砂漿與土工膜結(jié)構(gòu)在生態(tài)凈化塘中的應(yīng)用

潘偉濤，劉洪壘，王雅群

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

費縣許家崖水庫水源地生態(tài)保護(hù)工程被列入縣政府“135”計劃重點項目，其中流域治理項目與當(dāng)?shù)鼐用窈献?，連片打造梯田，種植油杏、金銀花、蓮藕等經(jīng)濟(jì)作物，在保持水土、涵養(yǎng)水分的同時，為當(dāng)?shù)厝罕妿砜捎^的經(jīng)濟(jì)效益。

本項目生態(tài)凈化塘建設(shè)共計90 處，在水源地生態(tài)保護(hù)中起到凈化水質(zhì)過濾周邊地區(qū)降雨的作用，設(shè)計規(guī)格為20 m×30 m，四周用頁巖磚砌筑，磚強(qiáng)度為MU7.5，磚砌體表面采用20 mm厚M10 水泥防水砂漿抹面，底部為黏土夯實層，黏土壓實系數(shù)為0.92，以防滲土工膜為主要防水材料，在施工中凈化塘的整體防滲漏為施工重點也是需要克服的難點。本文通過介紹粉煤灰砂漿與防滲土工膜組合結(jié)構(gòu)在生態(tài)凈化塘施工中的防滲作用，很好地解決了防滲土工膜單一、易破損的難題，在類似防滲層結(jié)構(gòu)薄弱的防滲結(jié)構(gòu)施工中具有一定的參考價值。

1 工藝原理

1.1 防滲結(jié)構(gòu)層保護(hù)層材料選擇

在生態(tài)凈化塘防滲施工中，防滲土工膜是主要防滲土工材料，但防滲土工膜極易受到外界環(huán)境影響造成破損，降低防滲效果，最終導(dǎo)致生態(tài)凈化塘漏水現(xiàn)象。本項目選用砂漿層或者細(xì)石混凝土層作為結(jié)構(gòu)層保護(hù)層結(jié)構(gòu)材料，利用其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對下層土工膜起到保護(hù)作用。

施工中通過對砂漿與細(xì)石混凝土的選材對比，由于細(xì)石混凝土拌制中摻入一定比例石子，在泵送鋪筑中部分離析石子從高處降落時極易對已鋪筑好的防滲土工膜造成沖擊破壞，導(dǎo)致防滲土工膜破損。同時，在細(xì)石混凝土攤鋪過程中，外部作用力也會通過石子施加給防滲土工膜造成一定程度的損壞。而砂漿相對細(xì)石混凝土主要拌合材料為砂、水泥、水等，無論是泵送過程還是攤鋪施工都不能對下層防滲土工膜造成破損，最終選擇砂漿作為防滲組合結(jié)構(gòu)保護(hù)層材料。

1.2 砂漿類型選擇

粉煤灰具有低水化熱、增加和易性的作用，在砂漿拌制中摻入一定比例的粉煤灰可以有效降低水泥前期水化熱反應(yīng)，減緩砂漿收縮變形，對砂漿與防滲土工膜結(jié)合層中的防滲土工膜起到保護(hù)作用，同時可加強(qiáng)后期砂漿結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度，對砂漿層起到填縫修飾的作用，提高防滲效果。

同時，粉煤灰的加入可以增加砂漿和易性，加強(qiáng)砂漿與防滲土工膜的結(jié)合效果，使粉煤灰砂漿結(jié)構(gòu)層整體性更好，起到雙重防滲作用，提高生態(tài)凈化塘整體防滲效果。

2 施工步驟

2.1 粉煤灰類型選擇

常用粉煤灰種類根據(jù)游離氧化鈣的含量分為低鈣灰類、高鈣灰類和復(fù)合類，低鈣灰類粉煤灰常用作混凝土摻合料，其中氧化鈣含量低于10%，具有水化熱低、流動性大的特點，因此選擇低鈣灰類粉煤灰作為拌制砂漿的摻合料，以保證砂漿結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性及后期強(qiáng)度。

2.2 確定粉煤灰在砂漿拌制中的摻量

砂漿強(qiáng)度及和易性隨著粉煤灰在砂漿拌制中的摻和量比例的增加逐漸增強(qiáng)，摻入比例超過30%時，粉煤灰強(qiáng)度效應(yīng)因子極速下降，隨著摻入比例的增大，效果呈下降趨勢。借鑒學(xué)術(shù)論文《砂漿中粉煤灰的最佳摻量》中關(guān)于粉煤灰摻量的試驗數(shù)據(jù)，通過水膠比與粉煤灰種類的試驗對比最終選擇粉煤灰摻和比例為20%～30%，也是砂漿抗壓強(qiáng)度最佳的粉煤灰摻和比例。

2.3 防滲土工膜及粉煤灰砂漿鋪筑施工

1）根據(jù)設(shè)計圖紙定位放線，找出生態(tài)凈化塘施工區(qū)域，通過機(jī)械開挖的方式進(jìn)行開挖整平壓實，對存在淤泥、彈簧土等地基薄弱的區(qū)域進(jìn)行基礎(chǔ)換填并整平壓實，地基基礎(chǔ)處理完成后進(jìn)行基礎(chǔ)黏土回填壓實，回填厚度為300 mm。

