水工程防渗排气方法与流程

本发明属于水工程防渗领域，尤其涉及水工程防渗体系中兼具防渗、排气功能于一体的方法。这种方法主要应用于水工程防渗体系中，解决防渗体下层（或外层）气体聚集、升压、气爆、最终破坏防渗体，并引发水体大量泄漏的工程难题，同时本发明也能通过其透气作用，将其一侧的部分水汽释放到另一侧，涵养土壤，维系下方生态；将一侧的部分空气释放到另一侧，保持蓄积水体的溶气量。

背景技术：

水工程中的蓄水、挡水工程往往涉及挡水与防渗。一般在可能发生渗漏的底层设置防渗体，其中土质的防渗体兼具防渗和透气功能，但是往往因为土质因素，土质防渗体的渗透系数偏大，防渗效果不佳；现有的普通防渗膜防渗体具有良好的防渗效果，但是不具备透气功能；防渗体下侧或外侧聚集的气体时常增压而发生突发性气爆破坏，导致防渗层破裂和倾覆，大量水体会发生泄露，尤其对于调蓄水库和毒水污水蓄集池，会导致严重后果。工程中不得已曾经用单向阀、抽真空等办法来处理气爆破坏问题，但是单向阀会因为泥沙淤积、杂物侵入等问题而失灵；抽真空方案会因为防渗膜外侧不能形成封闭的真空环境而失效，一旦阀体不能自闭、引气系统失效，不但问题未能得以解决，反而大大地增加了发生事故的概率，目前土木工程领域尚缺乏行之有效的工程技术方案来解决上述问题，本发明以疏水性新材料为基础构建了全新的方法和装置，可以实现防渗层在满足防渗的同时，达到排出防渗层下压力气体的目标，解决了水工程中防渗层下压力气体难以消除的问题。聚四氟乙烯简称PTFE，俗称塑料王，具有很多优良并且稳定的物理化学特性，它具有较高的熔点，较强的结构强度，极低的摩擦系数和明显的疏水（不浸润性）特性，价格低廉；目前主要应用于结构、绝缘、密封、过滤、医疗器械等领域。

技术实现要素：

由于PTFE具有极强的疏水特性，水体不能浸润其表面。水体在PTFE薄膜表面及其微孔处均保持完整的外表面，在压力水作用下，基于表面张力的存在，在其微孔处会形成微小的泡点，微小泡点的表面张力形成内压与外水压力相平衡，在一定的压强范围之内，泡点直径会随着压强的增大而变小，直到泡点直径等于微孔的等效直径为止。而气体在气压等于或大于薄膜处水体压强的情况下可以轻松地透过PTFE微孔膜的微孔，因此聚四氟乙烯微孔膜具有透气不透水的特性。基于水的表面张力和目前能够生产的不同大小的微孔孔径，经过计算，0.01微米直径的微孔泡点压强为30Mpa，0.1微米直径的微孔泡点压强为3Mpa，这一特性完全能够满足水利工程的蓄水水头，能够用作工程中的防渗层，实现防渗和排气双重功能。本发明就是将微孔疏水膜用作水工程防渗层的核心部件，通过合理的配套装置，实现土质防渗层的防渗和透气功能；克服现有的普通防渗膜只能防渗，不能排气的缺陷。本发明采用的技术方案如下：

方法一，一种水工程防渗排气方法，其特征在于：该方法是用微孔疏水膜作为薄心层，在微孔疏水膜的上下方铺设土工织物构建防渗层，土工织物对微孔疏水膜起到保护作用，防渗层铺设在地基顶面，防渗层上方回填排气通道，排气通道可以使用干净的骨料填充，排气通道上方覆盖土工织物后再回填土料，形成压重层，根据防渗层下方气体可能的聚集情况，排气通道需要局部隆起，隆起高程要高于压重层，即使水底存在淤积，排气通道仍然能够保持畅通，排气通道高出水底的顶面需要用土工织物重点保护，主要目的是防止沉积的泥沙掺进排气通道，保证出逸的气体能顺利地进入拦蓄水之中。本方法完全用微孔疏水膜代替现有的土质防渗层或普通防渗膜，微孔疏水膜承担全部的防渗和排气功能。

方法二，一种水工程防渗排气方法，其特征在于：该方法是用普通防渗膜作为防渗层的基础上，局部地用微孔疏水膜替换普通防渗膜，微孔疏水膜在防渗层上构建出局部的防渗孔或防渗排气带，微孔疏水膜在局部区域承担防渗和排气功能，微孔疏水膜和普通防渗膜的交界处设置密封连接，密封连接可以采用粘接、焊接或机械连接，微孔疏水膜上下方都铺设土工织物加以保护，防渗层下方设置集气通道，排气通道可以是透水盲管、级配砂石、土工织物等可以透气的材料，微孔疏水膜上方需要设置高出水底的排气通道，排气通道使用干净的骨料填充。

