗体。

(2)振动插入式铺膜施工

铺膜施工使用的设备有履带吊、带高频振动锤的专用插板和加工好的HDPE膜。专用插板用履带吊吊起后就位,插板底部卡入土工膜底槽下放。同时开启高频振动锤,在锯槽机或TRD施工后,将插板插入槽内。

(3)接头施工

接头形式采用锁扣式接头。

4、自凝砂浆土工膜复合防渗墙施工

自凝式泥浆膜复合防渗墙是在自凝式泥浆墙的基础上增加土工膜下放工艺形成的复合防渗墙。施工的关键工序包括成槽、自凝砂浆的配置和土工膜的降低方法。

(1)成槽施工

开沟施工工艺与重力沉降土工膜防渗墙施工工艺相同。不同之处在于自凝砂浆是护壁浆体。

(2)自凝灰浆

自硬砂浆是由膨润土、水泥和水组成,通过添加填料和外加剂对其进行改性。自凝砂浆的性能应保证沟槽开挖的稳定性和连续性。

自硬灰浆的制备:自硬灰浆的制备使用高速混合器来混合膨润土浆。

(3)铺膜及接头方法

①铺膜方法

自凝砂浆的比例大于普通膨润土,在砂浆中铺设的阻力大,插入与重力下沉相结合可以保证土工膜深度的准确性,防止土工膜漂浮。

②接头施工方法

当施工接近槽口时,要对接头进行保护,确保施工接近槽口时接头不受损伤,有利于下一个接头。同时施工中的杂质不能进入完工区域。为此专门制作了一种特殊的接合板。接合板上装有 HDPE 连接锁,可与带有隔膜的连接锁互锁。保护钢板的宽度略小于墙体的宽度。下土工工膜膜后,把接头板锁扣与已下入膜锁扣插好,即可进行起到环境保护复合土工膜和已完工槽孔的作用。其接缝也可采用搭接施工技术。

在复合防渗墙中应如何进行土工膜施工?  第3张

5、土工膜复合防渗墙施工工艺对比

目前我国众多国家底线连续墙项目可以采用的土工膜防渗膜主要有以下三种不同形式,分别是重力沉入式、插入式以及自凝灰浆。

6、土工膜具有复合混凝土防渗墙工法的应用

(1)露天矿截水帷幕的应用

目前,排水是我国露天煤矿地下水排水的保障方式。露天开采耗时长,长期排水会造成地下水资源的严重浪费和生态环境的严重破坏,进而导致土地沙化等后果,也增加了生产成本。随着我国对煤矿绿色开采的日益重视,露天煤矿采用长期大量排水的地下水的做法已不再可取,将水幕技术应用于露天煤矿是解决露天煤矿排水问题的根本措施,可以实现露天煤矿的绿色、安全和可持续发展。土工膜复合防渗墙因其极低的“渗透性”在内蒙古扎尼河露天煤矿得到了应用,取得了显著的截水效果,截水率达到90%,目前周边地下水已恢复至生态水位,植被绿化植树提高到原来的4倍,生态环境得到了极大的改善,促进了植被的生长,植被多样性增加15%,完成施工的两年共节约排水能耗近8000万。

(2)危险物垂直阻隔技术领域的应用

垂直阻隔技术主要是利用地下阻隔封存污染物或改变地下水流向, 以达到控制污染水平迁移的目的。为了达到阻止地下污染物迁移的目的,要求垂直阻隔墙有非常低的渗透性,实际应用中要求渗透系数不大于1.0 X 10-7 cm/s,同时阻隔墙要有较好的连续性和耐久性,墙体材料具有较高的稳定性和耐腐蚀性,污染物与其作用不会导致阻隔功能的减弱或失效。

HDPE膜的主要成分为高密度聚乙烯原生树脂(约97.5%),采用HDPE膜的垂直防渗墙渗透性极低,HDPE膜的渗透系数达到10〜12cm/s,甚至更低。HDPE 膜段采用特殊的接缝施工后,形成连续整体防渗结构面。因此土工膜的低渗透性是其他工程防渗墙技术难以发展达到的。

HDPE土工膜防渗墙由土工膜和矿物材料组成。对酸、碱、盐、无机物有良好的耐腐蚀性,渗透系数低。适用于防渗要求高、有效阻隔期长的工程。被认为是目前最安全有效的地下污染源阻隔技术。

①土工膜复合防渗墙施工成槽铺膜技术有比较成熟的施工工艺;

②填充料可选择的种类较多,需要进行开发技术研究企业成本更为低廉的材料;

③联合施工技术还有很大的研究空间,开发更简单有效的施工技术是一个迫切的问题;

④在危险物垂直阻隔技术以及施工管理领域,土工膜复和防渗墙是未来的一个企业发展研究方向;

⑤自固砂浆土工膜复合防渗墙的施工难度最大。自硬砂浆还可以作为墙体材料和护壁浆料,所以清孔铺膜必须在罐内流动性丧失之前完成,各工序施工时间非常紧张。

在复合防渗墙中应如何进行土工膜施工?  第4张

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