攔河式面板壩全庫盤水平防滲的工程應(yīng)用

【摘要】本文主要圍繞柯柯亞二庫在特定地質(zhì)條件下的全庫盤水平防滲混凝土面板壩工程具體運用進行了討論。對這種防滲體系的細部構(gòu)造進行了詳細描述，尤其是復(fù)合土工膜的保護層的設(shè)計及復(fù)合土工膜與趾板的連接等，對于攔河式的全庫盤水平防滲水庫工程具有一定參考價值。

【關(guān)鍵詞】面板壩；水平防滲；復(fù)合土工膜

Engineering Application of Horizontal Anti - seepage in the Whole Reservoir of River - type

Wei Zhen-rong

（Turpan City Water Resources and Hydropower Survey and Design InstituteTurpanXinjiang838000）

【Abstract】This paper mainly discusses the concrete application of the whole reservoir-level anti-seepage concrete face dam in the specific geological conditions. The detailed structure of the impervious system is described in detail. Especially， the design of the protective layer of the composite geomembrane and the connection between the composite geomembrane and the toe plate are the same as that of the whole reservoir Reference value.

【Key words】Panel dam；Horizontal seepage；Composite geomembrane

1. 工程概況

（1）柯柯亞二庫工程位于鄯善縣中部柯柯亞河流上，距上游柯柯亞水庫12.0Km，是柯柯亞河流上的二級水庫樞紐工程。水庫具有工業(yè)供水、城鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉等綜合任務(wù)。水庫于2014年10月完工，11月下閘蓄水。

（2）柯柯亞二庫工程規(guī)模為?。?）型，工程等別為Ⅳ等。水庫總庫容945.0萬m3，興利庫容650萬m3。工程包括大壩、泄洪兼灌溉放水洞、溢洪道及庫盤防滲。大壩為混凝土面板砂礫石壩，設(shè)計最大壩高27.1m，壩頂長度2935m，其中主壩長620m，東副壩長1283m，西副壩長1032m。溢洪道布置在主壩樁號0+168.33處，為壩頂開敞式溢洪道；庫盤總面積68萬m2，采用200g/0.6mm/200g及200g/0.8mm/200g的復(fù)合土工膜防滲。

2. 水文氣象及工程地質(zhì)情況

2.1水文氣象。

（1）柯柯亞二庫距上游柯柯亞水庫12.0Km，柯柯亞河床為透水率較強的深厚砂礫石覆蓋層，柯柯亞二庫設(shè)計洪水為從一庫洪水調(diào)節(jié)后的溢洪道泄洪量，經(jīng)過衰減后進入二庫的設(shè)計洪水。

（2）為合理確定兩座水庫間12.0Km的水量衰減量，采用實測和理論分析相結(jié)合的方法進行分析確定。經(jīng)計算上游柯柯亞水庫下泄流量經(jīng)河道運行至實測斷面不同量級下泄流量的衰減量依次為35.0%、25.2%、60.0%、23.5%和24.4%，平均每公里衰減2.4%，按此衰減率計算柯柯亞水庫至柯柯亞二庫壩址處平均衰減率為28.8%。經(jīng)修正后柯柯亞水庫至柯柯亞二庫不同量級下泄流量的衰減率為：流量0～100m3/s時為25%，流量101～150m3/s時為20%，流量151～200m3/s時為30%，流量大于201m3/s時為15%。

（3）經(jīng)衰減后在P=0.1%來水頻率下到達柯柯亞二庫壩址處最大洪峰流量為515m3/s，P=2%來水頻率下到達柯柯亞二庫壩址處最大洪峰流量為284m3/s。

2.2工程地質(zhì)。

（1）庫壩區(qū)工程地質(zhì)概況：柯柯亞二庫是利用天然河床做庫盤，以東西兩側(cè)沖洪積堆積的臺地構(gòu)成水庫的庫岸，在主河道及兩側(cè)的臺地上筑壩蓄水。整個庫區(qū)及兩岸均為第四系堆積物所覆蓋、未見基巖出露。庫區(qū)出露的巖性主要有第四系上更新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石（Q3al+pl）、全新統(tǒng)坡積含土碎石（Q4dl）以及全新統(tǒng)沖積砂卵礫石（Q4al）。

（2）據(jù)野外及室內(nèi)試驗資料砂卵礫石層的滲透系數(shù)K=1.17×10-3～8.1×10-2cm/s，屬中等～強透水層?？梢娝畮煨钏髩位皫毂P存在滲漏問題，因垂直防滲工程量很大，且施工困難，應(yīng)對水庫進行全庫盤水平防滲處理。

3. 水庫防滲方案

結(jié)合庫壩區(qū)地質(zhì)情況，為降低工程投資，經(jīng)多方技術(shù)論證，柯柯亞二庫主壩采用整體式面板，副壩采用分離式面板防滲，庫區(qū)采用復(fù)合土工膜防滲?？紤]到本工程為攔河式水庫，河道縱坡、泥沙含量大，加強土工膜的保護層設(shè)計以及土工膜與壩體趾板等周邊建筑物的銜接。

3.1壩體防滲結(jié)構(gòu)。

（1）柯柯亞二庫壩體主壩段采用鋼筋混凝土面板防滲，為減低工程投資，經(jīng)充分論證副壩采用分離式面板防滲，坡比為1：1.6。下游壩坡為1：1.5，工程區(qū)位于嚴寒區(qū)，根據(jù)類似工程經(jīng)驗，確定該水庫現(xiàn)澆砼面板厚度為等厚30cm，砼強度等級為C25，抗?jié)B等級為W8，抗凍等級為F200。

