膨润土防水毯设计及施工手册.docx
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膨润土防水毯设计及施工手册
膨润土防水毯设计及施工手册
一、材料简介
膨润土防水毯（GCL）是一种新型土工合成材料，它由经级配过的天然钠基膨润土颗粒和相应的外加剂混合均匀后，通过特殊的工艺及设备，靠成千上万纤维的强度把高膨胀性钠基膨润土层均匀、牢固地固定在两层土工布之间，如此制成的膨润土复合防水垫（GCL），既有土工材料的密封、隔离和增强作用，又具有优异的防水（渗）性能，是现代许多土木工程不可或缺的重要材料之一。
膨润土复合防水垫（GCL）可广泛用于市政、公路、铁路、水利、环保及工业与民用建筑的地下防水防渗施工。
当用于垃圾填埋场或水利工程的衬垫系统中时，与压实性动土衬垫（CCL）相比，因与GCL的水利渗透系数等效的CCL要厚得多，所以适用GCL可显著在张力应变达20%的情况下，也不至于增加其渗透率，而处在相同应变下的CCL和土工膜，其渗透系数会急剧增加。
此外，GCL还有众多有点，如GCL具有搭接方便，安装简单，施工速度快，工期短，造价低等。
本公司生产销售的膨润土防水材料已经通过ISO9001质量体系认证，并在北京建材中心做了产品供应备案，而且在多项重点工程中得到应用。
目前本公司拥有100万平方米的年生产能力，并能根据用户需求，生产幅宽6m以内，长度30m以内的任一规格的膨润土复合防水垫（GCL）。
二、一般规定
1、膨润土复合防水垫（GCL）应用的设计、使用、施工、验收等应符合GB50290-98《土工合成材料应用技术规范》的要求。
当在不同的行业及领域应用时，还应符合相应行业的技术标准及规范的要求。
如水利、环保、公路、铁路、市政及工业与民用建筑工程等。
当设计、施工监理或业主对工程有特殊要求是，以其特殊要求为准。
2、膨润土复合防水垫（GCL）用于各种防渗施工中时，可作为单层衬垫、复合衬垫及更多层中的防渗层等。
膨润土复合防水垫（GCL）作为复合衬垫时，一般GM/GCL复合沉淀中土工膜（GM）在上，GCL在下。
3、当GCL用作单层衬垫时，选用与GCL相邻的上部和下部材料要考虑可能对GCL的撕破、撕裂和膨润土上的损失。
4、当GCL用在边坡上时，剪切强度是一个要考虑的因素，要计算所有可能破坏面的内部和表面抗剪强度。
5、当GCL的上覆土中有石灰时，石灰滤液中的钙、镁离子可能进入钠基膨润土而与之发生离子交换，从而增大GCL中膨润土的渗透系数，因此，当存在着滤液侵蚀时，要对GCL预先水化。
三、对膨润土复合防水垫（GCL）的质量要求
1、膨润土复合防水垫（GCL）的产品规格是：
最大幅宽为6m，最大长度为30m，并可根据具体需求进行调整。
2、为了保证防渗层铮亮，膨润土复合防水垫（GCL）应达到表1的技术指标:
序号
检测项目
技术指标
备注
1
膨胀系数（ml/2g）
≥24
ASTM-D5890
2
含水率（%）
≤12
ASTM-D4643
3
流体损耗（ml）
≤18
ASTM-D5891
4
抗拉强度（纵横向）（KN）
≥10
ASTM-D4632
5
剥离强度（N）
≥65
ASTM-D4632
6
单位面积膨润土质量（g/㎡）
＞4800（复合均匀、不得有负偏差）
7
垂直渗透系数（cm/s）
＜5×10-9
ASTM-D5084
8
指示流量（m3/㎡.s）
＜5×10-8
ASTM-D5887
表一、膨润土防水垫（GCL）的技术指标
3、使用前必须按照材料进场的相关规定检验合格后，方可施工。
四、膨润土防水垫（GCL）施工方法的通用要求
1、基层（支撑层、垫层）的处理
1）基层可分为软基和硬基。
铺设GCL前要采用必要的设备将基层整平夯实，压实度达85%以上，表面应平整光滑，不能有凸出2cm以上的岩石和其它物体，也不能有明显的空洞。
