TPO防渗衬垫在海绵城市建设中的应用

李蒙蒙　向洪波　江　卫　曹超东　杜金鑫

(中建钢构有限公司，广东 深圳　518040)



TPO防渗衬垫在海绵城市建设中的应用

李蒙蒙向洪波江卫曹超东杜金鑫

(中建钢构有限公司，广东 深圳518040)

结合新型防渗技术的概念，对几种常见的新型防渗材料进行了分析，提出了一种环保型产品——TPO防渗衬垫，并对其技术特点及施工方法进行了详细说明，指出TPO防渗衬垫环保无污染、抗刺穿能力强、施工简单，符合海绵城市建设理念。

防渗技术，TPO防渗衬垫，海绵城市，土工膜

0　引言

随着城市化的不断推进，非透水地面不断增加，天然植被减少，导致水生态功能的破坏，城市洪涝、水污染等问题频发。为从源头缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境，2012年4月在深圳召开的《2012低碳城市与区域发展论坛》中首次提出建设“海绵城市”理念[1]。

建设海绵城市即实现低影响开发雨水系统。其实质是控制径流、降低汇流，即利用天然或人工坑塘、洼地等措施，延缓雨水汇集速度，降低排水强度，达到城市雨洪控制目标[2, 3]。另外，通过人工湿地、生态滤池等措施过滤和降解地表雨水污染物，经净化后的雨水可释放加以利用，实现水资源可持续发展[4, 5]，对改善城市环境，提升城市形象和生活品味有着显著的社会和环境效益。可见在建设海绵城市的过程中，修建人工湖泊、池塘等滞留池有着十分重要的意义。

人工坑塘、湖泊属于小型生态系统，自我调控机制薄弱，生态平衡易受外界干扰，蓄水能力有限[6]，所以防渗成为人工湖泊、坑塘设计的重点环节之一,做好防渗工程是建设人工池塘等滞留池的关键所在。因此本文在分析新型防渗技术的基础上，以宜昌求索中创中心项目为依托，探讨TPO防渗技术的特点，为人工湖防渗技术应用提供相关参考。

1　新型人工湖泊防渗技术及其应用

新型防渗技术即采用新材料、新工艺以增强防水性能、提高施工效率、节约成本、降低生态影响、优化生态结构，实现人与自然和谐共处。目前较为常见的新型防渗材料有膨润土防水毯、LDPE土工膜、PE土工膜、HDPE土工膜等[6]，本文将对这几种新型防渗做简要分析。

2　复合土工膜防渗材料

2.1膨润土防水毯

膨润土防水毯是一种新型复合防渗材料，内部构造为上下各一层无纺布，中间均匀夹杂一层4 mm厚的膨润土。膨润土具有良好的粘结性、膨胀性，经吸水后在有限空间膨胀后形成紧密胶体，从而实现止水效果[7]。

膨润土防水毯防渗性能好，耐久性强，无毒害，不会对地下水产生影响，也不会影响水生植物生长，满足生态环保要求；不受环境温度影响，自愈性强；施工简单，施工效率高。然而，由于其发展周期短，生产工艺复杂，经济成本偏高，国内目前无相关技术标准，施工工艺尚处于摸索阶段，同时由于防渗机理决定了膨润土只能在密闭空间发挥防渗作用，因此膨润土的经济效益有待改善，实用性还需继续探索。

2.2LDPE土工膜

LDPE土工膜由低密度的聚乙烯、乙烯、乙烯聚合物等材料聚合而成，是一种连续、柔软的新型防渗材料。其在以往的土工膜柔韧的基础上，增加了其良好的延展性，防撕裂和抗拉能力强，能够适应基础沉陷变形，不受冻胀影响，而且具有良好的耐腐蚀、抗老化等特点。其次，LDPE土工膜无需预留任何施工缝隙，它既可以在室内焊接现场铺设，也可以现场焊接，避免了接头搭接不当而导致的漏水情况。另外其质量轻、便于运输，而且施工简便[8]，然而，其抗穿透性能弱，成为阻碍其应用的唯一短板。

2.3PE土工膜

PE土工膜是一种由聚乙烯制成的相对不透水卷材薄膜，其以短纤针刺非织造土工布为基布，采用复合工艺将较薄的PE膜与布有机结合在一起制作而成[9]。PE材料本身强度高，抗拉裂、抗撕裂性能好，而且耐老化、耐腐蚀，使用周期长,防水效果佳。

