不良地基上人工湖防滲方案分析
——以陜西華山清心溫泉酒店人工湖為例

文/李智娟、宋濤 陜西地建土地綜合開發(fā)有限責(zé)任公司 陜西西安 710075

1、工程概況

陜西華山清心溫泉酒店位于華山景區(qū)G310國道寶蓮燈轉(zhuǎn)盤西北方向100m處，占地面積13萬㎡。其中人工湖水景面積2.9萬㎡，湖底設(shè)計高程為338.2m，湖心處設(shè)計水深1.5m，北岸緊鄰酒店主樓，南岸距G310國道約20m。人工湖周邊淡水資源相對緊張，人工湖補(bǔ)充水源為景區(qū)山泉水和地下井水。因此，為了最大限度的減少人工湖對周邊景區(qū)和建筑物的影響，同時，為了節(jié)約水資源，人工湖必須采取可靠措施減少湖水滲漏。

2、人工湖湖區(qū)及周邊地質(zhì)條件分析

場地南高北低，地面標(biāo)高介于363.56～37 4.44m之間，最大相對高差10.88m，地貌單元屬山前沖洪積扇，場地地層由第四紀(jì)全新世人工填土、沖洪積黃土狀土、粉砂、碎石土組成[1]。按層分述如下：

①雜填土Q4ml：雜色、褐黃色，土質(zhì)不均，主要由碎石土及建筑垃圾組成，稍密～中密。本層厚度為1.40～10.20m。

②雜填土Q4al+pl：褐黃色，礦物成分以石英、長石為主，暗色礦物質(zhì)及云母次之，含卵礫石顆粒，局部夾粉質(zhì)黏土透鏡體，級配差，稍濕，稍密～中密，本層厚度1.20～4.40m。

②-l黃土狀土Q4al+pl：褐黃色，硬塑，土質(zhì)不均，含少量碎石，局部夾薄層砂土及碎石層，具有針狀孔隙，含有鈣質(zhì)薄膜，具中等～嚴(yán)重濕陷性和自重濕陷性，屬中壓縮性土，本層厚度為1.00～3.70m。

③卵石Q4al+pl：灰黃色，母巖成分以微風(fēng)化的花崗巖、石英巖為主，磨圓良好，級配良好，卵石最大粒徑40mm，一般粒徑15～20mm，夾漂石及塊石，以砂類土填充，稍濕，密實，本層厚度12.00～18.00m。

③-l粉砂Q4al+pl：褐黃色，礦物成分以石英、長石為主，暗色礦物及云母次之。級配差。稍濕，稍密～中密。本層以透鏡體形式存在于③卵石層中，厚度0.80～2.30m。

勘探深度范圍內(nèi)未見地下水。人工湖湖底典型工程地質(zhì)剖面圖如圖1。

由湖區(qū)及周邊地質(zhì)條件分析可知，場地地層且土質(zhì)不均，雜填土、碎石、卵石較多，滲透性能很好，防滲效果很差，不能作為防滲層。因此必須對人工湖做防滲處理。

3、人工湖防滲方案優(yōu)選

3.1 常用防滲方案簡介

人工湖防滲處理常用的方法有以下三種：

（1）黏土或灰土墊層：在湖底夯實一定厚度黏土或者灰土，此方法適用于湖底基土條件好，土質(zhì)級配良好，滲透系數(shù)較小的湖底。

（2）鋪設(shè)土工合成材料（柔性方案）[2]：當(dāng)湖底基土滲透系數(shù)較大，可在湖底鋪設(shè)HDPE土工膜或者膨潤土防水毯。柔性方案施工速度快、耐老化、防身效果好、抗剪能力強(qiáng)，被廣泛運(yùn)用于環(huán)保、市政、水利、園林、水產(chǎn)養(yǎng)殖等各個領(lǐng)域。

（3）混凝土鋪蓋（剛性方案）：防滲效果好、耐久性強(qiáng)、防滲效果好、剛度大、允許湖底水流速度大，同時，由于混凝土可塑性好，施工工藝成熟，用于作業(yè)面狹窄、不規(guī)則地方，可大大減少工期和作業(yè)難度[3]。

3.2 方案選擇

由于本工程地基條件差，不建議選用黏土或者灰土墊層方案，可在柔性方案和剛性方案中比選?？紤]到造價因素，排除了混凝土鋪蓋方案。在柔性方案中，土工膜防滲效果好，施工簡便，造價相對適中，后期運(yùn)營維護(hù)較為方便，技術(shù)相對成熟，再加上酒店人工湖地基條件差，水資源相對較為緊張，因此，本工程擬選用土工膜方案[4]。

4、防滲施工工藝

4.1 土方開挖與回填[5]

土石方開挖以機(jī)械為主，清基時要做好基礎(chǔ)面平整及夯實工作，開挖砂礫石可用作基礎(chǔ)夯實。湖底設(shè)計高程為338.2m，土方開挖深度為設(shè)計湖底高程往下3m之內(nèi)。開挖出的生活垃圾必須換填，建筑垃圾和卵石粒徑大于100mm的，要清理掉，已經(jīng)挖開的基坑,就近采用砂卵石、土方進(jìn)行分層碾壓填筑，基礎(chǔ)夯實密實度為不小于0.85。

