天然河流膨润土夹层减渗方法.pdf

一种直接利用膨润土进行天然河流减渗处理的技术方法，以当地原状新鲜壤土、天然钠基膨润土为减渗材料，主要步骤包括：在开挖清理平整后的河床上先铺设一层当地壤土垫层，压实，打毛；在壤土垫层上铺一层膨润土，膨润土上方另铺一层当地壤土，两层铺完后以振动碾均匀压实，形成减渗层；最后在减渗层上方分别回填现场开挖的砂砾料反滤层和卵砾石保护层。本发明采用的全是天然材料，并以就地取材为主，造价低，减渗效果良好，与天然河道浑然一体，既能满足河流生态修复减渗保水要求，又能保持河流生态系统的健康发展，可以应用于河流、湖泊、湿地等工程减渗，具有显著的经济、社会和生态效益。

1.  一种天然河流膨润土夹层减渗方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选当地土质均匀、不含杂质的壤土土场，清除表层杂土、植物根茎，取下层原状壤土。
(2)清理河道杂物和淤泥，开挖至设计河道基础高程；将开挖出砂砾料和卵砾石筛分，备用。
(3)在开挖清理平整后的河道上先铺设一层当地壤土垫层，压实，压实密度85％以上，厚约10cm，表面平整，打毛。
(4)在当地壤土垫层上铺一层天然钠基膨润土，然后在膨润土上方另铺一层当地壤土，两层铺完后以振动碾均匀压实，密实度不小于95％，形成中间为天然钠基膨润土减渗层、上下为当地壤土层的膨润土夹层减渗层，其中，膨润土夹层压实后的厚度为1～2cm，上层的当地壤土层压实后的厚度为10～15cm；机械碾压不到的部位采用辅助夯具夯实，与结构物交接处采用膨润土填缝夯实。
(5)将步骤(2)中备用的砂砾料作为反滤层回填在减渗层的上方，然后再将步骤(2)中备用的卵砾石作为保护层回填在砂砾料反滤层上面，所述反滤层和保护层的厚度分别为20cm和30cm。
(6)所述减渗层、反滤层和保护层应当覆盖整个河道断面，边坡减渗层应延伸高出设计常水位30cm以上，反滤层和保护层同步向上顺延并完全覆盖减渗层，以防水流从侧边渗漏。
禁止雨天施工，雨后复工应经晾晒、复压处理，铺设膨润土时应确保地面无积水。分段分片施工时，相邻作业面的搭缝碾压宽度不小于10cm，并以膨润土铺撒接缝。

2.  根据权利要求1所述的天然河流膨润土夹层减渗结构，其特征在于，对于河床质为纯卵砾石的天然河流，步骤(3)中在铺设当地壤土垫层前，应当先铺设一层砂砾料过渡层。

3.  根据权利要求1或2所述的天然河流膨润土夹层减渗方法，其特征在于，对于河床质为砂砾料或更细的砂土料的天然河流，步骤(5)中只需在减渗层上方回填一层厚25～35cm的砂砾料或更细的砂土料。