2）生態(tài)凈化塘基礎(chǔ)填筑完成后對填筑的黏土進(jìn)行機(jī)械夯實、整平，壓實度滿足設(shè)計圖紙及規(guī)范要求。

3）根據(jù)設(shè)計圖紙準(zhǔn)確定位生態(tài)凈化塘具體位置，選用多孔頁巖磚砌筑生態(tài)凈化塘四周擋墻，磚強(qiáng)度為MU7.5，砌筑寬度為240 mm，高度為800 mm，磚砌體表面采用20 mm 厚M10 水泥防水砂漿抹面。砌筑砂漿強(qiáng)度滿足要求后，在生態(tài)凈化塘內(nèi)進(jìn)行黏土回填壓實，填筑厚度為200 mm，人工整平，四周臨近擋墻的區(qū)域人工進(jìn)行夯實避免對已砌筑擋墻造成破壞，使黏土回填層平整度及壓實度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

4）選用兩布一膜規(guī)格為600 g/m2的防滲土工膜作為主要土工防滲材料。首先對擋墻內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行土工膜的滿鋪施工，土工膜搭接處采用焊接的方式進(jìn)行土工膜無縫焊接，確保防滲土工膜整體防滲效果，然后沿?fù)鯄τ蓛?nèi)向外切合擋墻進(jìn)行土工膜鋪筑，鋪筑范圍超出擋墻外側(cè)200 mm，利于外側(cè)回填土對其進(jìn)行整體加固。利用墻外回填土進(jìn)行回填、壓實，確保回填土對土工膜的包裹性及壓實性，避免土工膜受外部損壞、風(fēng)化等破壞性因素影響。

5）防滲土工膜鋪筑完成后，對擋墻內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行粉煤灰砂漿鋪筑施工，鋪筑厚度為50 mm。在粉煤灰砂漿鋪筑施工中，為避免運輸機(jī)械對已鋪筑好的防滲土工膜造成損害，采用臂架式泵車進(jìn)行砂漿泵送鋪筑，鋪筑中調(diào)節(jié)好出口高度，避免砂漿離析。粉煤灰砂漿鋪筑時確保防滲土工膜平整度及完整性，避免土工膜出現(xiàn)破損、褶皺等不利于防滲效果的現(xiàn)象，同時保證粉煤灰砂漿鋪筑厚度的均勻性及表面平整度。

6）粉煤灰砂漿鋪筑完成后，上部鋪設(shè)塑料薄膜及養(yǎng)護(hù)毯，安排專人加強(qiáng)對砂漿進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，確保砂漿在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)的養(yǎng)護(hù)效果，防止砂漿結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)斷裂、裂縫現(xiàn)象。

3 粉煤灰砂漿與防滲土工膜結(jié)合優(yōu)勢

3.1 減少水化熱釋放，緩解砂漿后期裂縫現(xiàn)象

砂漿拌制中摻入一定比例的粉煤灰可以減少水泥的用量，同時減少水泥水化熱、熱能膨脹反應(yīng)，減少了砂漿的后期徐變，保證砂漿結(jié)構(gòu)層的整體性，也緩解了后期砂漿層的裂縫現(xiàn)象，同時可以更好地保證防滲土工膜的完整性，不因砂漿層的后期裂縫導(dǎo)致牽拉破壞，降低防滲效果。

3.2 改善砂漿拌和物和易性

粉煤灰摻入可以有效減少水泥的使用量，減少用水量，改善砂漿的和易性，增加砂漿可泵效果，更好地利用臂架式泵車進(jìn)行砂漿傳送，降低施工難度，同時使砂漿層與防滲土工膜更好地接觸，有利于控制砂漿層與防滲土工膜結(jié)合的施工質(zhì)量。

3.3 提高抗?jié)B性能

在砂漿拌合時，摻入一定比例的粉煤灰可以很好地填補(bǔ)砂漿縫隙，提高砂漿的抗?jié)B能力，增加砂漿的后期修飾性，使砂漿層防滲效果更加顯著。

3.4 提高砂漿結(jié)構(gòu)層后期強(qiáng)度

合理的粉煤灰摻入量可以提高砂漿后期強(qiáng)度，增加砂漿結(jié)構(gòu)層承載能力。在生態(tài)凈化塘后期種植、采種過程中需要在砂漿結(jié)構(gòu)層上部填筑厚200 mm 種植土，同時需要人工進(jìn)行播種、采摘等，需要砂漿結(jié)構(gòu)層具有足夠的強(qiáng)度以承載上部重力，防止外部荷載對砂漿層及防滲土工膜造成破壞，降低防滲效果。

4 結(jié) 語

在生態(tài)凈化塘施工中整體防滲效果是施工的關(guān)鍵，也是大面積凈化塘施工的難點，通過采用粉煤灰砂漿與防滲土工膜組合結(jié)構(gòu)的新型防滲結(jié)構(gòu)層，可以很好地解決砂漿層裂縫、防滲土工膜破損等影響因素，可以提高砂漿后期強(qiáng)度，增加砂漿結(jié)構(gòu)層承載能力。該方法在本項目大面積生態(tài)凈化塘施工中取得了很好社會與經(jīng)濟(jì)效益，在水利工程防滲結(jié)構(gòu)類似工程施工中具有很好的推廣價值。