天然河流膨潤土夾層減滲方法
2023-06-10 15:56:16
專利名稱：天然河流膨潤土夾層減滲方法
技術領域：
本發明涉及一種減滲方法，尤其涉及一種直接利用膨潤土進行天然河流減滲處理的方法。
背景技術：
這裡所涉及的河流指乾旱缺水地區河床透水性較大的天然河流，受全球氣候變化及社會經濟發展影響，乾旱地區水資源短缺現象更趨嚴重，受乾旱影響的時間和空間範圍均明顯擴大，少量的河流水源多因河床質透水性大而難以形成水面，眾多河流經常處於乾涸狀態。
河流是自然生態系統的重要組成部分，是地球生命的重要支持系統，為動植物的生存和發展提供了基礎，是生態系統中生物多樣性、系統連續性、生態穩定性的保障，也是人類不可或缺的生命線。
目前，河流生命健康狀態已經得到世界各國的廣泛重視，河流生態修復需求越來越大。河流水量的多少和有無則成為乾旱地區河流生態修復的關鍵。水是河流生命健康及發揮其生態功能的決定性因子。
我國北方大部分城市乾旱缺水，河流水量小甚至乾涸，難以滿足河流生態修復需求。針對乾旱地區有限的水資源量，河流生態修復工程中對河道進行減滲處理是必不可少的關鍵環節。
目前，河道減滲的方法大致有以下幾種1.河流硬化處理防滲，也即利用混凝土或漿砌石對河道進行硬護砌，2.鋪設土工膜防滲，3.鋪設膨潤土防水毯防滲，4.鋪粘土層防滲。前兩者雖能起到較好的防滲效果，但對河流自然生態系統存在不良影響，有損水相(河水)、土壤相(河床、河岸)、氣相(水面以上接觸部分)和生物相(河流內部及周邊區域的植物、動物和微生物)的相互聯繫，破壞了河流自然生態系統，河水失去自淨能力，水質惡化加快；第三方案相對前兩者對自然生態系統影響略小，但在河道中增加一難降解的異物層，與自然河道不太協調，造價高，同時，一旦受洪水衝刷可能會被成片欣起；粘土層防滲則生態效果良好，但造價較高，部分地區粘土資源短缺。
發明內容
本發明的目的是提供一種既能有效減少河道滲漏，又能保持天然河流生態系統健康發展的適於乾旱地區河流生態修復的河道減滲方法。為河流生態修復(或河流景觀構建)提供更多可選技術方案。本發明的技術方案包括以下步驟(1)選當地土質均勻、不含雜質的壤土土場，清除表層雜土、植物根莖，取下層原狀壤土；(2)清理河道雜物和淤泥，開挖至設計河道基礎高程；將開挖出砂礫料和卵礫石篩分，備用；(3)在開挖清理平整後的河道上先鋪設一層當地壤土墊層，壓實，壓實密度85％以上，厚約10cm，表面平整，打毛；(4)在當地壤土墊層上鋪一層天然鈉基膨潤土，然後在膨潤土上方另鋪一層當地壤土，兩層鋪完後以振動碾均勻壓實，密實度不小於95％，形成中間為天然鈉基膨潤土減滲層、上下為當地壤土層的膨潤土夾層減滲層，其中，膨潤土夾層壓實後的厚度為1～2cm，上層的當地壤土層壓實後的厚度為10～15cm；機械碾壓不到的部位採用輔助夯具夯實，與結構物交接處採用膨潤土填縫夯實；(5)將步驟(2)中備用的砂礫料作為反濾層回填在減滲層的上方，然後再將步驟(2)中備用的卵礫石作為保護層回填在砂礫料反濾層上面，所述反濾層和保護層的厚度分別為20cm和30cm；(6)所述減滲層、反濾層和保護層應當覆蓋整個河道斷面，邊坡減滲層應延伸高出設計常水位30cm以上，反濾層和保護層同步向上順延並完全覆蓋減滲層。
禁止雨天施工，雨後復工應經晾曬、復壓處理，鋪設膨潤土時應確保地面無積水。分段分片施工時，相鄰作業面的搭縫碾壓寬度不小於10cm，並以膨潤土鋪撒接縫。
若河床質為純卵礫石，則步驟(3)中在鋪設當地壤土墊層前，應當先鋪設一層砂礫料過渡層。
若工程區河床質為砂礫料或更細的砂土料，則步驟(5)中只需回填一層厚25～35cm的砂礫料或更細的砂土料。
本發明提供的河道減滲方法，採用的全是天然材料，並以就地取材為主，造價低，減滲效果良好，與天然河道渾然一體，既能滿足河流生態修復減滲保水要求，又能保持河流生態系統的健康發展，可以應用於河流、湖泊、溼地等工程減滲，具有顯著的經濟、社會和生態效益。
四
圖1為河道減滲處理結構示意圖。
圖中1為上覆保護層，其中，11為卵礫石保護層，12為砂礫料反濾層；2為減滲層，其中，21為當地壤土減滲層，22為天然鈉基膨潤土減滲層，23為當地壤土墊層；3為河道基礎；4為設計河底高程。
五具體實施例方式
本發明的主要施工步驟為(1)選當地土質均勻、不含雜質的壤土土場，清除表層雜土、植物根莖，取下層原狀壤土。
(2)清理河道雜物和淤泥，開挖至設計河道基礎高程，形成河道基礎3；將開挖出的砂礫料和卵礫石篩分，備用；