2）人工湖基础的上层中不能有有毒有害物质。
3）表面应基本干燥，不能有明显积水，若有积水要进行排水作业。
4）基底层、阳角修圆半径应不小于30cm。
如修圆半径超过30cm，甚至垂直时，在四周锚固后，采取措施固定，在不破坏防水垫的前提下保证压实。
5）有贯通的管道，必须进行固定处理，用混凝土进行加固，使其不能够晃动。
6）锚固沟必须按要求挖好并压实。
2、GCL铺设前的准备工作
1）做下料分析，画出膨润土复合防水垫（GCL）铺设顺序和裁剪图。
（辅助工具准备齐全）
2）检查膨润土复合防水垫（GCL）的外观质量，记录并修补已发现的机械损伤和生产创伤、孔洞等缺陷。
3）膨润土复合防水垫（GCL）的施工应在无雨、无雪天气下进行，施工时如遇下雨，下雪应用塑料薄膜进行遮盖，防止GCL提前水化。
3、GCL的铺设
1）宽幅、大捆膨润土复合防水垫（GCL）的铺设宜采用机械施工；条件不具备及窄幅小捆膨润土复合防水垫（GCL），也可采用人工铺设。
2）按规定顺序和方向分区分块进行膨润土复合防水垫（GCL）的铺设。
3）铺设膨润土复合防水垫（GCL）时，垫与垫之间的接缝应错开，不宜形成贯通的接缝。
4）膨润土复合防水垫（GCL）搭接面不得有砂土、积水（包括露水）等影响搭接质量的杂质存在。
5）立面及坡面上铺设膨润土复合防水垫（GCL）时，要避免其滑动，可用销钉加垫片将其固定，除了在防水垫重叠部分和边缘部位用钢钉固定外，整幅防水垫中间也需视平整度加钉，务求防水垫稳固服帖地安装在墙面和地面，钉孔部位可视需要作出处理（详见图一）（注：
在倾斜面，膨润土复合防水垫施工时把垫长的方向沿着倾斜面平行的方向铺设，以便把下坠堆积的现象减少到最低限度。
）
图一立面及斜坡面膨润土复合防水垫（GCL）的加固做法
6）膨润土复合防水垫两边的土工织物分别为无纺布和编织布，铺设时无纺布应对着遇水面，即在底板上无纺布朝下，在地下室外墙面无纺布朝外。
7）当遇有膨润土复合防水垫（GCL）与管道设备的连接施工时，其施工方法，在管道底部应用混凝土浇灌，防止贯通管道晃动，管道周围缝隙用膨润土粉填实，再进行彻底发密封处理。
管道四周的防水垫用细铁丝扎紧。
（见图二）
图二膨润土复合防水垫（GCL）与管道搭接施工示意图
8）当膨润土复合防水垫（GCL）在水利工程中应用时，其特殊的施工方法参见SL/T225-98《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》。
施工时，膨润土防水垫沿水流向顺水搭接，即上游的膨润土防水垫搭接在下游的膨润土防水垫上。
9）考虑基础的下沉变形，必要时膨润土防水垫可以在底部打皱1-2个，打皱长度为100mm左右。
防水垫的铺设高度必须超出最大设计水位100mm左右。
10）当膨润土复合防水垫（GCL）在公路工程中应用时，其特殊的施工方法参见JTJ/T0198《公路土工合成材料应用技术规范》
11）锚固部位处理
施工时，四周均设置锚固沟，深400mm，宽400mm。
待膨润土防水垫铺设后，再用泥土覆盖压实。
防水垫上景观石的堆放剖面简图。
防水垫锚固示意图
12）膨润土复合防水垫（GCL）应自然松弛与支持层贴实，不宜折褶、悬空。
13）大面积施工GCL的尺寸无法满足需要时，可使用搭接的方法进行施工。
14）膨润土复合防水垫（GCL）搭接施工方法：
搭接宽度应为20-25cm，在搭接底层的边缘15cm处均匀撒上的膨润土干粉或（膨润土胶泥），其宽度为15cm、重量为0.4kg/㎡。
（搭接时，搭接处的膨润土干粉应先喷水活化粘合后压，并保证平整）（详见图三）
图三膨润土复合防水垫（GCL）搭接示意图
15）铺设过程中随时检查GCL的外观有无破损、孔洞等缺陷。
发现有孔洞等缺陷或损伤时，应及时用膨润土干粉（膨润土胶泥）或用破损部位尺寸放大15cm以上的GCL及膨润土干粉（膨润土胶泥）进行局部覆盖修补即可，边缘部位按搭接的要求处理。
