单向排水复合土工膜在生态河道工程中的应用

单向排水复合土工膜在生态河道工程中的应用

王勰1苏俊骐2

1.云南省水利水电勘测设计院有限公司云南昆明650000

2.云南恒诚建设监理咨询有限公司云南昆明650000

摘要：目前，我国的生态河道工程建设有了很大进展，在生态河道工程中，单向排水复合土工膜技术发挥着重要的作用。随着土工膜广泛应用于水库大坝防渗,土工膜缺陷引起的大坝渗漏问题严重威胁着水库大坝安全和工程效益发挥。本文就单向排水复合土工膜在生态河道工程中的应用进行研究，以供参考。

关键词：单向排水复合土工膜；逆止阀；生态治理

引言

河道防渗施工是水利工程、环保工程、建筑工程等领域中的一个关键环节，其目的是防止水分、化学物质或污染物渗透到土壤中，从而保护地下水资源和周围环境的安全。在这一领域，因其具有杰出的防渗效果、长期稳定性和工程经济性，土工膜施工技术成为一项重要且不可或缺的工程实践。土工膜是一种由高分子材料制成的防水材料，通常由聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等材料制成，具备高强度、耐腐蚀、耐化学物质侵蚀和长期稳定性的特点。因此，土工膜在河道防渗工程中应用广泛，不仅可用于新建河道的渗透控制，还可以用于旧河道的改造和维护。

1单向排水复合土工膜

单向排水复合土工膜既具备普通复合土工膜的防渗功能，又兼顾集水、排水、排气及加筋等技术特点。主要由PE防渗膜、导水涵道、单向排水阀（逆止阀）、滤水膜丝机织布等组成的多功能多层复合结构。单向排水阀可排泄地下水，无逆向渗漏；且单向排水阀腔内有自清洁功能，不会被河道泥沙淤积；单向排水阀高度30mm，整体耐压>6.5kN。单向排水复合土工膜在使用过程中，下层土工布与基面接触，渗流水导入至由下层土工布、土工膜、导水涵道，当内外水头差达到5cm～10cm形成压力水产生扬压力时，密封膜片开启，水进入进水口通道，从出水口通道排出，再通过上层土工布排入渠道。内外水压平衡或基底内无压力时，密封膜片不受向上的顶托力，处于密封状态，不再有水排出，单向排水阀关闭逆向不渗漏。常规土工膜与排水阀施工时，需先开挖河道（沟渠）底，安装排水管，然后排水阀，土工膜防渗，其工序复杂且施工周期长，投资也较高，设计的PE防渗膜、导水涵道、单向排水阀（逆止阀）不但能有效排出地下水（气），且从施工工序、周期及成本都大大提高。

2单向排水复合土工膜在生态河道工程中的应用

2.1复合土工膜的铺设工艺

1)工作面清理。首先应将施工的上游坝面清理干净，清除包括杂物、碎石、淤泥等影响复合土工膜铺设的东西，并将工作坝面整平(碾压、铺平)。铺设土工膜和保护层的过程中应注意边铺设边清理和整平工作面。2)土工膜裁剪。将运输来的土工膜按需要的尺寸进行加工裁剪后，摆放在平整、干净的地面或者木板上，施工时根据坝面尺寸进行铺设，并预留一定的搭接尺寸。3)土工膜铺设。在铺设过程中，先进行嵌固墙的浇筑，然后再将复合土工膜伸入嵌固墙内，继续边浇筑边铺设。在铺设过程中，采用一边铺设一边覆盖的方式，各层之间同步上升，各层面之间的铺设可以相互超前2～3m。铺设的土工膜要保持一定的松弛度，尤其在坝面不平整、差别较大的部位，需要预留一定的富裕量，以保证复合土工膜的完整性。铺设过程中避免施工人员从土工膜上走过，或在上面搭一层木板供施工人员通行，以免给土工膜造成损伤。防渗墙面与两岸坝基的接触面上，防渗墙应嵌入基岩0．5～1．0m。

2.2裁剪铺设

土工膜裁剪时，为了施工时膜与膜的拼接，每边预留10cm宽拼缝带。铺设前应检查复合土工膜外观质量，土工膜不允许有沙眼、疵点杂质，记录并修补出现的机械损伤等缺陷，严重的予以更换。土工膜用胶轮车或人力运输到铺设地段，沿河槽顺流方向缓慢滚放铺设。铺开后，人工从四边拉平找正。铺设要求复合土工膜与基础吻合平整，松紧适度。为了避免应力集中和方便拼接，土工膜搭接和缝接符合规范要求。在施工时禁止施工人员穿硬底鞋或带钉鞋，以免产生应力集中和人为造成土工膜损伤。