但是，PE膜属热塑性非极性材料，使用胶粘剂粘结很难达到理想效果，目前大都采用热合焊接机焊接。焊接质量受土工膜厚度、电压、风力、气温、基层平整度等诸多因素的影响，很难达到预期效果，易出现膜受热熔化，导致接缝抗拉强度远远低于母材强度，而且较薄的膜接缝往往出现熔化孔眼，造成渗漏隐患，而且耐穿透性能较差，达不到理想的防渗效果。

2.4HDPE土工膜

HDPE复合土工膜是一种由高密度的聚乙烯聚合物材料作为防渗基材的新型防渗材料[12]。产品具有高强度抗拉、抗撕裂等物理力学性能，延伸性能较好，耐腐蚀，抗老化等特点，而且成本低、施工简单，防渗性能好，常被用于工厂化养殖池、鱼塘、虾池的内衬等防渗、隔离工程。但HDPE复合土工膜防渗仍然是一种新生事物,工程界对它的一些物理化学性能还不能完全肯定,还存在着很多疑虑。最让人担心的是，HDPE材料的耐候性和耐紫外线性能较差，在低温状态下，极易变硬变脆，特别是焊缝区域极易损坏，一旦漏了，修补起来比较麻烦，而且耐穿透性能较差[10]，在施工中难免会被刺破划伤，因此HDPE防渗土工膜的物理力学性能还有待于继续研究，在防穿透、修补破损方面有必要进行改进。

新型材料防渗结构示意图见图1。

综上所述，复合土工膜防渗作为一种新生事物，其物理化学性能尚不能在工程上完全得到肯定,还存在着很多疑虑，如何依据具体的设计要求选择合适的土工膜，使其在充分发挥物理力学特性的前提下，尽可能避免自身缺陷，实现土工膜价值最大化，同时能够最大限度的减小环境影响，提高生态效益成为工程建设的关键。另外，对复合土工膜性能的研究成果较少，而且工程应用较晚，防渗施工技术和维持生态平衡方面还不成熟，经济效益和环境效益不明显，与海绵城市建设理念还有一定差距，因此未来修建池塘、湖泊中应更多的注重低影响雨水开发，在减少水体渗漏的前提下，更多的考虑人工池塘、湖泊的生态问题，提升水体自我修复能力,完善防渗技术与生态系统的兼容性，维持生态平衡，实现可持续的水资源发展理念。

3　TPO防渗衬垫简介及其技术特点

3.1TPO防渗衬垫简介

TPO的主要成分为碳原子和氢原子，不含任何增塑剂和氯的成分，是集美观、长寿为一体的环保型产品[11]。TPO土工膜就是一种TPO热塑性聚烯烃复合防水衬垫膜，其具有卓越的耐候能力、低温柔度，又能在高温下像塑料一样成型，加工性能和力学性能出色，能用于严酷环境下的防渗工程中，是建造防水防渗工程的理想之选。

3.2TPO防渗衬垫技术特点

TPO作为新型防水衬垫的理想选择，其技术特点如下：

1)高延伸性：TPO防渗膜具有卓越的延伸率，可以有效防止基础沉降、蓄水下沉等带来的变形影响。

2)高强度结构：独特的链状与网状复合结构使得TPO防水衬垫具有超强的抗拉和抗撕裂、抗穿刺强度，能够有效地抵抗植物根部系统的穿刺和破坏，极大地增加了水利工程的防水性能。

3)安全无毒害： TPO防水衬垫通过中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所的两项权威检测；经口毒性试验检测和饮用水配输水设备及防护材料卫生安全性评价检测。

4)性质稳定：TPO防水衬垫的化学性能稳定，不会发生生物降解，也不会在水生植物的环境中受到腐蚀，对酸性和碱性溶液也具有极强的耐受性。在环境-45 ℃～120 ℃条件下TPO具有良好柔性且工作性能极佳。

5)轻质、便于运输，施工便捷，施工效率高。

6)耐久环保，使用寿命可达50年，且可循环利用和回收利用。

可见，TPO防渗衬垫不仅兼具其他新型土工膜的优点，具有突出的防渗效果，抗撕裂，耐腐蚀，防老化等特性，还解决了其他材料所不具备的性能，即环保无污染，可回收利用，适用温度范围广，尤其是抗刺穿能力强，不易破损，施工简单，是人工湖泊防渗材料的理想选择，与海绵城市建设理念的低影响开发理念相统一。