4.2 防滲結(jié)構(gòu)層施工方案

防滲層采用的結(jié)構(gòu)形式，按照自下而上的次序：

（1）在基礎(chǔ)上鋪設(shè)15cm的砂礫石反濾料,砂礫要求顆粒尺寸在5-40mm之間，其中25--40mm含量不少于50%,砂礫石夯實相對密度不小于0.6；

（2）在砂礫石反濾料上部填筑30cm的粘土，既作為防滲體，又是復(fù)合土工膜的著床體，填筑碾壓密實不小于0.95，表面平整，無塄坎、無錯臺、無坑洼，施工期間如果遇雨水浸泡，天晴后應(yīng)該進(jìn)行復(fù)碾；

（3）鋪設(shè)兩布一膜（200g/0.5mm/200g），要保證連接牢固，密封可靠，嚴(yán)禁未經(jīng)上部土體覆蓋碾壓前雨水浸泡；

（4）在復(fù)合土工膜上部鋪設(shè)30cm的粘土，采用自行式碾具自重行走靜壓，嚴(yán)禁使用振動模式，加厚的填土，可以形成土料運(yùn)輸車輛的行走道路褥墊，填筑碾壓密實度不小于0.85，保證土工膜上部施工不被破壞;

（5）最上層，填筑20cm的級配砂卵石，要求粒徑尺寸在4.75-90mm之間，該層主要保證蓄水后湖面蕩舟、風(fēng)吹湖面起漣漪時湖水保持清澈而不致變混。

5、土工膜施工要求

土工膜是人工湖最主要的防滲層，因此必須保證土工膜上下部保護(hù)層的施工質(zhì)量和土工膜的鋪設(shè)質(zhì)量[6]。

5.1 土工膜下部保護(hù)層施工

土方按照土方開挖工藝開挖后，首先撿除磚石、瓦塊及硬質(zhì)雜物和有機(jī)質(zhì)植物后使用旋耕機(jī)旋第一遍，其次采用推土機(jī)整平河床底,旋耕機(jī)旋第二遍，再次用平地機(jī)平人工撿拾后旋第三遍，最后用平地機(jī)平整，平整度誤差≤20mm，碾壓密實度基礎(chǔ)密實度不小于0.85，土工膜下層粘土分層碾壓密實度不小于0.95，土工膜上層粘土分層碾壓密度不小于0.85。

5.2 土工膜鋪設(shè)

復(fù)合土工膜的鋪設(shè)為了施工方便，保證拼接質(zhì)量，復(fù)合土工膜應(yīng)盡量采用寬幅，減少現(xiàn)場拼接量.駁岸鋪設(shè)采用自上而下（復(fù)合土工膜長幅平行于駁岸線）鋪設(shè)，水平方向上由坡腳向外端鋪設(shè)。

土工膜鋪設(shè)時，按先邊坡，后湖底的順序分區(qū)分塊的進(jìn)行人工鋪設(shè)。膜應(yīng)適當(dāng)放松，應(yīng)預(yù)留3%～5%的富余度，做成突起的波浪形松弛方式，以適應(yīng)氣溫變化及基礎(chǔ)的沉陷，并避免人為硬折合損傷。為保證施工方便和拼接質(zhì)量，復(fù)合土工膜應(yīng)盡量采用寬幅，減少現(xiàn)場拼接量，根據(jù)需要在單位內(nèi)裁剪。

5.3 土工膜上部保護(hù)層施工

在復(fù)合土工膜鋪設(shè)及焊接試驗合格后，應(yīng)及時鋪設(shè)保護(hù)層，保護(hù)層的鋪設(shè)速度應(yīng)與鋪膜的速度相匹配，保護(hù)層鋪設(shè)過程中不得破壞已鋪設(shè)完工的復(fù)合土工膜。

保護(hù)層施工工作面不宜上重型機(jī)械和車輛，宜鋪放木板用手推車，搬運(yùn)土方材料，推平后人工壓實。為更好的保護(hù)復(fù)合土工膜不受機(jī)械或其他人為因素而破壞，結(jié)合實際情況，故膜上300mm厚粘土壓實采用平板振動器進(jìn)行分層夯實，夯實密實度不小于0.85。

最上層填筑20cm的級配砂卵石，大噸位運(yùn)輸車輛應(yīng)在場外卸載，小型推土機(jī)配合平地機(jī)攤鋪、整平，按照碾壓試驗確定的施工參數(shù)進(jìn)行碾壓，碾壓機(jī)械嚴(yán)禁使用振動模式，應(yīng)設(shè)專人指揮引導(dǎo)，錯轍行駛，嚴(yán)禁車輛覆轍行駛。

6、工程運(yùn)行效果

陜西華山清心溫泉酒店人工湖工程于2017年11月初開工，11月底竣工，現(xiàn)已正常運(yùn)行4個月，各項指標(biāo)、參數(shù)仍在設(shè)計要求范圍內(nèi)，整體達(dá)到了預(yù)計要求，運(yùn)行狀況良好，對整個酒店的觀光效果、旅游檔次起到了積極地促進(jìn)作用。

此工程防滲方案表明：在滲透性大、土質(zhì)不均的不良地基基礎(chǔ)，采用土工膜防滲可以有效減少人工湖滲漏，達(dá)到防滲效果。且土工膜施工簡單、工期短、造價低、便于后期運(yùn)營管理，為類似工程施工提供了借鑒。