4、回填施工
施工前确保搭接部位、锚固部位、膨润土防水垫全部处理完毕；
保护层施工根据需要可采用以下不同方案：
1）回填300mm厚素土后进行夯实；
2）浇注50-100mm后的素混凝土；
3）回填200mm厚的黄沙或先浇注50mm左右素混凝土，再在上面铺鹅卵石。
4）立面上可以在边上砌单砖墙保护层或者抹上3-4mm的素混凝土，中间加铁丝网加强素混凝土的强度，检验数据：
垂直高度大于500mm时必须适用铁丝网。
回填施工是保证膨润土复合防水垫（GCL）防水效果的非常关键的环节，必须符合下列要求：
1）铺设施工完的防水垫，必须于当日（最多不超过二日）完成回填施工。
2）所有回填土最好用砂子或过筛后的土，土中不得含有10mm以上的石子等杂物。
3）回填土每回填50cm厚度时，要进行夯实（或压实、振捣等），回填土的密实度必须大于85%。
4）在夯实、压实过程中，应注意不要损坏防水垫，如有损坏、应按要求进行修补。
5）平面回填时，夯实后回填土厚度≥30cm。
五、膨润土复合防水垫（GCL）施工注意事项
1、膨润土复合防水垫（GCL）的储运应防水、防潮、防强烈阳光暴晒。
储存时地面应采取架空方法垫起，运至现场的膨润土复合防水垫（GCL）应在当日用完。
2、在进行下道工序或相邻工程施工时，应对已完成工序的膨润土复合防水垫（GCL）妥善保护，不得有任何人为损坏。
3、应尽量避免穿钉鞋、高跟鞋在膨润土复合防水垫（GCL）上踩踏；车辆等机械不得碾压膨润土复合防水垫（GCL）。
4、在GM/GCL复合衬垫的施工中，已铺设完成的GCL应在当日完成HDPE膜的施工或铺设500mm厚粘土保护层，当日不能完成HDPE膜或粘土保护层的施工，应对GCL进行覆盖，以防下雨下雪而使GCL先进行水化及强烈阳光对GCL的暴晒。
5、对GCL单层衬垫的防渗、防水施工工程，在施工结束并验收合格后，应迅速用比重大于2.0的土、砂子或石粒进行回填。
回填时为防止GCL的损坏，回填土中不能含有粒径大于10mm以上的碎石，回填土的厚度不应少于30cm。
回填土应分级回填夯实，压实度不能低于85%。
六、膨润土复合防水垫（GCL）施工质量检验
防水防渗施工通常均为隐蔽工程，因此每道工序完成后必须经质检和监理人员检验合格后再进行下道工序的施工。
膨润土复合防水垫（GCL）铺设完成后，应及时对其质量进行检验：
1、全部搭接部位（缝）是否符合要求。
2、破损修补的部位是否符合要求。
3、前次检验未合格而再次修补的部位是否符合要求。
4、膨润土复合防水垫（GCL）与其它设备、基础结构等的连接部位是否符合要求。
5、销钉固定的部位是否符合要求。
6、膨润土复合防水垫（GCL）及其搭接部位是否与基层贴实且没有褶皱和悬空。
7、确认膨润土复合防水垫（GCL）没有遇水而发生前期水化，需要进行预水化处理的工程是否已进行。
8、回填土或保护层是否符合要求。
9、质量检验应随施工进展进行，自检合格后应经监理检验，验收合格后，方可进行下道工序。
以上项目自达到本安装适用手册的要求为合格：
如果设计、施工、监理有特殊要求，以其特殊要求为依据。
七、膨润土复合防水垫（GCL）在建、构筑物地下防水工程中的施工方法
1、膨润土复合防水垫铺设前的准备工作
1）做下料分析，画出膨润土复合防水垫（GCL）铺设顺序和裁剪图。
2）检查膨润土复合防水垫（GCL）的外观质量，记录并修补已发现的机械性损伤和生产创伤、孔洞等缺陷。
3）膨润土复合防水垫（GCL）的施工应在无雨、无雪天气下进行，施工时如遇下雨、下雪应用塑料薄膜进行遮盖，防止GCL提前水化。
2、底板部位膨润土复合防水垫的铺设
1）检查已做好的垫层，要求垫层平整、清洁、干净，不得有石子等杂物，不得有凸起物或凹陷（其大小不得超过20mm）
2）铺设防水垫时，垫与垫之间的接缝应错开，不宜形成贯通的接缝。