（2）主壩整體式面板采用兩道止水；分離式面板之間采用大壩專用聚氨酯密封膏一道頂止水。詳見圖2。

3.2庫區(qū)水平防滲。

3.2.1土工膜類型選擇。

根據(jù)利用復(fù)合土工膜進行水庫防滲的使用情況，需要的復(fù)合土工膜量防滲面積大，造成復(fù)合土工膜的接縫長度非常長，而且會出現(xiàn)多塊復(fù)合土工膜在一處連接的情況，接縫施工難度較大，接縫處質(zhì)量要求較高。因此選用聚乙烯膜，提高土工膜的伸長率，保證復(fù)合土工膜防滲效果。結(jié)合全國生產(chǎn)的滌綸長纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜在實際使用過程中防滲效果較好，考慮到庫區(qū)粒徑大于80mm的含量較大，同時為了更能直觀的檢查膜上是否有大的孔洞，因此采用一布一膜加一布的模式，水庫成敗的關(guān)鍵就是在于土工膜的防滲效果。

3.2.2土工膜厚度選擇。

該水庫水庫復(fù)合土工膜防滲薄膜厚度根據(jù)所承受的水頭，通過頂破、刺破和穿透試驗結(jié)合新疆和國內(nèi)外已建設(shè)的工程經(jīng)驗進行確定復(fù)合土工膜的規(guī)格，為了降低工程造價，依據(jù)作用水頭的不同，本工程采用兩種規(guī)格不同的復(fù)合土工膜進行庫盤不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫盤采用300g/0.8mm/300g的復(fù)合土工膜防滲，其余部分庫盤采用300g/0.6mm/300g規(guī)格的復(fù)合土工膜防滲。

3.2.3土工膜保護設(shè)計。

根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）第5.2.條規(guī)定，復(fù)合土工膜上面設(shè)防護層、上墊層，在其下面設(shè)下墊層。本工程為攔河式全庫盤土工膜防滲，為了順利將上游柯柯亞水庫下泄導(dǎo)柯柯亞二庫，在原主河槽部位布置一條引洪渠，引洪渠過流能力采用大壩設(shè)計洪水標準。該部位土工膜保護是一個首先要解決的問題。引洪渠采用漿砌卵石防護的方案，自下而上分別為下墊層150mm厚天然砂礫料、復(fù)合土工膜、、無紡?fù)凉げ肌?0mm擠塑板、300mmC20細石混凝土砌筑卵石。

3.3土工膜與周邊建筑物的連接與錨固。

趾板與庫盤復(fù)合土工膜連接采用柔性連接，首先在趾板面上間隔20cm預(yù)埋螺栓，沿連接長度在土工膜上下各安裝1條厚三元乙丙橡膠墊片，再用鋼壓條通過螺栓將復(fù)合土工膜固定，詳見圖3。

4. 土工膜鋪設(shè)

4.1土工膜的鋪設(shè)。

復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用分段施工及流水作業(yè)的方法進行。焊接采用瑞士焊機，批批檢驗，嚴格控制焊接質(zhì)量。庫盤內(nèi)復(fù)合土工膜從下游向上游鋪設(shè)，上游復(fù)合土工膜的邊壓住下游土工膜的邊，力求平緊，松緊適度。施工時，庫區(qū)內(nèi)的雜草、灌木等均應(yīng)全部清除，并對庫盤進行平整，庫盤清理完畢后開始鋪設(shè)墊層，然后進行復(fù)合土工膜的鋪設(shè)。復(fù)合土工膜鋪設(shè)及焊接完成后，要及時填筑上墊層，庫盤復(fù)合土工膜上墊層采用進占法進行施工。

4.2土工膜的施工檢驗。

土工膜防滲的效果關(guān)鍵在工程全面的施工質(zhì)量，國內(nèi)外的實踐都說明這一點。復(fù)合土工膜的聯(lián)接部位是一個薄弱環(huán)節(jié)，不僅膜要焊牢，縫布要特別注意松緊適度，便于膜布同時受力。斜坡與水平鋪蓋的兩種膜連接處存在“丁”字接頭（可能產(chǎn)生“十”字接頭），更是薄弱環(huán)節(jié)，也是質(zhì)量檢查的重點，應(yīng)嚴格施工，加強質(zhì)檢。因此，根據(jù)土工膜焊接的經(jīng)驗，可以使復(fù)合土工膜焊縫事故率平均降到3個洞/萬m2以下，能夠滿足水庫正常運行要求。為了驗證復(fù)合土工膜是否能夠滿足高水頭壓力的考驗，施工時，必須對每批次復(fù)合土工膜進行穿透實驗，確保復(fù)合土工膜的質(zhì)量能滿足要求。

4.3接縫質(zhì)量檢查。

復(fù)合土工膜在鋪設(shè)完成后對接縫質(zhì)量進行檢測，為保證施工質(zhì)量及防滲效果，復(fù)合土工膜接縫質(zhì)量檢測采取逐條焊縫充氣檢漏方式。

5. 結(jié)語

工程已于2014年11月初投入使用。本論文旨在交流同類工程的設(shè)計經(jīng)驗，攔河式面板壩結(jié)合水庫庫盤土工膜水平防滲中已得到成功運用，防滲效果較為理想，柯柯亞二庫的建設(shè)過程中，土工膜的上保護層的設(shè)計缺乏實際經(jīng)驗，同時復(fù)合土工膜與周邊建筑物的連接方式及入庫洪水消能防沖還需進一步總結(jié)經(jīng)驗。

參考文獻

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[文章編號]1619-2737（2017）04-08-182

[作者簡介] 魏振榮（1968-），男，職稱：高級工程師，主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計。