天然河流膨润土夹层减渗方法
一、技术领域
本发明涉及一种减渗方法，尤其涉及一种直接利用膨润土进行天然河流减渗处理的方法。
二、背景技术
这里所涉及的河流指干旱缺水地区河床透水性较大的天然河流，受全球气候变化及社会经济发展影响，干旱地区水资源短缺现象更趋严重，受干旱影响的时间和空间范围均明显扩大，少量的河流水源多因河床质透水性大而难以形成水面，众多河流经常处于干涸状态。
河流是自然生态系统的重要组成部分，是地球生命的重要支持系统，为动植物的生存和发展提供了基础，是生态系统中生物多样性、系统连续性、生态稳定性的保障，也是人类不可或缺的生命线。
目前，河流生命健康状态已经得到世界各国的广泛重视，河流生态修复需求越来越大。河流水量的多少和有无则成为干旱地区河流生态修复的关键。水是河流生命健康及发挥其生态功能的决定性因子。
我国北方大部分城市干旱缺水，河流水量小甚至干涸，难以满足河流生态修复需求。针对干旱地区有限的水资源量，河流生态修复工程中对河道进行减渗处理是必不可少的关键环节。
目前，河道减渗的方法大致有以下几种：1.河流硬化处理防渗，也即利用混凝土或浆砌石对河道进行硬护砌，2.铺设土工膜防渗，3.铺设膨润土防水毯防渗，4.铺粘土层防渗。前两者虽能起到较好的防渗效果，但对河流自然生态系统存在不良影响，有损水相(河水)、土壤相(河床、河岸)、气相(水面以上接触部分)和生物相(河流内部及周边区域的植物、动物和微生物)的相互联系，破坏了河流自然生态系统，河水失去自净能力，水质恶化加快；第三方案相对前两者对自然生态系统影响略小，但在河道中增加一难降解的异物层，与自然河道不太协调，造价高，同时，一旦受洪水冲刷可能会被成片欣起；粘土层防渗则生态效果良好，但造价较高，部分地区粘土资源短缺。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种既能有效减少河道渗漏，又能保持天然河流生态系统健康发展的适于干旱地区河流生态修复的河道减渗方法。为河流生态修复(或河流景观构建)提供更多可选技术方案。本发明的技术方案包括以下步骤：
(1)选当地土质均匀、不含杂质的壤土土场，清除表层杂土、植物根茎，取下层原状壤土；
(2)清理河道杂物和淤泥，开挖至设计河道基础高程；将开挖出砂砾料和卵砾石筛分，备用；
(3)在开挖清理平整后的河道上先铺设一层当地壤土垫层，压实，压实密度85％以上，厚约10cm，表面平整，打毛；
(4)在当地壤土垫层上铺一层天然钠基膨润土，然后在膨润土上方另铺一层当地壤土，两层铺完后以振动碾均匀压实，密实度不小于95％，形成中间为天然钠基膨润土减渗层、上下为当地壤土层的膨润土夹层减渗层，其中，膨润土夹层压实后的厚度为1～2cm，上层的当地壤土层压实后的厚度为10～15cm；机械碾压不到的部位采用辅助夯具夯实，与结构物交接处采用膨润土填缝夯实；
(5)将步骤(2)中备用的砂砾料作为反滤层回填在减渗层的上方，然后再将步骤(2)中备用的卵砾石作为保护层回填在砂砾料反滤层上面，所述反滤层和保护层的厚度分别为20cm和30cm；
(6)所述减渗层、反滤层和保护层应当覆盖整个河道断面，边坡减渗层应延伸高出设计常水位30cm以上，反滤层和保护层同步向上顺延并完全覆盖减渗层。
禁止雨天施工，雨后复工应经晾晒、复压处理，铺设膨润土时应确保地面无积水。分段分片施工时，相邻作业面的搭缝碾压宽度不小于10cm，并以膨润土铺撒接缝。
若河床质为纯卵砾石，则步骤(3)中在铺设当地壤土垫层前，应当先铺设一层砂砾料过渡层。
若工程区河床质为砂砾料或更细的砂土料，则步骤(5)中只需回填一层厚25～35cm的砂砾料或更细的砂土料。
本发明提供的河道减渗方法，采用的全是天然材料，并以就地取材为主，造价低，减渗效果良好，与天然河道浑然一体，既能满足河流生态修复减渗保水要求，又能保持河流生态系统的健康发展，可以应用于河流、湖泊、湿地等工程减渗，具有显著的经济、社会和生态效益。
四、附图说明
图1为河道减渗处理结构示意图。
图中1为上覆保护层，其中，11为卵砾石保护层，12为砂砾料反滤层；2为减渗层，其中，21为当地壤土减渗层，22为天然钠基膨润土减渗层，23为当地壤土垫层；3为河道基础；4为设计河底高程。
五、具体实施方式
本发明的主要施工步骤为：
(1)选当地土质均匀、不含杂质的壤土土场，清除表层杂土、植物根茎，取下层原状壤土。
(2)清理河道杂物和淤泥，开挖至设计河道基础高程，形成河道基础3；将开挖出的砂砾料和卵砾石筛分，备用；
(3)在开挖清理平整后的河床上先铺设一层当地壤土垫层23，压实密度85％以上，厚约10cm，表面平整，打毛；
(4)在壤土垫层上铺一层天然钠基膨润土，膨润土上方另铺一层当地壤土，两层铺完后以振动碾逐遍均匀压实，避免虚实不均影响膨润土层的连续性，密实度不小于95％，形成中间为天然钠基膨润土减渗层22、上下分别为当地壤土层21、22的膨润土夹层减渗层2，其中，膨润土减渗层22压实后的厚度为1～2cm，上层的当地壤土层减渗层21压实后的厚度为10～15cm；机械碾压不到的部位采用辅助夯具夯实，与结构物交接处采用膨润土填缝夯实；
(5)将步骤(2)中备用的砂砾料作为反滤层回填在减渗层的上方，然后再将步骤(2)中备用的卵砾石作为保护层回填在砂砾料反滤层上面，所述反滤层和保护层的厚度分别为20cm和30cm；
(6)为了达到最好的减渗效果，所述减渗层、反滤层和保护层应当覆盖整个河道断面，包括河床和边坡，边坡减渗层应延伸高出设计常水位30cm以上，反滤层和保护层同步向上顺延并完全覆盖减渗层，以防水流从侧边渗漏。
若河床质为纯卵砾石，则步骤(3)中在铺设当地壤土垫层前，应当先铺设一层砂砾料过渡层，铺设厚度根据卵砾石的粒径、级配，通过现场试验确定。
若工程区河床质为砂砾料或更细的砂土料，则步骤(5)中只需回填一层厚25～35cm的砂砾料或更细的砂土料，不需再铺设砂砾料反滤层和卵砾石。
减渗层大面积施工前应先进行小面积施工验证，混合均匀度、配合比、碾压密实度、闭水试验等经检测合格后方可推广施工。
减渗层施工完成后须经抽样闭水试验检测合格后方可进行下一道施工工序，要求处理后渗透系数应小于2×10^-5cm/s。
禁止雨天施工，雨后复工应经晾晒、复压处理，铺设膨润土时应确保地面无积水。分段分片施工时，相邻作业面的搭缝碾压宽度不小于10cm，并以膨润土铺撒接缝。