土料夯实防渗措施是在渠床表面建立一层夯实的土料作防渗层,获得防止渠水渗漏的效果。
(一)特点及适用性
(1)有较好的防渗效果,一般可减少渗漏水量80%~90%。
(2)能就地取材,造价低,投资少。
(3)施工方法简单,群众容易掌握。
(4)可以充分发挥群众中现有工具、机械的作用,如使用拖拉机碾压等。
(5)需用粘聚性土质,如粘土、壤土、黄土、黑土等,若有石灰,亦可用灰土或三合土。
(6)土料夯实防渗方法的耐水流冲刷和防冻性较差,其抗水流冲刷能力的一般允许速度为0.5~0.7m/s;在寒冷的地区还常因冻融等作用而疏松、剥蚀,降低防渗效果。所以,在水流流速较大或寒冷的地方运用此法,应增设保护层。
(二)夯实前的要求
1.严格掌握土料的含水量
土料的含水量对压实程度影响很大,含水量过大或过小都会给压实带来困难。因为夯实土料防渗是利用在人为的荷重下,使土料孔隙减少,结构密实。同时,经夯实的土料,由于土粒间接触点增加,产生亲水土粒薄膜水化学反应,土粒周围形成胶体溶液,使土粒相互粘结,形成新的结构,从而达到防止和减少水的渗漏。所以,若土粒含水量太小,则干燥土粒内聚力和摩擦力很大,土粒彼此移动困难,很难压实,往往需要成倍地增大夯实动力,才能达到施工要求,这显然从施工和经济方面考虑都不利;若土粒含水量过大,在夯实时,随着空气的逸出,土壤中剩余的空隙会被水充填而达到饱和,发生橡皮土现象,这时水妨碍了土粒间的接近,即使继续加压夯实,压力会被力承受,而不会作用于土壤颗粒,很难达到夯实的目的。
夯实土料的最佳含水量通常是在夯压工具作用下,得到最大的土壤干容重(此处干容重是指夯实土壤单位体积的干土重),这样才能得到最小的土壤透水性。土壤含水量是土粒防渗层施工的重要指标,表8-21是土料夯实防渗施工的土壤最优含水量,施工中一般采用的土料含水量与最优含水量的误差不应大于1%~2%。实际上,天然沉积土壤的含水量大多数都和最优含水量比较接近。
表8-21 夯料土壤最优含水量
2.清淤除草
应对渠底和渠坡清淤除草。
(三)施工方法
土料夯实防渗适用于粘聚性土壤的渠道,其作法分渠道原状土夯实和翻松渠床土再行夯实两种。原状土夯实的影响土层较浅,一般在0.3m 以内,若只夯实渠底,可减少渗漏损失水量35%左右。渠床土翻松后分层夯实,其夯实厚度较大,一般为0.3~0.5m。若只夯实渠底,可减少渗漏损失水量70%左右;如若做全断面夯实,可减少渗漏损失水量的80%~90%。(www.xing528.com)
土料防渗层的夯实可根据使用的工具,分为碾压法和夯实法。
1.碾压法
碾压法又称静压法,是利用石磙、平碾、羊足碾、气胎碾等磙碾工具,沿着土面滚动,依靠自身的重量对土壤压实。该法与其他夯、震方法相比,工具简单,生产效率较高,费用比较低。
但是,碾压法压实土层比较薄,一般为25~30cm,同时还需要较大的工作面,其长度通常应不小于100m,宽度应便于磙碾和电引机具回转。平碾往往能使土料表层不易均匀;羊足土碾能透过表层而将力量传递给下土层,羊足可采用不同的形式,长度可为15~18cm,它基本只适用压实粘聚性土壤;平磙碾和气胎碾对粘聚性土壤和非粘聚性土壤压实均适用。
有许多地方采用履带式拖拉机压实,碾压前,先将原状土或粘土翻松晒干,当含水量接近最优含水量时,分层压实,每层铺土30cm,压实20cm。碾压时先沿渠底纵向压两遍,然后横向,由一岸向对岸进退逐渐错辙(每次错过1/2 履带宽度),如此反复两遍,达到要求的干容重为止。此法碾出的渠道底呈弧形,利于水流和边坡稳定,但主要适用于断面较大和边坡较缓的渠道,具有施工进度快,质量好,造价低的特点。
2.夯实法(又称压力冲击法)
该法利用土夯、石硪、机械夯板、机械夯锤、蛙式打夯机、爆破夯等工具下落时的动能形成的冲击荷载对土壤进行夯实。
人工夯实的夯实层较浅,机械夯实深度随锤重加大而加深。轻型机械夯板重0.1t,重型机械夯板重达0.3~0.5t,重型机械夯锤重达2~3t,其落差1~3m 时,夯实影响厚度可达0.5~1.0m。
(四)施工要点
粘土夯实防渗措施是在渠道上铺以粘土,压实形成防治水渗漏的防渗层。粘土防渗层的厚度一般采用10~20cm,农渠等较小渠道厚度为5~10cm,干、支渠等厚度为15~20cm,渠底防渗层厚度较边坡厚。
(1)施工工序包括挖取粘土、拌和粘土、修整基础、铺筑、碾压粘土及铺设保护层。
(2)施工前,先将挖运来的粘土及时粉碎、过筛、加水潮湿、并与砂砾掺和搅拌均匀,达到不致流动而能保持所给形状的状态。
(3)修整基槽。包括清淤除草,并将渠底挖去厚度相当于可夯实层(包括保护层)的表层土,要求基础平整。为增加粘土层与基础的结合,基础面应挖成深3~4cm,间距10~15cm 的分格槽,并视具体情况可洒水湿润。
(4)将拌好的粘土铺筑在修整好的基槽上,并按规定的厚度,把表面捣平,再撒一层1~2cm厚的干粘土,或含有砾石的粗砾砂,等候10~12h,待粘土晒得稍干一些,达到最优土壤含水量时,按先渠坡、后渠底的顺序铺好拍平,并进行夯实。
(5)施工时由上游向下游进展,便于排泄地表水。防渗层应均匀夯实。人工夯实应分层进行,每层厚度不宜大于10cm。
(6)粘土夯实层的边坡应不陡于1∶1.5,顶部应高出水面5~10cm。
粘土制作的防渗层其防透水性、抗水冲击力及稳定性均优于其他土壤,但它吸水膨胀、干后收缩性极强。这样,当吸水排出水分后,体积收缩,在表面形成干缩龟裂,影响到防渗效果和运用的持久性,同时粘土还属于严重冻胀土。所以,为克服粘土湿胀干裂的现象发生,增加粘土夯实层的强度,充分发挥其防渗作用,施工时一般在粘土中加入砂砾(视粘土含量,有加砂砾50%者);有的采用粘土∶砂∶石=1∶0.5∶0.3~1∶0.43∶0.57 的粘土混凝土,有的在粘土中加入一些碎麦草,都具有良好的减免干缩裂缝,提高抗冲击力的效果。并且,由于在粘土中掺砂,对减弱冻胀有一定作用。
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