溝里水庫(kù)增容工程庫(kù)區(qū)防滲設(shè)計(jì)

徐運(yùn)海，鞏向峰，杜曉宇

（1.山東省水利科學(xué)研究院、山東省科苑水利勘察設(shè)計(jì)咨詢中心，山東 濟(jì)南 250014；2.泰安市岱岳區(qū)水務(wù)局，山東 泰安 271000）

溝里水庫(kù)增容工程庫(kù)區(qū)防滲設(shè)計(jì)

徐運(yùn)海1，鞏向峰1，杜曉宇2

（1.山東省水利科學(xué)研究院、山東省科苑水利勘察設(shè)計(jì)咨詢中心，山東 濟(jì)南 250014；2.泰安市岱岳區(qū)水務(wù)局，山東 泰安 271000）

分析了溝里水庫(kù)防滲設(shè)計(jì)三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了水庫(kù)防滲設(shè)計(jì)方案，采用庫(kù)底全盤(pán)防滲形式，可在類似區(qū)域推廣該技術(shù)。

溝里水庫(kù)；水庫(kù)增容；土工膜；防滲設(shè)計(jì)

溝里水庫(kù)位于萊蕪市萊城區(qū)牟汶河支流蓮花河上，控制流域面積44.6 km2，屬中型水庫(kù)。水庫(kù)自建成以來(lái)，滲漏嚴(yán)重，無(wú)法發(fā)揮正常作用。在除險(xiǎn)加固工程中，已對(duì)庫(kù)內(nèi)圍堤以北區(qū)域進(jìn)行了定點(diǎn)防滲處理，但由于地質(zhì)復(fù)雜，未能起到明顯防滲作用，水庫(kù)依然滲漏嚴(yán)重。

庫(kù)區(qū)滲漏的原因：一是庫(kù)岸沿線長(zhǎng)，中奧陶系石灰?guī)r基本裸露，尤其自水庫(kù)大壩至水庫(kù)大橋段，兩岸裸巖陡立，巖溶裂隙發(fā)育，側(cè)滲較為嚴(yán)重；二是庫(kù)區(qū)溢洪道進(jìn)口處、右岸靠近壩腳處、右岸中部階地局部有石灰?guī)r出露，階地覆蓋層較薄的基巖部分，以及對(duì)庫(kù)區(qū)內(nèi)的斷層破碎帶都存在滲漏；三是庫(kù)底局部區(qū)域存在黏土層缺失造成的河床滲漏；四是庫(kù)區(qū)進(jìn)水段河谷兩岸巖石裸露陡立，河床沖擊層主要為砂礫石層，透水性極強(qiáng)。

水庫(kù)滲漏主要表現(xiàn)為：斷層滲漏、庫(kù)首段沖溝滲漏、庫(kù)底滲漏和庫(kù)岸滲漏。采用有限單元法對(duì)庫(kù)區(qū)現(xiàn)狀滲漏進(jìn)行估算，計(jì)算水位分別為207.37m、204.00m、201.00m三種工況。在興利水位條件下，溝里水庫(kù)年總滲漏量可達(dá)1 404.86萬(wàn)m3。依據(jù)有限元建模計(jì)算成果分析，溝里水庫(kù)斷層帶雖透水性較強(qiáng)，但因以線狀分布，漏水量占比低于10%，表明水庫(kù)漏水以面源滲漏為主因。

1 水庫(kù)防滲方案

考慮上述滲漏原因，防滲設(shè)計(jì)采用庫(kù)底全盤(pán)防滲方案。選擇以下3個(gè)方案進(jìn)行比較：

1）方案一：水泥土防滲方案。庫(kù)底清淤、整平后，填筑厚80 cm的水泥土作為水平防滲鋪蓋。水泥土滲透系數(shù)要求小于1.0×10-6cm/s，水泥摻入量應(yīng)大于12%，具體由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。水泥土應(yīng)分層碾壓，壓實(shí)度不小于94%。主要優(yōu)點(diǎn)：施工速度快，工期較短。主要缺點(diǎn)：一是本方案可比項(xiàng)投資為118.76元/m2，投資大；二是水泥與黏土需拌合均勻，施工質(zhì)量不易控制，防滲效果稍差。

