還鄉(xiāng)河鴉鴻橋段河道治理及防滲處理措施

徐 蘊(yùn)

（唐山市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，河北 唐山063000）

還鄉(xiāng)河鴉鴻橋段河道位于玉田縣的東南部，擔(dān)負(fù)著玉田縣的農(nóng)田灌溉和防洪任務(wù)。近年來，還鄉(xiāng)河流域全年降水量不大，但雨季暴雨來勢猛，強(qiáng)度大，洪澇災(zāi)害給當(dāng)?shù)鼐用裨斐上喈?dāng)大的損失。同時，河道內(nèi)人為設(shè)障嚴(yán)重，取水塔壩、挖沙取土等問題屢屢發(fā)生，河道內(nèi)未做任何形式的防滲處理措施，經(jīng)過長年運(yùn)行，河道內(nèi)防護(hù)破壞、滲漏等現(xiàn)象十分嚴(yán)重，兩岸生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性遭到破壞，遠(yuǎn)不能滿足20a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致了河道生態(tài)、環(huán)境的惡化。因此，提高玉田縣還鄉(xiāng)河鴉鴻橋段防洪能力，改善生態(tài)環(huán)境，對河道進(jìn)行治理是十分必要的。

1 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)場地地貌屬于古河流侵蝕平原地貌特征，為河相沖洪積沉積地層。在勘察深度范圍內(nèi)，地層主要由第四系粉質(zhì)粘土和細(xì)砂組成。綜合勘察結(jié)果及該工程的規(guī)模性質(zhì)，沿河道走向勘察場地范圍內(nèi)，細(xì)砂層滲透系數(shù)建議值采用K=5.0×10-3cm/s，屬中等透水，不宜直接作為筑堤土使用；細(xì)砂層作為持力層，承載力滿足要求，但滲透性不滿足使用要求，應(yīng)做防滲處理。

2 防滲處理措施

2.1 防滲材料比選

目前，河道防滲材料主要選用鈉基澎潤土防水毯和復(fù)合土工膜，根據(jù)地下水位及河床土質(zhì)合理確定防滲材料，對工程運(yùn)用起到至關(guān)重要的作用。

2.1.1 鈉基膨潤土防水毯

膨潤土防水毯（GCL）由3層組成，上下兩層分別為土工織物，主要起保護(hù)和加固作用，使之具有一定的整體抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；中間為鈉基膨潤土粒層，它由天然的粘土礦無機(jī)材料加工而成，具有高膨脹性和高吸水能力，濕潤時透水性能低，主要起防滲作用。膨潤土復(fù)合防水毯采用特殊針刺的方法，特殊針刺的過程就是使粗纖維從上層土工織物穿過膨潤土層，固定在下層土工織物上，將三個部分結(jié)合為一體，有效地增強(qiáng)了膨潤土復(fù)合防水毯的整體性，使膨潤土復(fù)合防水毯的抗剪強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度大大增強(qiáng)。

（1）優(yōu)點(diǎn)。①防滲效果好，滲透系數(shù)5×10-11m/s，滲漏量??；②膨潤土是天然礦物質(zhì)，因此不會污染環(huán)境，符合環(huán)境對生態(tài)環(huán)保理念的要求；③天然的膨潤土材料不會老化，長期使用其防水性能不會減弱，它的壽命遠(yuǎn)大于建筑物的設(shè)計(jì)年限；④膨潤土防水毯采用柔性聯(lián)接，通過聯(lián)接處的水平位移分解應(yīng)力，有效抵御土層的不均勻沉降，在軟土地基上可以有效保證防水體系的完好。另外，由于防水毯本身具有柔軟性，遇到復(fù)雜的形狀可以任意切割、裁剪、拼接，配套的膨潤土干粉和膠狀膨潤土能保證接縫處的密封性；⑤易于修補(bǔ)；⑥膨潤土防水毯施工方法快捷方便，無需特殊安裝設(shè)備，對施工人員技術(shù)要求不高、施工速度快，且不受施工環(huán)境溫度的限制，0℃以下也可施工。

（2）缺點(diǎn)。①材料價格高，工程投資大；②對基層密實(shí)性要求高。

2.1.2 復(fù)合土工膜

（1）優(yōu)點(diǎn)。①土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料，防滲效果好，滲透系數(shù)小于10-13m/s，滲漏量??；②強(qiáng)度高、耐老化、焊接性能好；③材料價格低，工程投資小。

（2）缺點(diǎn)。①施工專業(yè)性強(qiáng)，焊接質(zhì)量要求高，需具有一定經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員焊接；②對基層密實(shí)性要求高；③高分子聚合物達(dá)到使用年限后不能在自然環(huán)境中分解。