3.3施工工艺

3.3.1施工工序

基层清理→碾压处理→平整场面→铺设下层保护层(无纺布)→铺设TPO防渗衬垫→铺设上层保护层→覆盖壤土→种植水生植被。

铺设防水层前池塘轮廓图见图2。

3.3.2施工方法

1)基层处理及下层保护层铺设。

基础必须事先做好碾压处理，对于基础内部埋有垃圾或有机杂质应进行换土回填，对于阴阳角应做修圆处理，确保基础光滑平整，无毛刺。待碾压平整后，再铺设下层无纺布，以达到保护TPO衬垫的作用。在无纺布铺设过程中，接缝重叠搭接尺寸不宜少于10 cm，无纺布铺设完应做现场质量验收，检查铺设平整度、接头搭接尺寸、有无铺设漏洞，待验收合格后方可铺设TPO防渗衬垫。

2)铺设TPO防渗衬垫。

将TPO防渗衬垫运至现场，检查外观质量，记录施工创伤、破洞、折损等缺陷，做好修补工作。然后根据实际情况切割到合适形状再做铺设搭接，TPO衬垫在池塘围墙处做翻边锚固处理，通过包装带、钉子、卡环将TPO边缘锚固于墙体上，如图3所示。铺设TPO衬垫过程中，确保铺设平整、舒展、无褶皱，焊缝沿水流方向搭接，搭接尺寸10 cm，同时严禁施工人员穿硬帮鞋或带钉鞋，以减少对TPO衬垫的损伤。铺设完毕后及时检查验收，确保接缝质量达到规范或设计要求，对于虚焊、漏焊、褶皱、孔洞、气泡等缺陷以及T型节点采用挤压焊接机进行处理，处理经验收合格后立即覆盖无纺布，以减少TPO衬垫暴晒。

3)上层保护层铺设。

待TPO防渗衬垫施工完毕后，且经验收合格后，立即铺设上层保护层。上层无纺布铺设同下层无纺布铺设方法一样，沿水流方向铺设，接缝搭接不少于10 cm，接缝处使用少量壤土覆盖以做临时固定(见图4)。待上层无纺布施工完毕，并经验收合格后，在无纺布上部铺设一层不小于10 cm厚壤土(见图5)，土中垃圾、大石块及其他尖锐物体全部人工清理。由于回填土量大，可采用机械搬运，人工摊平覆土，但严禁采用机械整平，以防机械破损TPO防渗衬垫。

4)池塘回填处理。

待池塘防水施工结束后，对外围墙体做埋填处理，处理后的效果图如图6所示，使整个覆土将墙体埋于地下，池塘内部土体与岸边土体完美衔接，实现池塘水体、水生物与岸边植物的有效连接，避免了形成一汪死水的后果；同时池底壤土可供水生植物、微生物生存，对水体起到一定的净化作用。

4　结语

随着新型防渗材料不断出现，防渗技术不断改进，水生态问题得到了改善。尤其是TPO防渗衬垫的出现，不仅兼具其他新型土工膜的优点，而且填充了其他新型防渗材料的漏洞，完善了人工蓄水池的防渗技术，有利于改善水生态系统，极大地实现了工程建设与水生态平衡的兼容性。目前，作为全国首个海绵城市建设试点城市的湖北省宜昌市，率先将TPO防渗衬垫应用于宜昌求索众创中心项目的自然水体防渗的建设当中，本工程依据原始地貌修建自然净水池，利用山体高差，逐级收集雨水，控制径流。并在TPO防水结构上层覆盖壤土，种植水下草坪净化系统和季节性水下森林，放养水生动物、浮游动物，从而实现集自然雨水收集、净化、再利用的一体化设施，达到防洪抗旱与自然景观协调兼容的效果，实现海绵城市建设理念。

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Introduction to the application of TPO impervious liner in sponge city construction

Li MengmengXiang HongboJiang WeiCao ChaodongDu Jinxin

(ChinaConstructionSteelStructureCo.,Ltd,Shenzhen518040,China)

Combining with the concept of the new anti-seepage technique, the paper analyzes some new anti-seepage materials, points out TPO impervious liner, a new environment-friendly product, indicates its technical features and construction methods, and points out the liner has higher puncture resistance with no pollution and convenient construction, so it adheres to the construction ideas of the sponge cities.

anti-seepage technique, TPO impervious liner, sponge city, geo-membrane

1009-6825(2016)08-0218-03

2015-12-26

李蒙蒙(1988- )，男，硕士，助理工程师

TU991.114

A