全庫盤土工膜防滲技術(shù)在稍門平原水庫中的應(yīng)用

朱天民 張 濤

(山東省水利勘測設(shè)計院， 山東 濟南 250013)

全庫盤土工膜防滲技術(shù)在稍門平原水庫中的應(yīng)用

朱天民 張 濤

(山東省水利勘測設(shè)計院， 山東 濟南 250013)

山東省稍門平原水庫，采用全庫盤土工膜防滲技術(shù)進行水平防滲，防滲效果明顯。本文從水庫水平截滲平面布置、水平截滲設(shè)計、壩體防滲設(shè)計，以及防滲施工支持層施工、軟式透水管鋪設(shè)、長絲無紡?fù)凉げ间佋O(shè)、PE膜鋪設(shè)焊接方面做了詳細描述分析。

全庫盤防滲； 土工膜防滲技術(shù)； 應(yīng)用

1 工程概況

稍門平原水庫位于濟南市濟陽縣境內(nèi)，庫區(qū)占地面積1635畝，設(shè)計最高蓄水位26.54m，相應(yīng)最大庫容897.90萬m3，調(diào)蓄庫容761.90萬m3，年供水量3176萬m3，為小(1)型水庫。水庫引黃取水口門為葛店引黃灌區(qū)引黃閘，入庫泵站設(shè)計流量7.70m3/s，出庫流量1m3/s；該水庫采用全庫盤土工膜防滲技術(shù)。

2 水庫防滲設(shè)計

2.1 水庫水平截滲平面布置

稍門水庫庫底面積0.80km2，全部采用鋪設(shè)兩布一膜水平防滲型式，在鋪設(shè)過程中，根據(jù)自然地勢開挖、整平、壓實，庫底鋪設(shè)完成后，延壩坡繼續(xù)向上鋪設(shè)至壩腳與壩體防滲連接處，使壩體防滲與庫底防滲形成完整的防滲體系。

2.2 水庫水平截滲設(shè)計

庫底防滲設(shè)計包括支持層、排水排氣層、防滲層及保護層設(shè)計。

2.2.1 支持層

庫底整平壓實至設(shè)計高程后作為兩布一膜防滲的支持層。支持層壓實厚度不小于50cm，粉質(zhì)黏土支持層要求壓實度不低于0.90。為防止防滲層被刺穿，支持層表面不得有樹根、蘆葦根、石塊、尖角狀硬物等突出物，庫底不允許出現(xiàn)坑洼不平現(xiàn)象。

2.2.2 排水排氣層

庫底不另設(shè)排水排氣層，由兩布一膜下層土工布兼作棑水層，φ80軟式透水管沿水庫壩角處封閉布置一條，在水庫內(nèi)南北方向φ80軟式透水管間距20m均勻布置，東西方向φ80軟式透水管間距60m均勻布置，南北向、東西向排水排氣管兩端均與水庫壩角處封閉管相連，壩體排水排氣管與壩角處封閉管相連間距60m沿壩坡通至壩頂排氣井內(nèi)，入庫泵站及出庫涵閘壩基處各設(shè)一條φ80鋼管將滲水排至截滲溝。

2.2.3 防滲層

本工程防滲層選用土工膜防滲，土工膜厚度計算公式[3]為：

T=0.204Pb/ζ1/2

式中T——單寬土工膜所受拉力；

P——膜上承受的水壓力；

b——預(yù)計膜下地基可能產(chǎn)生的裂縫寬度；

ζ——膜的拉應(yīng)變。

經(jīng)計算，選擇0.50mmPE膜，通過對兩布一膜、一布一膜的優(yōu)化比選，并參考山東省境內(nèi)目前已運行的平原水庫工程經(jīng)驗，一布一膜的膜下復(fù)合防滲結(jié)構(gòu)對施工水平要求高，容易發(fā)生破損且對底部變形要求高，施工質(zhì)量難以保證，而兩布一膜克服了以上缺陷，因此，庫底采用兩布一膜方案，分層鋪設(shè)，上下均鋪設(shè)200g/m2的無紡?fù)凉げ迹虚g鋪設(shè)0.50mmPE膜。