(3)在開挖清理平整後的河床上先鋪設一層當地壤土墊層23，壓實密度85％以上，厚約10cm，表面平整，打毛；(4)在壤土墊層上鋪一層天然鈉基膨潤土，膨潤土上方另鋪一層當地壤土，兩層鋪完後以振動碾逐遍均勻壓實，避免虛實不均影響膨潤土層的連續性，密實度不小於95％，形成中間為天然鈉基膨潤土減滲層22、上下分別為當地壤土層21、22的膨潤土夾層減滲層2，其中，膨潤土減滲層22壓實後的厚度為1～2cm，上層的當地壤土層減滲層21壓實後的厚度為10～15cm；機械碾壓不到的部位採用輔助夯具夯實，與結構物交接處採用膨潤土填縫夯實；(5)將步驟(2)中備用的砂礫料作為反濾層回填在減滲層的上方，然後再將步驟(2)中備用的卵礫石作為保護層回填在砂礫料反濾層上面，所述反濾層和保護層的厚度分別為20cm和30cm；(6)為了達到最好的減滲效果，所述減滲層、反濾層和保護層應當覆蓋整個河道斷面，包括河床和邊坡，邊坡減滲層應延伸高出設計常水位30cm以上，反濾層和保護層同步向上順延並完全覆蓋減滲層，以防水流從側邊滲漏。
若河床質為純卵礫石，則步驟(3)中在鋪設當地壤土墊層前，應當先鋪設一層砂礫料過渡層，鋪設厚度根據卵礫石的粒徑、級配，通過現場試驗確定。
若工程區河床質為砂礫料或更細的砂土料，則步驟(5)中只需回填一層厚25～35cm的砂礫料或更細的砂土料，不需再鋪設砂礫料反濾層和卵礫石。
減滲層大面積施工前應先進行小面積施工驗證，混合均勻度、配合比、碾壓密實度、閉水試驗等經檢測合格後方可推廣施工。
減滲層施工完成後須經抽樣閉水試驗檢測合格後方可進行下一道施工工序，要求處理後滲透係數應小於2×10-5cm/s。
禁止雨天施工，雨後復工應經晾曬、復壓處理，鋪設膨潤土時應確保地面無積水。分段分片施工時，相鄰作業面的搭縫碾壓寬度不小於10cm，並以膨潤土鋪撒接縫。
權利要求
1.一種天然河流膨潤土夾層減滲方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)選當地土質均勻、不含雜質的壤土土場，清除表層雜土、植物根莖，取下層原狀壤土。(2)清理河道雜物和淤泥，開挖至設計河道基礎高程；將開挖出砂礫料和卵礫石篩分，備用。(3)在開挖清理平整後的河道上先鋪設一層當地壤土墊層，壓實，壓實密度85％以上，厚約10cm，表面平整，打毛。(4)在當地壤土墊層上鋪一層天然鈉基膨潤土，然後在膨潤土上方另鋪一層當地壤土，兩層鋪完後以振動碾均勻壓實，密實度不小於95％，形成中間為天然鈉基膨潤土減滲層、上下為當地壤土層的膨潤土夾層減滲層，其中，膨潤土夾層壓實後的厚度為1～2cm，上層的當地壤土層壓實後的厚度為10～15cm；機械碾壓不到的部位採用輔助夯具夯實，與結構物交接處採用膨潤土填縫夯實。(5)將步驟(2)中備用的砂礫料作為反濾層回填在減滲層的上方，然後再將步驟(2)中備用的卵礫石作為保護層回填在砂礫料反濾層上面，所述反濾層和保護層的厚度分別為20cm和30cm。(6)所述減滲層、反濾層和保護層應當覆蓋整個河道斷面，邊坡減滲層應延伸高出設計常水位30cm以上，反濾層和保護層同步向上順延並完全覆蓋減滲層，以防水流從側邊滲漏。禁止雨天施工，雨後復工應經晾曬、復壓處理，鋪設膨潤土時應確保地面無積水。分段分片施工時，相鄰作業面的搭縫碾壓寬度不小於10cm，並以膨潤土鋪撒接縫。
2.根據權利要求1所述的天然河流膨潤土夾層減滲結構，其特徵在於，對於河床質為純卵礫石的天然河流，步驟(3)中在鋪設當地壤土墊層前，應當先鋪設一層砂礫料過渡層。
3.根據權利要求1或2所述的天然河流膨潤土夾層減滲方法，其特徵在於，對於河床質為砂礫料或更細的砂土料的天然河流，步驟(5)中只需在減滲層上方回填一層厚25～35cm的砂礫料或更細的砂土料。
全文摘要
一種直接利用膨潤土進行天然河流減滲處理的技術方法，以當地原狀新鮮壤土、天然鈉基膨潤土為減滲材料，主要步驟包括在開挖清理平整後的河床上先鋪設一層當地壤土墊層，壓實，打毛；在壤土墊層上鋪一層膨潤土，膨潤土上方另鋪一層當地壤土，兩層鋪完後以振動碾均勻壓實，形成減滲層；最後在減滲層上方分別回填現場開挖的砂礫料反濾層和卵礫石保護層。本發明採用的全是天然材料，並以就地取材為主，造價低，減滲效果良好，與天然河道渾然一體，既能滿足河流生態修復減滲保水要求，又能保持河流生態系統的健康發展，可以應用於河流、湖泊、溼地等工程減滲，具有顯著的經濟、社會和生態效益。
文檔編號E02B3/02GK101070698SQ200710123398
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月28日 優先權日2007年6月28日
發明者黃炳彬, 何春利, 吳敬東 申請人:北京市水利科學研究所