2.3土工膜锚固

土工膜锚固方法多样，如果选择射钉锚固方式，压条宽度和厚度至少为2cm，间距则控制在400mm以下，并设置防腐措施予以保护。采用沟槽锚固方式，根据土工膜使用条件进行处理，沟槽宽度和深度至少为0.5m。土工膜施工后要及时验收，验收程序包括多个步骤，以确保土工膜施工的全面检查。这些步骤可以包括：1）视觉检查。对土工膜的外观进行检查，确保没有可见的裂缝、孔洞、皱褶或接缝问题。2）接缝检查。检查土工膜的接缝区域，确保接缝质量和密封性。3）厚度测量。使用厚度测量仪器，检测土工膜的厚度是否符合规范要求。4）强度测试。进行拉伸或撕裂测试，以验证土工膜的强度是否达到要求。5）渗透测试。使用渗透仪器进行渗透测试，以确定土工膜的防渗性能。一旦完成验收程序，验收团队应撰写验收报告。这份报告应包括详细的验收结果和发现的缺陷或问题。如果存在问题，报告还应提供修复建议或后续维护计划。

2.4复合土工膜的拼接工艺

1)复合土工膜拼接常用的3种方法:焊接法、粘接法、硫化法。焊接法是目前最常见的拼接方法，适用于大部分热塑型复合土工膜;粘接法一般适用于热塑型非结晶型土工膜的拼接;硫化法是橡胶类复合土工膜和与之连接的橡胶片发生硫化反应从而紧密连接在一起的方法。该水库复合土工膜幅间的搭接长度在10cm以上，且对于HDPE复合土工膜，选择用粘接法进行接缝的连接有较好的适用性，施工中还应注意用粘结剂将复合土工膜粘接牢固，再用手动滚筒碾平，或放置沙袋进行压紧压实。在拼接过程中要按照粘接牢固、平整的原则，保证粘接质量。2)在开展现场粘接工作时，要选择合适的天气。尤其注意不要在阴雨天气里进行粘接工作，潮湿的天气和环境会影响复合土工膜的连接性。当处在潮湿的环境中时，要用电吹风或其他风干设备将粘接面进行干燥之后再用粘接剂进行粘接工作。如果遇到在高温天气施工时，应注意保护土工膜避免暴晒，将其放在阴凉的地方，以免强烈的太阳光直射造成土工膜的变形从而影响粘接质量。

2.5新型复合MABR曝气生物膜复氧技术

新型复合MABR曝气生物膜复氧技术是一种通过微米级复合材料将空气切割成细微气泡技术和附着生物降解技术相结合的新型水净化技术。微生物菌群附着在曝气生物膜外侧表面，空气通过曝气生物膜为生物菌群供氧形成微生物膜，水中氨氮和有机物被微生物膜近距离吸收和分解，最终水质得到净化。快速高效增氧、净化，增强水体生态系修复能力，实现生态修复。

结语

综上，在河道工程中地下水位较高时，采用新型单向排水复合土工膜不但解决了传统水利工程建构筑物由于渗透压力引起的错缝、空鼓及胀气等撕裂土工膜等问题，其导水涵道满足了降雨过程中，坡基内下渗水凌空排水的需求，避免了因雨水下渗局部基底形成饱和水造成的滑坡趋势，增强了基底稳定性，且能保证地表水不下泄，存蓄水源，另，单向排水阀（逆止阀）在工作过程中均为自然压力作用，造价低且美观，方便生态施工，对原生态环境破坏小。为以后的水利工程如生态河道治理、水库等设计提供了一定的参考借鉴价值。

参考文献

［1］束一鸣．我国水库大坝土工膜防渗工程进展［J］．水利水电科技进展，2015，35(5):20－26

［2］晏自立，赵磊华，冯路明，等．水工防渗复合土工膜施工技术及质量控制综述［J］．人民长江，2018，49(z2):176－181

［3］束一鸣，吴海民，姜晓桢．中国水库大坝土工膜防渗技术进展［J］．岩土工程学报，2016，38(z1):1－9