3）防水垫的搭接缝宽度大于20cm，且在搭接部位的中间部位按每延米0.4均匀地撒上膨润土干粉或膨润土胶泥，在上层搭接处用膨润土干粉或膨润土胶泥加以密封，下层搭接处也需按每延米0.2kg撒上膨润土干粉或膨润土胶泥。
（其搭接方法见图三）。
4）膨润土复合防水垫两边的土工织物分别为无纺布和编织布，铺设时无纺布应对着遇水面，即在底板上无纺布朝下（朝向垫层）。
5）膨润土复合防水垫（GCL）应自然松弛与支持层贴实，不应有折褶、悬空。
6）在底板的各向边界处铺设防水垫时，应使防水垫预留出至少30cm的余量，以便今后与外墙面防水垫搭接，在底板混凝土浇筑前，将此30cm防水垫从地面开始在板内侧向上卷起，并在防水垫卷起的阴角处加设膨润土防水棒，然后再浇筑底板混凝土，并应注意在后道工序施工时（如保护层及混凝土浇筑）不得使该部分防水垫遇水。
7）底板若有杆锚杆（或贯穿物）的部位防水施工的局部处理措施：
浇筑混凝土垫层时，在所有锚杆位置预留出15cm深度为20mm的圆形凹槽，且锚杆在垫层以上的部位应露出钢线。
（参图四）
在15cm深度为20mm的凹槽内，用膨润土干粉将凹槽填平、捣实，特别是钢线与钢线之间的缝隙必须由膨润土干粉（膨润土胶泥）填充，以防地下水由钢线的缝隙处透过防水层。
所有锚杆部位均需按上述局部处理措施完成后，才可进行防水垫的铺设。
8）在防水垫铺设时，遇到锚杆（或贯穿物）时的搭接处理方法：
首先建议防水垫的宽幅为锚杆中心间距加30cm；其次在防水垫铺设时，遇到锚杆后，将两侧防水垫按锚杆的外形尺寸裁切后搭接，这样既能奥挣了防水垫的搭接，又使锚杆位置有双层的防水垫，以达到对锚杆部位的防水措施得到又一次局部加强。
图四锚杆部位防水局部加强示意图
9）在混凝土的施工缝处部位，需用膨润土干粉（膨润土胶泥）填入以进行补强。
10）在防水垫的铺设过程中，应随时检查防水垫有无破损、孔洞或无（缺）膨润土等缺陷，发现缺陷时如有孔洞等缺陷或损伤，应及时用膨润土干粉（膨润土胶泥）或用破损部位尺寸放大15cm以上的防水垫及膨润土干粉（膨润土胶泥）进行局部覆盖修补即可，边缘部位按搭接的要求处理。
并注意成品保护，防止防水层受到损伤。
11）检验：
膨润土复合防水垫铺设完成后检验项目包括：
①全部搭接部位（缝）是否符合要求。
②破损修补的部位是否符合要求。
③前次检验未合格而再次修补的部位是否符合要求。
④膨润土复合防水垫（GCL）与其它设备、基础结构等的连接部位是否符合要求。
⑤膨润土复合防水垫（GCL）及其搭接部位是否与基层贴实且没有褶皱和悬空。
⑥确认膨润土复合防水垫（GCL）没有遇水而发生前期水化，需要进行预水化处理的工程是否已进行。
⑦防水垫的朝向是否正确。
⑧检验合格后，应尽快安排保护层的施工。
建议保护层厚度5-8cm。
3、地下室外墙的施工
1）施工前先将墙面处理干净，如有大于20mm的裂缝、缺口或蜂窝、麻面等，须用水泥砂浆修平，大于20mm的凸出物应剔除。
2）建议采用由下往上的顺序铺贴外墙面防水垫。
防水垫可用2mm长钢钉固定，也可用射钉枪固定，钉距为30cm；防水垫应以品字形分布，尽量避免有十字形叠口出现，重叠部分应大于10cm。
（见图五）
图五墙面防水垫铺粘示意图
除了在防水垫搭接部位和边缘部位需要用钉固定以外，整幅防水垫中间也需视其平整度加钉固定，务求防水垫紧凑地安装在墙面上，钉孔的处理用膨润土胶泥，抹于钉盖及垫片处，如图六。
3）外墙最下面的防水垫要和底板预留的防水垫相接、固定，以达到形成一个完整的防水体系。
接近地坪时在防水垫的收口部位用铁制贴条压住，并用钢钉固定，然后涂浆状膨润土封口。
4）穿墙管道和预留洞采用膨胀止水条辅之以浆状膨润土密封。
5）防水垫在墙面施工搭接时，可采取以下两种方法施工：
①将膨润土胶泥涂抹于搭接缝处。
②用膨润土防水板裁成40cm宽的条状，夹在搭接缝的中间，然后用钉固定。
6）防水垫铺贴时，应使编织布一侧朝向墙体，使无纺布面向外，即朝向回填土一侧。