目前，膨潤土防水毯作為防滲材料的應(yīng)用較為廣泛，石家莊滹沱河綜合治理、鄂爾多斯昆都侖河川景觀河道、唐山市環(huán)城水系等工程都應(yīng)用了膨潤土防水毯，并經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，防滲效果較好。

綜上所述，根據(jù)本工程地質(zhì)條件及河道現(xiàn)狀，并綜合從環(huán)保、施工、防滲效果角度考慮，治理宜選擇鈉基澎潤土防水毯做為主河槽防滲材料。

2.2 年滲漏水量計(jì)算

借鑒以往類似河道防滲治理工程經(jīng)驗(yàn)，本次治理工程膨潤土防水毯單位面積質(zhì)量取5000g/m2，厚度為6mm，膨潤土防水毯上下水位差平均為2.2m，膨潤土防水毯滲透面積近似為治理河段河底面積41.2萬m2。在質(zhì)量合格條件下，GCL膨潤土防水毯的正常滲透量可按式（1）計(jì)算。

式中 Q為正常滲透量（m3/s）；k為GCL為膨潤土防水毯滲透系數(shù)（m/s）；A為GCL為膨潤土防水毯滲透面積（m2）；△H為GCL為膨潤土防水毯上下水位差（m）；δ為GCL為膨潤土防水毯厚度（m）。

通過計(jì)算，河道年滲漏水量損失為29.6萬m3。

2.3 防滲處理措施

2.3.1 主河槽防滲處理措施

根據(jù)河道地質(zhì)情況及河道現(xiàn)狀存在問題，主河槽河底需采取防滲處理。主河槽橫斷面采用梯形，深度3.0m，底寬為65m，邊坡坡比1∶3。河底兩端采用厚0.5m格賓護(hù)墊護(hù)腳，全段河道主河槽全斷面鋪設(shè)鈉基澎潤土防水毯，并于鈉基澎潤土防水毯上依次鋪設(shè)厚30cm壓實(shí)壤土和厚120cm天然土作為保護(hù)層。

2.3.2 防滲處理原則

（1）采用由還鄉(xiāng)河鴉鴻橋段河道上游往下的順序進(jìn)行防滲處理，并盡快做好保護(hù)層。

（2）按照順序和方向，分區(qū)分塊進(jìn)行防滲處理。區(qū)塊應(yīng)以品字形布置，盡量避免有十字形疊口出現(xiàn)。

（3）河道內(nèi)較寬闊的施工區(qū)域內(nèi)，采用機(jī)械施工，條件不具備時采用人工施工。

2.3.3 施工

膨潤土防水毯施工前應(yīng)檢查基層，基層應(yīng)平整、無坑洼積水，無石子樹根及其他尖銳物。膨潤土防水毯在搬運(yùn)和施工過程中要盡量避免震動和沖擊，最好一次到位。

鋪設(shè)GCL前必須采用必要的設(shè)備將底部的細(xì)砂整平夯實(shí)，出現(xiàn)大塊的巖石需特殊處理（剔除或通過碾壓把其大塊石子碾?。?，在大的縫隙里塞入細(xì)砂，直至表面平整，壓實(shí)度達(dá)85%以上。表面應(yīng)基本干燥，不能有明顯的水漬和坑洼。GCL可以在潮濕的環(huán)境下施工，但應(yīng)避免浸泡在水中。如基礎(chǔ)土層底部標(biāo)高低于地下水位，應(yīng)采取有效的降水措施排干積水。在細(xì)砂層的表面鋪設(shè)厚5cm的粘土層，在粘土層上進(jìn)行夯實(shí)（或壓實(shí)、振搗等），壓實(shí)密度需大于85%?；鶎雍土Φ牟糠謶?yīng)做成圓弧形或鈍角。膨潤土防水毯的施工應(yīng)在基底支持層工程驗(yàn)收合格后進(jìn)行。

做下料分析，畫出膨潤土防水毯鋪設(shè)順序和裁剪圖。檢查膨潤土防水毯的外觀質(zhì)量，記錄已發(fā)現(xiàn)的機(jī)械損傷和生產(chǎn)創(chuàng)傷、孔洞等缺陷，以便在鋪設(shè)時進(jìn)行修補(bǔ)。防水毯的施工應(yīng)在無雨、無雪天氣下進(jìn)行。施工時如遇雨、雪，應(yīng)用塑料薄膜進(jìn)行遮蓋，防止GCL提前水化。