2.2.4 保護層

庫底鋪設(shè)兩布一膜后，上部設(shè)保護層，保護層采用素土，厚度50cm，素土內(nèi)不得有樹根、蘆葦根、石塊、尖角狀硬物等突出物，鋪土整平后壓實，壓實度不低于0.96，該保護層兼作防沖和壓實作用。

2.3 水庫壩體防滲設(shè)計

水庫壩體上游護坡防滲自上而下依次為12cm厚混凝土預(yù)制塊、15cm厚粒徑2～4cm碎石墊層、復(fù)合土工膜(200g/m2無紡?fù)凉げ?0.5mmPE膜+2000g/m2無紡?fù)凉げ?、10cm厚中粗砂墊層；為增強異型混凝土預(yù)制塊之間穩(wěn)定性，橫向采用鍵槽連鎖，上下企口結(jié)合，混凝土預(yù)制塊強度C30，抗凍等級F150；為增強護坡的穩(wěn)定性，在上游馬道處設(shè)深0.80m、寬0.50m現(xiàn)澆混凝土防滑齒槽，壩腳處設(shè)深0.50m、寬1m現(xiàn)澆混凝土防滑齒槽。

3 防滲施工

水庫庫底防滲工程施工的主要工序：支持層平整壓實、φ80軟式透水管鋪設(shè)、無紡?fù)凉げ间佋O(shè)縫合、PE膜鋪設(shè)焊接、保護層鋪土整平壓實。

3.1 支持層施工

由于水庫地下水位距地面僅1.00～1.50m，支持層施工時需降低地下水至設(shè)計支持層高程以下0.50m，降水采用明溝降水，然后開挖運輸土方，整平壓實檢測，壓實度0.90。

3.2φ80軟式透水管鋪設(shè)

將軟式透水管用200g/m2無紡?fù)凉げ及⒂媚猃埨K捆扎，按設(shè)計要求開挖20cm×20cm溝槽，再將已包裹好的軟式透水管放入槽內(nèi)，用中粗砂填埋壓實。施工過程中需注意以下三方面：

a.防止倒管。軟式透水管支撐體為高強度鋼絲圈，具有較高的強度，可承受一定的覆土重壓。但最好先將其兩端加以固定，然后再填覆中粗砂，可避免軟式透水管由于受不均勻水平推力而倒管，失去排水排氣作用。

b.管子連接。直接連接，將一端管子內(nèi)支撐鋼絲圈去掉，將外覆材料裁開，套入另一節(jié)管子，用絲繩扎牢即可。T管連接，將支管端頭內(nèi)支撐鋼絲圈去掉，將外覆材料裁開然后捆扎即可。端頭處理，將端頭內(nèi)支撐鋼絲圈去掉一段，用尼龍繩捆扎即可。

c.鋪設(shè)時間。應(yīng)盡量減少紫外線的照射，軟式透水管拆封后在陽光下直接暴曬避免超過96h。挖槽鋪設(shè)后，軟式透水管在水體浸泡狀態(tài)下，24h內(nèi)應(yīng)回填覆土，以保證其使用年限。

3.3 長絲無紡?fù)凉げ间佋O(shè)

土工布卷在安裝展開前要避免受到損壞，土工布卷應(yīng)該堆放于平整不積水的地方，堆高不超過四卷的高度，土工布卷必須用不透明材料覆蓋，以防止紫外線老化，在施工現(xiàn)場儲存過程中，要保證標(biāo)簽與資料的完整。主要施工方法如下：?土工布的鋪設(shè)采用人工滾鋪法，布面要平整，并適當(dāng)留有變形余量；?土工布縫合采用手提縫包機縫合，縫合時時針距控制在6mm左右，上層土工布縫合方法與下層土工布縫合強度應(yīng)不低于土工布本身強度的70%；?土工布的拼接采用縫合方式，縫合寬度不小于0.10m；?所有的縫合必須連續(xù)進行，不允許出現(xiàn)點縫，最小縫針距離織邊2.50cm；?用于縫合的線應(yīng)為最小張力超過60N的樹脂材料，并有與土工布相當(dāng)或超過的抗化學(xué)腐蝕和抗紫外線能力；?如果縫合存在跳針等不合格現(xiàn)象，必須在縫合結(jié)合處進行重新縫合修補，并保證跳針部分的末端重新縫合。

