二道溝水庫全庫盤防滲設(shè)計及施工分析

史錄兵

（新疆昌吉方匯水電設(shè)計有限公司，新疆 昌吉 831100）

水庫工程是水利工程的主要組成部分，對防洪、灌溉起到重要的作用。二道溝水庫總結(jié)了新疆平原水庫的建設(shè)經(jīng)驗，同時也參考了國內(nèi)其他地區(qū)的相關(guān)經(jīng)驗，嚴(yán)格按照《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）、《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）、《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 189-2013）規(guī)范執(zhí)行，在水庫設(shè)計過程中同時兼顧規(guī)劃、勘察、施工和運行管理的基本要求。本文對二道溝水庫的庫盤防滲進(jìn)行設(shè)計及施工分析。

1 工程概況

二道溝水庫位于呼圖壁縣城北部，庫區(qū)鄰近芳草湖六場及111團(tuán)，水庫主要任務(wù)為冬季存蓄中水（呼圖壁縣城及新興工業(yè)園區(qū)污水處理廠的中水），將水量調(diào)蓄至春夏季用于下游4.37萬畝的生態(tài)林灌溉。水庫總庫容580萬m3，最大壩高7 m。水庫為小（1）型水庫工程，工程等別Ⅳ等，主要建筑物級別4級，次要建筑及臨時建筑物級別5級。

水庫地處河流沖積平原下游，周邊地形開闊，多為農(nóng)田耕地及荒灘，周邊無低于庫區(qū)的鄰谷，不存在鄰谷滲漏問題。主要利用天然地形、洼地進(jìn)行蓄水，庫盤出露地層巖性主要為第四系低液限粉土、粘土及粉砂層，根據(jù)土工試驗，低液限粉土滲透系數(shù)平均值為4.8×10-4cm/s，屬中弱透水層，低液限粘土滲透系數(shù)平均值為3.6×10-5cm/s，屬弱透水層，粉砂層滲透系數(shù)為2.3×10-3cm/s，屬中等透水層。

根據(jù)水庫庫區(qū)分布地層結(jié)構(gòu)及地下水出露情況，庫區(qū)范圍內(nèi)地下水埋深較淺，水庫蓄水初期主要以垂直滲漏為主，當(dāng)?shù)叵滤灰陨贤馏w達(dá)到飽和后，庫水主要沿粉土及粉砂層以側(cè)向滲透為主。

1.1 水文氣象

二道溝水庫工程所在區(qū)域?qū)儆谥販貛Т箨懶愿珊禋夂?，多年平均氣?.8℃；多年平均降水量174.9 mm，多年平均蒸發(fā)量為2182.7 mm，多年平均風(fēng)速3.1 m/s，多年平均最大風(fēng)速20 m/s，均為偏西風(fēng)，最大凍土深度1.46 m。

二道溝水庫水源為工業(yè)園區(qū)污水，兩座污水處理廠合計處理污水規(guī)模將達(dá)到5.0萬m3/d。污水處理過程損耗率按照10%計，則中水可利用量為4.5萬m3/d；污水處理廠至二道溝水庫之間管道損失率按照5%計算，可得二道溝水庫日入庫水量為4.28萬m3，年入庫水量為1560.38萬m3，見表1。

表1 二道溝水庫中水量計算成果表 單位:萬m3

1.2 地質(zhì)情況

場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元上屬準(zhǔn)噶爾-北天山褶皺系（Ⅱ）、準(zhǔn)噶爾坳陷（Ⅱ2）中瑪納斯坳陷構(gòu)造單元中，處于北天山北麓、準(zhǔn)噶爾坳陷南緣的新生帶坳陷中。受新構(gòu)造運動的影響，區(qū)域范圍內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，但主要分布于庫區(qū)上游南部山區(qū)，其中距工區(qū)較近的區(qū)域性活動斷裂為吐谷魯斷裂，該斷裂位于庫區(qū)以南約70 km，對庫區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定影響不大。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015）（1/400萬），庫區(qū)地震動峰值加速度值為0.10 g，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度，見圖1。