2）方案二：兩布一膜防滲方案。兩布一膜防滲方案是在庫(kù)底設(shè)置兩布一膜防滲層，土工布和土工膜要求分開(kāi)鋪設(shè)，自上而下分別為：厚0.3 m素土及0.3 m黏土、重200 g/m2土工布、厚0.5 mmPE膜、重200 g/m2土工布、庫(kù)區(qū)支持層壓實(shí)。施工時(shí)庫(kù)底清淤、整平后，支持層壓實(shí)厚度不小于60 cm，其中，支持層壤土要求壓實(shí)度不低于0.96，砂礫石支持層要求相對(duì)密度不低于0.75。為防止防滲層被刺破，支持層表面不得有樹(shù)根、蘆葦、巖石尖角等突出物。主要優(yōu)點(diǎn)：一是防滲效果好，可徹底解決庫(kù)底滲漏問(wèn)題；二是土工膜有良好的柔韌性、延展性，適應(yīng)變形能力強(qiáng)；三是土工膜上設(shè)有保護(hù)層，不會(huì)發(fā)生凍脹破壞；四是本方案可比項(xiàng)投資為29.14元/m2，投資較小。主要缺點(diǎn)：土工膜接縫多，施工時(shí)必須嚴(yán)格控制接縫質(zhì)量。

3）方案三：土工合成材料膨潤(rùn)土墊(GCL)。本方案在庫(kù)底設(shè)置GCL膨潤(rùn)土墊防滲層，厚10 mm，自上而下分別為：厚0.5 m黏土、GCL膨潤(rùn)土墊、庫(kù)區(qū)支持層。主要優(yōu)點(diǎn)：一是防滲效果好，可徹底解決庫(kù)底滲漏問(wèn)題；二是柔韌性好，適應(yīng)變形能力強(qiáng)；三是GCL膨潤(rùn)土墊抗干濕循環(huán)能力強(qiáng)，GCL受熱后會(huì)出現(xiàn)干縮現(xiàn)象，但當(dāng)脫水后的產(chǎn)品重新注水后，出現(xiàn)的裂縫會(huì)再次愈合，防滲有保證。主要缺點(diǎn)：一是應(yīng)用案例較少，無(wú)成熟工程經(jīng)驗(yàn)，施工技術(shù)要求高、難度大；二是本方案可比項(xiàng)投資為45.29元/m2，投資稍大。

經(jīng)綜合分析，為充分發(fā)揮水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省工程投資，庫(kù)底防滲選擇方案二的兩布一膜防滲方案。為便于連接及節(jié)省投資，庫(kù)岸采用與庫(kù)底相同的兩布一膜防滲方案，庫(kù)岸采用復(fù)合土工膜。

2 防滲工程設(shè)計(jì)

1）庫(kù)底與庫(kù)岸防滲。庫(kù)岸采用復(fù)合土工膜防滲，面積8.9萬(wàn)m2；庫(kù)底采用兩布一膜防滲，面積95.3萬(wàn)m2。庫(kù)底土工布和土工膜要求分開(kāi)鋪設(shè)，庫(kù)底自上而下分別為：厚0.6 m回填土保護(hù)層、重200 g/m2土工布、厚0.5 mmPE膜、重200 g/m2土工布、支持層壓實(shí)。在施工過(guò)程中，對(duì)清淤后的庫(kù)底進(jìn)行整平、壓實(shí)后，鋪設(shè)兩布一膜防滲層。

2）排水排氣層。為解決庫(kù)底鋪膜下的排水、排氣問(wèn)題，在鋪膜下方設(shè)縱橫軟式透水管。垂直水流向每隔20 m設(shè)一道橫向排水、排氣溝，通至庫(kù)區(qū)兩側(cè)護(hù)岸，并沿護(hù)岸鋪設(shè)至岸頂，溝槽尺寸280 mm×280 mm，槽內(nèi)敷設(shè)φ80軟式透水管，并用粗砂回填，共計(jì)108條。順?biāo)鞣较蛟O(shè)5道縱向排水、排氣溝，溝槽尺寸350 mm×350 mm，槽內(nèi)敷設(shè)φ150軟式透水管，并用粗砂回填。沿縱向排水、排氣溝每100 m設(shè)一套逆止閥，共計(jì)103套。

3 結(jié)語(yǔ)

溝里水庫(kù)地處石灰?guī)r滲漏區(qū)域，庫(kù)區(qū)內(nèi)斷層、溶溝、溶洞發(fā)育，在溝里水庫(kù)采用庫(kù)底全盤(pán)防滲方案，是一個(gè)新的嘗試。水庫(kù)目前正處于施工階段，預(yù)計(jì)年底完工。由于地質(zhì)條件的不確定性，如要在類似區(qū)域大面積采用該技術(shù)，應(yīng)進(jìn)行深入觀測(cè)、研究。

（責(zé)任編輯 崔春梅）

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徐運(yùn)海（1963—），男，研究員