在基礎(chǔ)達(dá)到要求后，防水毯的鋪設(shè)應(yīng)沿水流方向順?biāo)罱?，先坡岸（護(hù)岸）后底層的順序進(jìn)行，即上游的GCL搭接在下游的GCL上。搭接應(yīng)平整且搭接長度大于等于300mm。搭接處均勻撒上0.4～0.6kg/m的膨潤土粉?？紤]基礎(chǔ)的下沉變形，必要時GCL可以在底部打皺1～2個，打皺長度為100mm。GCL的無紡?fù)凉げ技窗咨鏇_上鋪設(shè)，上面再用厚300mm夯實(shí)的粘土、中砂或用厚60～100mm素混凝土覆蓋，也可用厚50mm水泥砂漿嵌粒徑50～80mm的卵石。當(dāng)坡底與坡壁防水斜面的角度比例大于1∶3時，在坡壁防水斜面上用厚100mm素混凝土覆蓋。GCL鋪設(shè)時，邊緣鋪設(shè)高度高出設(shè)計(jì)水位100mm。如遇到管線或樁頭等穿越GCL，先用一塊完整的GCL依其管徑再加周徑300mm做個底部加強(qiáng)處理，整卷鋪設(shè)后，再用水將膨潤土粉攪拌成漿狀涂補(bǔ)管邊。如遇到GCL破損或較復(fù)雜的接縫處，用一塊完整的GCL依其破損或接縫處尺寸再加周徑300mm進(jìn)行覆蓋，重疊部分兩層GCL之間撒膨潤土粉。

斜面自然駁岸時，河、湖四周均設(shè)錨固溝，深大于等于400mm，寬大于等于400mm，將GCL邊緣翻入并回填錨固。垂直駁岸時，用鋼釘與周邊結(jié)構(gòu)固定。

保護(hù)層的施工是保證防水毯防水效果非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，必須符合下列要求：河底可以直接用土回填，所有回填土最好用砂子或過篩后的土，不得含有10mm以上的石子等雜物?；靥钔撩炕靥?00mm厚度時，要進(jìn)行夯實(shí)（或壓實(shí)、振搗等），回填土的密度須大于85%。

防水毯鋪設(shè)完成后，應(yīng)由質(zhì)檢和監(jiān)理人員對其質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)：全部搭接部位（縫）是否符合要求；破損修補(bǔ)的部位是否符合要求；前次檢驗(yàn)未合格而再次修補(bǔ)的部位是否符合要求；防水毯與其他設(shè)備、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等的連接部位是否符合要求；鋼釘固定的部位是否符合要求；防水毯及其搭接部位是否與基層貼實(shí)，有無褶皺或懸空；確認(rèn)防水毯沒有遇水而發(fā)生前期膨脹；回填土或保護(hù)層是否符合要求。質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)隨施工進(jìn)展進(jìn)行，自檢合格后應(yīng)經(jīng)監(jiān)理檢驗(yàn)，驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下道工序的施工。

3 結(jié)語

（1）實(shí)踐證明，還鄉(xiāng)河鴉鴻橋段河道治理工程所采用的主河槽防滲處理措施，具有明顯改善生態(tài)環(huán)境的作用。

（2）針對河道現(xiàn)狀及主要存在問題，工程方案采用的膨潤土防水毯技術(shù)所得的各項(xiàng)指標(biāo)和效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的防滲技術(shù)。該防滲材料性能優(yōu)良、施工方便、易于掌握，同時兼具綠色環(huán)保的效果，是一種優(yōu)良的防滲材料，可用于河道防滲治理工程。

［1］崔學(xué)奇.膨潤土的性能及其應(yīng)用［J］.中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2000（2）：6-9.

［2］李虎杰，劉愛平，易發(fā)成，等.膨潤土對Cd2+的吸附作用及影響因素［J］.中國礦業(yè)，2004，13（11）：79-81.

［3］吳子平，孫志勇.鈉基膨潤土防水毯在水利工程中應(yīng)用［J］.城市建設(shè)，2010（5）.

［4］周建根，明杰.膨潤土防水毯的施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2006，35（10）.

［5］丁春穎 ，顧強(qiáng)，夏雪康，等.膨潤土防水毯的施工與質(zhì)量控制［J］.建材標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量管理，2004（4）.

［6］章美文，侯毅凱.壩體防滲設(shè)計(jì)中膨潤土防水毯的應(yīng)用［J］.水利水電技術(shù)，2008（1）.

［7］侯毅凱，劉永朝，劉亮 .GCL技術(shù)在壩體防滲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2006（6）.

［8］石鳳君，劉世鵬，雷巖.河道險工治理技術(shù)應(yīng)用［J］.東北水利水電，2003（2）.

［9］郝強(qiáng).復(fù)合土工膜在河道治理及中水調(diào)蓄工程中的應(yīng)用［J］.山西水利，2006（2）.

［10］孫翠玲，陳波，郭廷旭.大凌河朝陽城區(qū)人工湖復(fù)合土工膜防滲工程設(shè)計(jì)和施工探討［J］.中國科技信息，2007（5）.