方法三，如图3所示，一种水工程防渗排气方法，其特征在于：用普通防渗膜作为防渗层的基础，在普通防渗膜上开孔，并通过穿膜密封将集气滤芯和普通防渗膜连接起来，集气滤芯出口与通气软管连接，通气软管再与能够承受内外压差的薄膜过滤器连接，构成防渗排气帽，将出逸的气体通过薄膜过滤器中的微孔疏水膜1排出到拦蓄水之中，防渗层下方设置的排气通道使用干净的骨料填充，防渗层上下两侧设置土工织物保护层，可以根据具体情况取舍，薄膜过滤器需要固定在护罩基础之上，同时需要设置能侧向通气的保护罩，防渗排气帽是通过管道引导膜下压力气体，利用在防渗层之外水体里的微孔疏水膜承担防渗和排气功能。

本发明能用微孔疏水膜和上部排气通道形成防渗排气层；为节约成本，也能用微孔疏水膜和现有的普通防渗膜组合使用，形成只需要在预定区域排气的防渗排气层。其中两种薄膜组合使用的方案是指：在防渗层下预设集气通道，让受挤压的气体从现有普通防渗膜下自由地水平汇集到疏水微孔膜下方，并透过微孔疏水膜排出到防渗层之上。即利用两种材料的不透水特性组成防渗层，共同实现防渗功能，同时利用局部布置的微孔疏水膜的透气性，在预定位置排出膜下受挤压的气体。两种膜组合使用的方案能大大减少微孔疏水膜的用量，能发挥现有普通防渗膜的经济性。

本发明就是将微孔疏水膜用作水工程防渗层的核心部件，通过合理的配套装置，实现土质防渗层的防渗和透气功能；克服现有的普通防渗膜只能防渗，不能排气的缺陷。附图说明

图1是本发明方法一的结构示意图；

图2是本发明方法二的结构示意图；

图3是本发明方法三的结构示意图。

图中：1、微孔疏水膜，2、地基，3、排气通道，4、压重层，5、拦蓄水，6、土工织物，7、普通防渗膜，8、密封连接，9、集气通道，10、集气滤芯，11、穿膜密封，12、通气软管，13、薄膜过滤器，14、保护罩，15、护罩基础。

具体实施方案

本发明列举了三种水工程防渗排气方法：

方法一，如图1所示，一种水工程防渗排气方法，其特征在于：该方法是用微孔疏水膜1作为薄心层，在微孔疏水膜1的上下方铺设土工织物6构建防渗层，土工织物6对微孔疏水膜1起到保护作用，防渗层铺设在地基2顶面，防渗层上方回填排气通道3，排气通道3可以使用干净的骨料填充，排气通道3上方覆盖土工织物6后再回填土料，形成压重层4，根据防渗层下方气体可能的聚集情况，排气通道3需要局部隆起，隆起高程要高于压重层4，即使水底存在淤积，排气通道3仍然能够保持畅通，排气通道3高出水底的顶面需要用土工织物重点保护，主要目的是防止沉积的泥沙掺进排气通道，保证出逸的气体能顺利地进入拦蓄水5之中。本方法完全用微孔疏水膜1代替现有的土质防渗层或普通防渗膜，微孔疏水膜1承担全部的防渗和排气功能。

方法二，如图2所示，一种水工程防渗排气方法，其特征在于：该方法是用普通防渗膜7作为防渗层的基础上，局部地用微孔疏水膜1替换普通防渗膜7，微孔疏水膜1在防渗层上构建出局部的防渗孔或防渗排气带，微孔疏水膜1在局部区域承担防渗和排气功能，微孔疏水膜1和普通防渗膜7的交界处设置密封连接8，密封连接8可以采用粘接、焊接或机械连接，微孔疏水膜1上下方都铺设土工织物6加以保护，防渗层下方设置集气通道9，集气通道9是透水盲管、级配砂石、土工织物等可以透气的材料，微孔疏水膜1上方需要设置高出水底的排气通道3，排气通道3使用干净的骨料填充。

方法三，如图3所示，一种水工程防渗排气方法，其特征在于：用普通防渗膜7作为防渗层的基础，在普通防渗膜7上开孔，并通过穿膜密封11将集气滤芯10和普通防渗膜7连接起来，集气滤芯10出口与通气软管12连接，通气软管12再与能够承受内外压差的薄膜过滤器13连接，构成防渗排气帽，将出逸的气体通过薄膜过滤器13中的微孔疏水膜1排出到拦蓄水5之中，防渗层下方设置的集气通道9是透水盲管、级配砂石、土工织物等可以透气的材料，防渗层上下两侧设置土工织物6保护层，可以根据具体情况取舍，薄膜过滤器13需要固定在护罩基础15之上，同时需要设置能侧向通气的保护罩14，防渗排气帽是通过管道引导膜下压力气体，利用在防渗层之外水体里的微孔疏水膜1承担防渗和排气功能。