7）墙体的施工缝也须用膨润土胶泥填于其中。
8）墙面施工的阴、阳角处应作成“八”字形部位加装膨润土防水棒，防水棒可用钉子及细铁丝等固定。
铺贴防水垫时，把防水棒包在其内，特别是底板与墙体的阳角处。
9）防水垫施工搭接时，应按照高处的防水垫在外侧、低处的防水垫在内侧（紧贴在墙面上）以防止回填土时有异物进入搭接缝。
10）防水垫施工达到±0.00时收口方法见八图：
11）墙面防水垫施工的修补方法可参照底板的方法。
12）回填土施工：
①为避免回填及夯实施工时对防水垫造成损坏，可考虑加防护板。
防护板可选用任何材质，只要能起到保护作用即可；
②回填土应分级回填夯实，其密实度应达到85%以上；
③防水垫施工及检验完成后，应在尽可能短的时间内进行回填；
④回填时应清除掉其中的石块、木块、混凝土块或其它有尖角的杂质；
13）防水垫外墙面施工的检验：
其检验内容除底板检验的项目以外，需对下列项目进行检验：
①穿墙管部位的施工是否符合要求；
②固定钉的位置是否符合要求；
③防水垫是否牢固；
④回填上是否达到要求的密实度；
八、膨润土复合防水垫（GCL）在垃圾（固废物）填埋场的施工方法
1、基层的处理（详见本《手册》§四1节）
2、准备工作（详见本《手册》§四2节）
3、GCL的铺设：
因填埋场工程均为施工场面积大，作业时间较大，因此必须制定合理的施工方案，防水垫的施工需分若干工作面进行，并需与HDPE膜的施工进行协调。
1）填埋场工程适用于宽幅、大卷的防水垫，铺设时宜采用机械施工。
2）分块分区域进行防水垫的铺设，具体铺设搭接、修补方法及要求参见本《手册》§四3节及§五节。
3）坡度较大的斜面可用塑料锚固钉加以固定。
4）铺设时应使防水垫的无纺布面朝下（即朝向垫层一侧），编织布面朝上（即朝准备铺土工膜的一侧）。
5）所有已铺设完的防水垫，必须在当天完成其上层HDPE膜的施工，以确保不会因雨雪天气或太阳暴晒而使防水垫失去防水作用，因此要求事先制定好合理的施工方案。
6）若填埋场的设计仅用单层防水垫（GCL）作为防渗层时，在防水垫铺设完成后，应于当日完成回填上的施工并压实。
7）建议防水垫的搭接宽度为30cm
九、膨润土复合防水垫（GCL）在渠道防渗中的施工方法
1、性能比较（与传统膜料防渗相比）
1）膨润土属于无机材料对水质无污染，且耐久性好，寿命长。
2）膨润土复合防水垫（GCL）施工简便，无需焊接或粘接，只需搭接，可靠性强。
3）抗冻融性好，无需采取保温措施。
4）具有自愈性，施工过程及使用过程中均不怕刺破。
5）可减少基层的压实粘土层厚度，从而缩短工期，降低造价。
2、施工方法
1）基层处理：
上质的基层要求必须平整并夯实，其上不得有草根及粒度≥20mm的碎石等杂质，其它要求见本《手册》
2）施工前后准备：
见本《手册》
3、防水垫的裁切及铺设
本公司所产防水垫规格为幅宽≤6米，长度≤60米。
裁切时可根据施工尺寸裁切，可横向铺设，也可纵向铺设。
防水垫铺设时其所有接缝（横向或纵向）处只需搭接，并在接缝处按0.4kg/㎡的数量撒上膨润土干粉（膨润土胶泥）即可。
接缝宽度≥25cm，一旦防水垫出现破损、发现有孔洞等缺陷或损伤时，应及时用膨润土干粉（膨润土胶泥）或用破损部位尺寸放大15cm以上的GCL及膨润土干粉（膨润土胶泥）进行局部覆盖修补即可，边缘部位按搭接的要求处理，当坡度较大时，可用专用铆钉固钉固定以避免防水垫发生滑动。
4、保护层的施工
当使用预制混凝土切块作保护层时，可在铺设完成的防水垫上均匀铺撒约3-5cm厚的细砂或素土（细砂或素土中不能含有粒度大于2cm的石子或其它杂物），然后进行混凝土切块保护层的施工，也可直接在防水垫上用水泥砂浆砌筑混凝土切块，其施工方法及要求同膜料防渗时保护层的施工要求。
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