一种基于新型复合抗渗层的人工湖底的抗渗方法
技术领域
本发明涉及一种人工湖底的抗渗方法，特别涉及一种基于新型复合抗渗层的人工湖底的抗渗方法。
背景技术
在进行人工湖防渗处理时，施工方通常采用铺设土工膜彻底阻隔下渗的防水层构造的方法，这种方法阻断了湖水和地下水的交流，破坏人工湖的生态平衡，造成污染。且土工布使用寿命有限，若干年后会老化，抗渗能力下降，必须更换。粘土虽然具有一定的抗渗作用，但远远无法满足人工湖的防渗需求，中国发明专利申请“一种盐碱地人工湖生态型防水减渗的方法”%20（申请公布号为CN%20108457241%20A）中采用的人工湖抗渗结构除了粘土层还需有素土夯实层、抗疏力土壤固化层、土工布层（土公布一般用于盐碱地）以及种植土覆盖层。这种方法虽然起到了很好的防水减渗作用，但对于降低施工成本并没有起到很好的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于新型复合抗渗层的人工湖底的抗渗方法，该方法在人工湖底依次铺设素土压实层、新型复合土壤抗渗层以及种植土覆盖层，相较于传统的方法，施工操作更简单，成本更低廉，取材更方便，不破化生态，具有经济环保的效果。
解决上述技术问题的技术方案是：一种基于新型复合抗渗层的人工湖底的抗渗方法，包括以下步骤：
（1）最下面一层为素土压实层，素土为原状土，压实方式为机械压实，压实密实度不小于96%；
（2）-1：配制初始的复合土壤，各原料按重量比为：干粘土：粉煤灰：河砂：石英粉：工业废渣：水=90：10-15：10-15：5-10：10-25：40-50，配制过程如下：把干粘土、水、粉煤灰、河砂、石英粉和工业废渣充分搅拌均匀得初始的复合土壤，最后平铺在素土压实层上，土的状态为松散状态；
（2）-2：朝初始的复合土壤上均匀喷洒质量分数为0.001%的聚丙烯酰胺溶液，每平方米喷洒聚丙烯酰胺溶液的量为1L～1.5L，喷洒完毕之后等待复合土壤干燥至土中无游离水，便可朝复合土壤先后喷洒质量浓度10%-35%的水玻璃溶液和质量浓度10%-35%的氯化钙溶液，每平方米喷洒氯化钙溶液和水玻璃溶液的量各为1.5L～2L，喷完溶液之后静置1-2小时，用冲击式压实机械压实；
（2）-3：压实后铺设透明防水膜来防止水分散失，并对复合土壤进行养护，在养护一天之后每天在复合土壤层表面浇水养护，一周后可去除透明防水膜，形成新型复合土壤抗渗层，其中新型复合土壤抗渗层厚度为350-500mm，压实密实度控制在96%以上，含水量控制在25%~28%；
（3）在新型复合土壤抗渗层上均匀铺设种植土覆盖层，种植土覆盖层采用普通种植土。
步骤（3）所述种植土覆盖层的厚度为250-350mm。
本发明是采用素土压实层、新型复合土壤抗渗层以及种植土覆盖层的“三明治”抗渗法，在制备新型复合土壤抗渗层过程中，需要喷洒水玻璃溶液和氯化钙溶液，硅酸钠俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液称为水玻璃，硅酸钠粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，但是耐碱性和耐水性差。实施原理在于喷洒的溶液中水玻璃和氯化钙溶液会迅速的形成硅酸钙凝胶和硅胶，其产生的物质能够很好的填充粘土的孔隙且对粘土起到很好的粘合作用，所以能够有效的提高土壤的抗渗系数。而河砂和石英粉作为粒度相差较大的两种颗粒，由于其质地坚硬耐磨、化学性能稳定，能与硅酸钙凝胶胶结起到稳固土壤结构的作用。所以养护一段时间之后其抗渗性能以及稳固性都得到一定的提高。此外在复合土壤抗渗层中，水玻璃还可作为粉煤灰的活性激发剂，一、二级粉煤灰可以与水玻璃直接反应，三级粉煤灰经过物理细磨处理，粉煤灰表层玻璃体结构遭到破坏，大量的SiO2、Al2O3溶出，早期和后期反应能力提高，所以粉煤灰添加水玻璃后可有效激发其活性，能够充分与复合土壤中的Ca2+、Mg2+等离子充分反应生成网络状的凝胶体，该凝胶体不仅能够填充复合土壤的孔隙，还能够有效增强复合土壤抗渗层不同颗粒之间的粘结能力，从而提高复合土壤抗渗层抗渗性能。经过测试，该新型复合土壤抗渗层的渗透系数最高可达到0.43×10-7cm/s，抗渗透等级达到极微透水等级。所以做抗渗结构时只需要素土压实层、新型复合土壤抗渗层以及种植土覆盖层，其中素土压实层和新型复合土壤抗渗层能起到双重稳固的作用，新型复合土壤抗渗层能起到强力抗渗作用。
