塑膜焊接工藝在楊安鎮(zhèn)水庫防滲施工中的應(yīng)用

劉玉花 李海崗

（樂陵市水務(wù)局 山東樂陵 253600）

1 引言

我省多年平均水資源總量303億m3，人均水資源占有量322m3，不足全國(guó)平均水平的六分之一，不足世界平均水平的二十五分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際公認(rèn)的維持一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所必須的人均1000m3水資源量的臨界值，屬嚴(yán)重缺水地區(qū)。樂陵市水資源總量13403萬m3，人均198m3，且地下水高氟高碘。全國(guó)衛(wèi)生組織(WHO)制訂的“飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則”規(guī)定氟含量的限值為1.5mg/L，而樂陵有的地區(qū)飲用水氟含量竟達(dá)到8mg/L，嚴(yán)重影響了居民的健康。因地制宜建設(shè)楊安鎮(zhèn)平原水庫，采取“蓄、引、調(diào)”相結(jié)合方式，可有效地改善樂陵市的資源性缺水現(xiàn)狀，為保證本市的安全飲水提供強(qiáng)有力支撐。平原水庫建設(shè)中的防滲是工程建設(shè)的關(guān)鍵。經(jīng)過對(duì)已建水庫防滲措施調(diào)研，反復(fù)計(jì)算及實(shí)地試驗(yàn)加以改進(jìn)，楊安鎮(zhèn)水庫壩體及壩基防滲采用土工膜和塑膜相互焊接。實(shí)踐證明此工藝確實(shí)有效減少了滲漏，為周圍開發(fā)建設(shè)生態(tài)觀光農(nóng)業(yè)奠定了基礎(chǔ)，帶來了一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益，提高了庫區(qū)居民的生產(chǎn)和生活水平。

2 基本情況

樂陵市屬于黃河中下游沖積平原，地勢(shì)平緩，稍有起伏。楊安鎮(zhèn)水庫工程區(qū)上部為全新紀(jì)（Q4）沙壤土、壤土、粉細(xì)砂、黏土，厚度一般小于35.0m。黏性土多呈可塑態(tài)，層位有一定變化。地質(zhì)構(gòu)造屬于華北地臺(tái)遼冀臺(tái)向斜，上覆第四系全新統(tǒng)沖擊層。庫區(qū)無活動(dòng)斷裂和石灰?guī)r溶等產(chǎn)生誘發(fā)地震的構(gòu)造和巖性條件。水庫占地420hm2，大壩長(zhǎng)6290m，壩底高程為8.8～9.5m，壩頂高程18.65m，壩頂寬7m，壩坡比降1/3，在高程12.65m和13.65m 處筑10m 寬內(nèi)外壓重平臺(tái)。楊安鎮(zhèn)水庫圍壩壩體為壤土碾壓均質(zhì)壩，壩體壤土滲透系數(shù)為7.52×10-5cm/s。壩基為沖積堆積和海積堆積的第四系全新統(tǒng)堆積物，厚度約120～180m。在鉆孔揭示深度內(nèi)，第1 層為壤土，層厚為1.5～3.8m，層底板高程5.3～7.9m。該層壤土為中等壓縮性土，滲透系數(shù)為 3.03×10-5cm/s；第2 層為裂隙黏土，層厚為1.0～2.8m，層底板高程3.2～5.4m。該層壤土為軟弱黏性土，滲透系數(shù)為3.2×10-3cm/s；第3 層為粉砂，滲透系數(shù)為3.2×10-3cm/s；第4 層為黏土，層厚為1.1～2.0m，層底板高程2.8～4.1m，層位較穩(wěn)定，滲透系數(shù)為3.21×10-5cm/s；第5 層為壤土，層厚為1.2～3.0m，層底板高程0.4～1.9m，滲透系數(shù)為6.50×10-4cm/s；第6 層為粉砂，層厚為1.8～5.0m，層底板高程-3.2～-1.97m；第7 層為細(xì)砂，層厚為4.0m，層底板高程-3.2～-1.97m，滲透系數(shù)為3.20×10-3cm/s。其中第4層黏土滲透系數(shù)比較小，但只在2＋540～5＋570壩段出現(xiàn)，其余壩段壩基下層為細(xì)砂壩基，透水性強(qiáng)，為無限透水地基。圍壩壩基的特點(diǎn)是透水層厚且壩線長(zhǎng)達(dá)6.29km。在未考慮防滲的情況下，年滲漏量為440萬m3，滲漏嚴(yán)重，必須采取截滲措施，防滲材質(zhì)取塑膜和復(fù)合土工膜。