3.4 PE膜施工

PE膜施工是整個水庫防滲工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，焊縫形式采用雙焊縫搭接法，焊縫檢測采用充氣法。施工工藝順序：PE膜鋪設(shè)、裁剪—對證、搭齊—壓膜定型—擦拭塵土—焊接實驗—焊接—焊縫檢測—修補—復(fù)檢—驗收。主要施工過程如下。

3.4.1 PE膜采用人工鋪設(shè)

按規(guī)定順序和方向分區(qū)分塊進行并適當(dāng)放松，避免人為硬折和損傷，模塊間形成的結(jié)點應(yīng)為T字形，不得做成十字形，膜搭接面不得有污垢、砂土、積水等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)存在，膜鋪設(shè)完畢未覆蓋上層土工布前應(yīng)在膜的邊角處每隔5m放一個40kg重的砂袋。

3.4.2 焊接

焊接采用自動調(diào)溫(調(diào)速)電熱熔擠壓焊接機，焊接時PE膜應(yīng)平行對正，適量搭接?，F(xiàn)場撕拉檢驗試樣，焊接縫不被撕拉壞而母材被撕裂為合格。焊接時焊縫處PE膜應(yīng)熔融為一體，不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超焊，如果出現(xiàn)漏焊、虛焊、超焊，使用熱熔擠壓焊機對切開損傷部位采用大于破損直徑一倍以上的母材補焊，雙焊縫寬度宜采用(2×10)mm。

3.4.3 焊縫檢測

焊縫檢測采用充氣法，對雙縫充氣長度為30～60m，雙焊縫間充氣壓力達到0.15～0.20MPa，時間保持1～5min，壓力無明顯下降的為合格，檢測完成后，應(yīng)立即對檢測時所做的充氣打壓孔全部采用熱容擠壓焊接法補堵。

4 防滲效果

根據(jù)稍門平原水庫現(xiàn)場勘測結(jié)論，如果在未防滲情況下，水庫年滲漏量為372.80萬m3，占設(shè)計總庫容897.90萬m3的42%，防滲后全年滲漏量為17.44萬m3，占設(shè)計總庫容的2%。水庫正常運行后，設(shè)計滲漏量與運行后實際滲漏量基本相符，實現(xiàn)了設(shè)計的防滲效果，該水庫截滲溝以外農(nóng)田區(qū)域地下水位與水庫建成前沒有變化，有效驗證了全庫盤土工膜防滲技術(shù)在稍門平原水庫中的成功應(yīng)用。

5 結(jié) 語

稍門平原水庫采用全庫盤土工膜防滲技術(shù)進行水平防滲，從防滲效果分析，防滲效果明顯，但全庫盤土工膜防滲技術(shù)對施工過程中的鋪膜、焊膜、覆土等要求嚴格，因此，嚴格控制施工質(zhì)量是全庫盤土工膜防滲技術(shù)達到設(shè)計防滲效果的關(guān)鍵。

[1] 周榮星，金瑞清.山東省平原水庫建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].中國水利，2015(8):25-26.

[2] 王繼新,郭凱.土工合成材料在平原水庫防滲中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理，2001(4):61-62.

[3] 顧淦臣.大壩防滲用土工膜的厚度計算[J].水利建設(shè)與管理,1992(6):3-9.

Application of full reservoir basin geomembrane anti-seepage technology in Shaomen Plain Reservoir

ZHU Tianmin, ZHANG Tao

(ShandongWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Ji’an250013,China)

Full reservoir basin geomembrane anti-seepage technology is applied for horizontal anti-seepage in Shandong Shaomen Plain Reservoir. The anti-seepage effect is prominent. In the paper, reservoir horizontal impervious plane layout, horizontal impervious design, dam anti-seepage design, construction in anti-seepage construction support layer, soft pervious pipes pavement, filament non-woven fabric pavement and PE film pavement and weld are described and analyzed in details.

full reservoir basin anti-seepage; geomembrane anti-seepage technology; application

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.008

TV223.4

B

1005-4774(2017)02- 0026- 03