本方法与传统铺设土工膜的方法相比，具有的有益效果为：（1）施工操作更简单。土工膜需要吊装过程，铺设时需要裁剪，且铺设顺序要严格遵循；本方法则省去了这些操作步骤。（2）成本更低廉。传统土工膜每平方米大概40元左右，本方法施工每平方米成本在10元以下。（3）不破化生态，具有经济环保的效应。土工膜彻底阻隔人工湖水与地下水的交流，破环生态；而本方法铺设的抗渗层并没有完全阻挡人工湖水与地下水的交流。
本方法与背景技术中所述“一种盐碱地人工湖生态型防水减渗的方法”相比，具有如下优点：（1）简化了人工湖抗渗结构，抗疏力土壤固化层和土工布层变成复合土壤固化层；（2）渗透系数降低，抗渗性能更加优良；（3）复合土壤抗渗层的造价比抗疏力土壤固化层和土工布层的低，可以达到节约成本的效果。
具体实施方式
实施例1-6：一种基于新型复合抗渗层的人工湖底的抗渗方法，包括以下步骤：
（1）防水抗渗结构采用“三明治”结构，最下面一层为素土压实层，素土为原状土，压实方式为机械压实，压实密实度不小于96%。
（2）配制渗透系数为0.43×10-7～3.7×10-7cm/s的新型复合土壤抗渗层，摊铺在素土压实层上面，并用机械压实（所有土壤层都用此压实方法）。具体实施步骤如下：
步骤一：配制初始的复合土壤抗渗层，该复合土壤抗渗层以黄粘土为主要土壤并复掺一些粉煤灰、河砂、石应粉、水以及少量的工业废渣，所述粉煤灰是二级粉煤灰。按一定比例把干粘土、粉煤灰、河砂、石英粉、工业废渣和水放入连续式混凝土搅拌机充分搅拌120s后得初始的复合土壤，最后平铺在素土压实层上，土的状态应为松散状态。
步骤二：朝初始的复合土壤均匀喷洒质量分数为0.001%的聚丙烯酰胺溶液（堵水剂），目的是为了絮凝和粘合复合土壤游离水中悬浮的粘土颗粒，每平方米喷洒聚丙烯酰胺溶液的量以1L～1.5L为宜，喷洒的量应确保聚丙烯酰胺溶液刚好渗透到土壤内部，喷洒完毕之后等待复合土壤略微干燥（干燥的程度应以土中无游离水为准），便可朝复合土壤先后喷洒质量浓度10%-35%的水玻璃溶液和质量浓度10%-35%的氯化钙溶液，每平方米喷洒氯化钙溶液和水玻璃溶液的量各以1.5L～2L为宜，喷洒氯化钙溶液和水玻璃溶液的量应以湿润土壤表面并略微渗透为宜，喷完溶液之后静置1小时，用冲击式压实机械压实。
步骤三：施工现场养护压实之后的复合土壤层，即复合土壤层压实后铺设透明防水膜来防止水分散失，在养护一天之后每天在复合土壤层表面适当浇水养护，一周后可去除透明防水膜，方可用作人工湖底新型复合土壤抗渗层，其中新型复合土壤抗渗层的厚度为400mm左右，碾压密实度控制在96%以上，含水量控制在25%~28%。
（3）在新型复合粘土层上均匀铺设种植土覆盖层，厚度为300mm，种植土为普通种植土。
实施例1-6的具体参数参见下表1。
表1：实施例1-6参数一览表
表1中新型复合土壤抗渗层抗渗系数采用GBT 50123-2019《土工试验方法标准》中的变水头试验方法进行检测。
本发明原料粉煤灰当采用一级或二粉煤灰时，不需要细磨处理也能达到预期的效果，当采用三级粉煤灰时需要经过物理细磨处理。
应用实例：
本发明各实施例均应用于柳州市北部生态新区三合湿地公园人工湖，该人工湖水域面积宽广，为1500m2，水深2m，湖底上部土层结构较松散，土体孔隙多，下层的灰质白云岩溶裂隙较发育，属强透水层。另外湖水蒸发量大，补给困难，环保要求高。该人工湖采用本发明实施例抗渗方法处理池底防渗和生态问题（根据人工湖的实际情况在不同区域使用不同的实施例，人工湖底抗渗性要求较大的区域，使用渗透系数较小的新型复合土壤抗渗层；人工湖底抗渗性要求较小的区域，使用渗透系数较大的新型复合土壤抗渗层）：实践证明本实施例做法能达到生态防渗效果，同时水质清澈见底，水生植物生长效果良好。