3 防滲技術(shù)的應(yīng)用及改進(jìn)

3.1 防滲設(shè)計(jì)與施工

根據(jù)已建平原水庫的經(jīng)驗(yàn)，壩體防滲選用復(fù)合土工膜。本次設(shè)計(jì)采用300g/m2的PVC 復(fù)合土工膜，土工膜上現(xiàn)澆厚14cm 的混凝土護(hù)砌。壩基防滲在壩前40m 水平鋪設(shè)0.3mmPE 薄膜，在壩前40m，PE 膜末端垂直鋪設(shè)塑膜截滲。根據(jù)對(duì)此方案的投資和效益進(jìn)行靜態(tài)分析，供水成本按0.25 元/m3計(jì)，運(yùn)行年限考慮30年。經(jīng)計(jì)算，方案較為合理，不但減少了滲漏量，提高了工程效益，而且也進(jìn)一步減少了滲透坡降，增加了圍壩的滲流穩(wěn)定性。

壩體防滲采用人工鋪設(shè)300g/m2的PVC 復(fù)合土工膜，土工膜上現(xiàn)澆厚14cm 的混凝土護(hù)砌。

水平鋪塑采用人工鋪塑辦法，其長(zhǎng)度根據(jù)滲流計(jì)算確定為，從上游壩腳向庫內(nèi)延伸40m。為保護(hù)薄膜，防止冰凍等因素的破壞，確定埋深為0.6m，選用0.3mm 厚的PE 薄膜。

垂直鋪塑在上游壩腳向庫內(nèi)延伸40m 處，由鏈條機(jī)垂直連續(xù)開槽，深度可達(dá)15m，鋪設(shè)10m深的0.3mm 厚的薄膜。垂直鋪塑與水平鋪塑焊接，防滲效果好，耐久性強(qiáng)，投資省。

3.2 防滲施工技術(shù)的改進(jìn)

楊安鎮(zhèn)水庫工程施工中，借鑒了各地多種類別工程的施工經(jīng)驗(yàn)，在調(diào)研已建水庫防滲施工工藝的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次計(jì)算并實(shí)地試驗(yàn)，將水庫壩體及壩基防滲的土工膜和塑膜由相互搭接改為焊接。壩體土工膜的鋪設(shè)及水平鋪塑焊接比較容易操作，而垂直鋪塑因?yàn)樯?0m，焊接接縫比較困難。建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位克服種種困難，將塑膜提出焊接后再平直落下，完成了壩體和壩基的一體防滲。

4 結(jié)論

根據(jù)防滲設(shè)計(jì)，選取了多個(gè)斷面進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)大壩及壩基采用天然鋪蓋防滲，計(jì)算的年平均滲漏量為660萬m3，采用上述防滲方案鋪塑搭接防滲，年平均滲漏量為308萬m3，采用上述防滲方案鋪塑焊接，年平均滲漏量為162萬m3。預(yù)期效益見表1。

表1 塑膜焊接防滲方案預(yù)期效益表

平原水庫工程防滲至關(guān)重要，關(guān)系著水庫工程效益的發(fā)揮，并且還可能引起庫外地下水位的上升，甚至超過臨界水位使地面發(fā)生地表積水和次生鹽堿化等諸多問題，給庫區(qū)居民的生產(chǎn)和生活帶來危害。目前水庫已竣工運(yùn)行4年。實(shí)踐證明，楊安鎮(zhèn)水庫防滲技術(shù)的應(yīng)用及改進(jìn)產(chǎn)生了一定的效益，確實(shí)有效減少了滲漏，為周圍開發(fā)建設(shè)生態(tài)觀光農(nóng)業(yè)奠定了基礎(chǔ)，帶來了一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。楊安鎮(zhèn)水庫筑壩工程于2010年順利驗(yàn)收。