金沙灘水庫建設(shè)中的防滲處理

王援宏

1 概況

金沙灘水庫是山西省萬家寨引黃入晉工程北干線上的一座調(diào)節(jié)水庫，位于朔州市懷仁縣新家園鄉(xiāng)，為半挖半填平原圍封水庫。大壩軸線總長3992.6m，壩頂高程1116.6m，壩頂寬度6m，水庫正常蓄水位為1114.89m，相應(yīng)庫容1101.70萬m3。水庫大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高17.6m。

金沙灘水庫壩址位于濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)之IV山西—冀北地區(qū)，庫區(qū)地形較平坦，地層沉積為大峪口河流山前洪積堆積物，地層分布韻律差，沉積交錯雜亂，巖性主要為低液限粉土、低液限黏土、粉土質(zhì)砂，均具有濕陷性。

2 防滲處理措施

由于金沙灘水庫庫區(qū)地基土具有濕陷性，建庫蓄水后可能導(dǎo)致庫區(qū)地基土產(chǎn)生不均勻沉陷，因此設(shè)計考慮采用了全庫盆鋪筑復(fù)合土工膜，并對壩基進行素土擠密樁加固處理的防滲措施。

按照設(shè)計要求，金沙灘水庫庫盆面積約80萬m2，壩坡面積約26萬m2，全部采用復(fù)合土工膜進行防滲，復(fù)合土工膜規(guī)格采用200g/0.5/200g的兩布一膜。壩基素土擠密樁處理，按照不同地質(zhì)區(qū)域的濕陷等級，采用4.0m～10.0m不等的樁長，樁距分為1.2m和1.4m兩種，樁徑400mm，呈梅花形布置。

3 防滲處理施工技術(shù)

3.1 素土擠密樁施工

壩基開挖后，揭露出來的地基濕陷類型有四種，分別為非自重I級（輕微）、非自重II級（中等）、自重II級（中等）、自重III級（嚴重）濕陷性場地，部分地基無濕陷性。

根據(jù)地質(zhì)情況和工程需要，基礎(chǔ)處理以處理土的濕陷性為主，處理的重點是濕陷等級為II級（中等）及以上的地段，采用1.2m的樁距，對非自重I級（輕微）濕陷性場地采用1.4m的樁距進行處理。

3.1.1 材料要求

夯填用的土料盡量使用就地挖出的純凈黃土或一般黏性土、粉土，土料中的有機質(zhì)含量不得超過5%，不宜使用塑性指數(shù)大于17的黏土和小于4的砂土，嚴禁使用耕土、雜填土、淤泥質(zhì)土等，土料中不得有雜物，含水量應(yīng)接近最優(yōu)含水量。

3.1.2 主要施工過程

擠密樁施工主要包括平臺開挖、布樁、成孔、樁孔夯填等工序。平臺開挖是在壩基開挖時預(yù)留50cm作為擠密樁施工平臺，擠密樁施工完成后再挖除。布樁根據(jù)施工圖紙確定樁孔位置并編號。成孔方法采用錘擊沉管成孔和沖擊成孔法。

3.1.3 施工質(zhì)量控制

施工過程中，首先應(yīng)保證孔位、孔徑、孔的垂直度、土料質(zhì)量及其含水率等指標符合設(shè)計要求。施工應(yīng)從外向里且跳點跳排進行，沉管速度小于1m/min時，宜由里向外打。要嚴格控制每次填料的厚度和夯擊次數(shù)，每次填入的厚度不得超過10cm，夯擊次數(shù)不少于4次。向孔內(nèi)填土前，應(yīng)先將孔底夯實（夯擊次數(shù)不少于8次）。沉樁至設(shè)計深度后沉管應(yīng)緩慢拔出，成孔后應(yīng)立即進行夯填。

施工完成后，挖孔檢查樁身夯填質(zhì)量和樁間土擠密質(zhì)量。設(shè)計要求地基處理按非自重濕陷I級（輕微）標準進行控制，樁身夯填土平均壓實系數(shù)不小于95%，樁間土平均干密度不小于1.5g/cm3。檢驗采用小環(huán)刀深層取樣檢驗法，樁身孔的檢測點位于距孔心2/3半徑處，在全部孔深內(nèi)每米取樣檢測其壓實系數(shù)，檢測頻率為0.5%。樁間孔檢測點位置選在三樁為一組的重心處半徑15cm范圍內(nèi)，在全部孔深內(nèi)每米取樣檢測其干密度和濕陷系數(shù)，檢測頻率為1%。

3.2 復(fù)合土工膜施工

3.2.1 材料要求

金沙灘水庫的復(fù)合土工膜膜材為聚乙烯，采用全新原料，不得添加再生回收料，并且由于輥壓工藝加工過程中易使膜產(chǎn)生氣泡、氣孔和砂眼，因此要求采用吹膜工藝進行生產(chǎn)。復(fù)合土工膜的基材為滌綸長絲紡粘針刺非織造布，其規(guī)格為PET10-X-200（X≥4.5m）。材料的各項指標均符合規(guī)范要求。