圖1 工程場區(qū)地震動峰值加速度區(qū)劃圖

2 庫盤防滲方案設(shè)計

初步估算水庫滲漏量Q=7218.4 m3/d，蓄水期按180天計算，年滲漏量Q年=129.93萬m3，因此庫盤滲漏量較大，由于該水庫主要存蓄污水處理后的中水，為防止地下水遭到污染，本次設(shè)計對全庫盤進(jìn)行防滲處理[1]。

本次設(shè)計采用復(fù)合土工膜（200 g/m2/0.5 mmPE/200 g/m2）對水庫庫盤防滲，總鋪膜面積約183.0萬m2。

2.1 庫盤處理

（1）庫盤土工膜的鋪設(shè)應(yīng)對庫盤表層清理，首先采用大馬力機(jī)械對庫盤進(jìn)行耕翻，對庫區(qū)內(nèi)的較大草根、樹根、石子拾撿并清除。然后再用爬犁清除庫盤內(nèi)較小草根、樹根。

（2）推平庫底，不能出現(xiàn)庫底坑坑洼洼、高低不平的現(xiàn)象。

（3）庫盤局部地區(qū)高差較大，應(yīng)做削坡處理，處理后的邊坡不能大于1∶4，以利于覆蓋層的穩(wěn)定。

（4）鋪膜前需做碾壓處理，碾壓后使表層0.5 m深度范圍內(nèi)粉土層壓實系數(shù)不小于0.96。

2.2 庫盤鋪膜

（1）庫盤鋪膜采用復(fù)合土工膜200 g/m2/0.5 mmPE/200 g/m2，沿著垂直壩軸線的方向鋪設(shè)，膜寬6 m，膜搭接長度0.12 m，庫盤設(shè)橫向土工膜搭接槽，槽深50 cm，搭接方法采用焊接，土工膜指標(biāo)，見表2。

表2 PE復(fù)合土工膜物理力學(xué)性能指標(biāo)要求

（2）壩體相連的部分，在前壩腳阻滑體1.5 m處開挖土工膜埋設(shè)槽，埋設(shè)槽深50 cm，槽內(nèi)庫盤鋪膜與壩體復(fù)合土工膜相連，搭接方法采用焊接，見圖2。

圖2 壩體前壩腳大樣圖

（3）鋪膜前應(yīng)完成錨固槽的開挖并通過基礎(chǔ)錨固槽開挖的驗收?；A(chǔ)錨固槽的開挖尺寸斷面形式應(yīng)符合施工圖紙要求。

2.3 膜頂覆蓋層處理

為保護(hù)膜頂不被沖刷、日曬、劃刺，膜頂需設(shè)置保護(hù)層。保護(hù)層選用庫盤土，要求當(dāng)天鋪設(shè)，當(dāng)天覆蓋。覆蓋厚度選用0.5 m。

4 庫盤防滲施工

4.1 庫盤防滲施工處理

（1）兩岸臺地上紅柳、梭梭等植被較多，庫盤鋪膜前應(yīng)全部清除。初步考慮先采用大型拖拉機(jī)對庫區(qū)進(jìn)行犁地處理，犁地深度不小于30 cm。然后采用農(nóng)用耙地機(jī)進(jìn)行耙地處理，并配合人工將翻犁出的植被清理干凈。

（2）植物根系、石子等易扎破防滲膜的雜物清理干凈后，對鋪膜區(qū)的土體進(jìn)行分區(qū)推運，推土深度不小于50 cm，然后對原基面進(jìn)行平整夯實，要求夯土體壓實系數(shù)不小于0.96。