3.2.2 施工設(shè)備

土工膜焊接采用JIT-800型熱熔雙軌焊機，電火花檢測采用DJ-IV型直流電火花檢漏儀，真空檢測采用真空罩檢測儀。

3.2.3 工藝試驗

施工前要進行焊接工藝試驗，以確定不同的環(huán)境溫度和焊機行走速度下的最適宜的焊接溫度。試驗的環(huán)境溫度范圍要考慮將來施工期間的所有環(huán)境溫度，試驗時的氣候條件可能滿足不了，因此部分試驗需在室內(nèi)進行，通過調(diào)整室內(nèi)的溫度來模擬環(huán)境溫度。焊機的行走速度一般有六個檔位，試驗采用兩個適宜的速度即可。

3.2.4 施工過程

復(fù)合土工膜的施工步驟如下：地基平整壓實—材料進場—材料檢查及鋪設(shè)—土工膜搭接及底層土工布的粘接—焊接—氣壓檢測—特殊情況處理及檢測—上層土工布縫合—覆土。

庫區(qū)地基平整采用平地機，振動平碾壓實后進行壓實度檢測，壓實度不小于95%。材料在鋪設(shè)前要逐塊檢查是否存在孔洞、砂眼、褶皺及生產(chǎn)創(chuàng)傷，不符合要求的杜絕使用。為了不影響焊接質(zhì)量，底層的土工布采用粘接，上層土工布采用雙道線縫合。土工膜搭接好，焊接前要進行試焊，以確定適宜的焊接參數(shù)。焊接完后在兩道焊縫間進行打壓，對檢查發(fā)現(xiàn)的虛焊、漏焊、過量焊等要用擠壓焊修補，修補完成后用電火花或真空罩進行檢測。

對邊角、補疤等異形區(qū)域無法用雙軌熱熔焊機進行焊接，需采用PE膠粘接結(jié)合擠壓焊進行處理，完成后要用電火花或真空罩進行檢測。

土工膜施工完成后在48h內(nèi)覆土，覆土層之上不允許重型設(shè)備碾壓。

3.2.5 質(zhì)量控制重點

質(zhì)量控制的重點首先是材料質(zhì)量，每批材料進場后都要抽樣檢測其物理力學(xué)指標，然后是攤鋪后的全面外觀質(zhì)量檢查。其次是焊縫的氣壓檢測。采用雙軌焊機會形成兩道焊縫，要對焊縫之間分段封堵進行氣壓檢測，充氣壓力達到0.1MPa后穩(wěn)壓超過1min為合格。充氣壓力達不到要求時要檢查是否有虛焊和漏焊等情況并進行處理，直至打壓合格。

對施工缺陷如虛焊、漏焊、破損等的處理是質(zhì)量控制的一個非常重要的環(huán)節(jié)。要認真檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷，尤其是施工時不可避免造成的破損，然后要采取適當?shù)慕?jīng)過批準的方法進行修補，再進行電火花或真空罩的檢測。

4 幾點思考

第一，本工程壩基采用素土擠密樁加固處理，采用了較大的樁距。經(jīng)檢測，壩體沉降量最大達到15mm，遠小于設(shè)計沉降量，地基處理效果明顯。

第二，素土擠密樁施工質(zhì)量影響因素中最不易控制的是土料的含水率和填土頻率。控制土料含水率必須在料場采用適當?shù)慕椒?，同時土料在使用過程中容易風干，因此在現(xiàn)場還應(yīng)及時灑水保持土料表面濕潤。填土一般采用人工方法，其頻率易受人為因素的影響，控制難度大，本工程試用了一種自動送土機，解決了這個難題，取得了較好的效果。

第三，復(fù)合土工膜焊接施工中要注意防止超焊和過量焊，這樣會對膜造成損壞，尤其是影響膜的厚度但卻無法檢測出來，這甚至比虛焊和漏焊產(chǎn)生的后果更嚴重。

第四，建筑物周圍或建筑物中預(yù)埋的土工膜極易因建筑物的施工而遭到破壞，并且有的破損不容易被發(fā)現(xiàn)，因此需要在檢查的時候具有高度的責任心和認真負責的精神。在土工膜施工中，出現(xiàn)問題或漏洞不是最可怕的，最可怕的是沒有發(fā)現(xiàn)這些缺陷和漏洞。

5 結(jié)語

金沙灘水庫的防滲處理在施工中雖然遇到過一些困難，但通過現(xiàn)場技術(shù)人員的努力均采用了很好的解決辦法，取得了良好的防滲處理效果，對以后的平原水庫建設(shè)可以起到一定的借鑒作用。