（3）應(yīng)盡量推平庫盤，并對墊層坡面布置6 m×50 m網(wǎng)格平整度測量，偏差不得超過設(shè)計鋪膜線1 cm。

（4）局部地區(qū)高差較大，應(yīng)做削坡處理，處理后的邊坡不能大于1∶4，以利于覆蓋層的穩(wěn)定，見圖3。

圖3 庫盤局部削坡整平坡大樣圖

4.2 庫盤鋪膜施工

庫盤防滲復(fù)合土工膜采用兩布一膜(200 g/m2/0.5 mmPE/200 g/m2)，其中土工布采用長絲紡粘針刺非織造土工布，其標(biāo)準(zhǔn)按《土工合成材料長絲紡粘刺非織造土工布》（GB/T 17639-2008）。庫盤鋪設(shè)土工膜采用布下、膜上方式鋪設(shè)，膜幅寬6 m，膜搭接寬度0.10 m，搭接方法采用焊接。極限鋪膜長度不能超過200 m。土工膜焊接采用熱楔型雙縫焊接機(jī)，為保證焊接質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)大氣溫度，風(fēng)速變化，調(diào)節(jié)焊接溫度與行走速度。因此，每天早、晚與中午應(yīng)通過試驗調(diào)置不同的溫度與速度。如采用聚氯乙烯土工膜，可采用粘接法，要求粘貼牢固、均勻、可靠，拼接前應(yīng)將拼接帶部位擦拭干凈，以保證接縫密合質(zhì)量[2]。

土工膜的局部補(bǔ)漏，采用膠粘法，粘結(jié)膠應(yīng)不溶解于水，粘接前應(yīng)清潔粘接部位，邊涂膠，邊貼合，并用砂袋慢慢拖壓，使接縫貼合牢固。粘接后，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，若發(fā)現(xiàn)漏膠部位，應(yīng)立即補(bǔ)膠。

鋪設(shè)時務(wù)必使膜與坡腳妥貼，施工時發(fā)現(xiàn)損傷，應(yīng)及時修補(bǔ)，密切注意防火，焊接時采用充氣法進(jìn)行檢測，充氣壓力不小于0.05 MPa，氣帶隆起時間不小于10 min。

焊接、膠接質(zhì)量應(yīng)通過抽樣作拉伸試驗，拼接強(qiáng)度要求不低于母材強(qiáng)度的80%，抽樣部位與數(shù)量根據(jù)具體情況決定。選擇的膜料質(zhì)量必須復(fù)核相關(guān)規(guī)范要求，嚴(yán)禁使用廢料及回收料。

4.3 膜上覆土回填

土工膜鋪設(shè)施工過程中及施工后應(yīng)注意對膜的保護(hù)，避免受損。施工單位應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督檢查，同時應(yīng)加強(qiáng)施工人員的質(zhì)量保護(hù)意識，施工期間嚴(yán)禁帶跟鞋類上膜、吸煙、使用火器，不得隨意損傷土工膜。

為保護(hù)膜不被沖刷、日曬、劃刺，膜頂需設(shè)置保護(hù)層。要求膜上鋪0.5 m推運土回填。鋪膜應(yīng)按基面處理一幅、鋪設(shè)一幅、焊接一幅、覆土一幅的流水作業(yè)方式進(jìn)行施工。膜上回填時需向一側(cè)鋪土，把膜下氣體趕出，覆土要求當(dāng)天鋪設(shè)，當(dāng)天覆蓋。本次設(shè)計庫盤與岸坡復(fù)合土工膜的連接按常規(guī)方式在前坡腳焊接即可[3]。

5 結(jié)語

水庫設(shè)計過程中，針對于水庫規(guī)模、功能及要求等，選擇合適的防滲處理方式，不僅經(jīng)濟(jì)合理、方便施工而且能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果。此外，在工程設(shè)計中還應(yīng)加強(qiáng)前期地質(zhì)勘測，為設(shè)計提供足夠的技術(shù)支撐，選擇合適的施工方法，提高施工質(zhì)量。