大體積調(diào)蓄水池土工膜防滲技術(shù)應(yīng)用

牛 飛

（莊浪縣水務(wù)局，甘肅 莊浪744699）

1 項目實施背景

莊浪縣中部山區(qū)人飲水工程始建于2001年國家實施農(nóng)村人畜飲水解困的初期，全工程包括水源工程、供水工程和附屬工程三部分，水源為關(guān)山腹地的魚兒咀水源，在各集中水眼處建截水墻將基巖孔隙裂隙水通過引水管道集蓄到500m3清水池，然后經(jīng)過凈化處理后進入供水管網(wǎng)系統(tǒng)自壓供水入戶。該工程建成投入運行以來，基本上解決了南坪、韓店、永寧和鄭河等4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)14個村3039戶1.4萬余人的吃水問題。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，群眾生活水平的提高，生活需水量不斷增加，加之每年10月至次年3月枯水期期間，特別是遇到大旱或連續(xù)干旱年份，甚至出現(xiàn)河道來水枯竭和斷流現(xiàn)象，引起泉水干涸、水眼位移或者水位降低而致使水源來水量大幅度減少，造成枯水期供水量不足，季節(jié)性缺水現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，給受水區(qū)內(nèi)的群眾生產(chǎn)、生活帶來了嚴(yán)重影響；加之該工程建成運行將近二十年了，現(xiàn)狀水源地截水墻部分損壞、引水管道老化、管網(wǎng)滲漏嚴(yán)重，加劇了枯水期供水不穩(wěn)定的問題。

2 工程技術(shù)思路

為切實解決南坪等4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)14個村1.4萬人的吃水季節(jié)性缺水等供水不穩(wěn)定的問題，2015年年初對該工程多次進行實地踏勘后提出對原魚兒咀水源進行維修、鞏固。水源工程由兩部分構(gòu)成，一部分利用現(xiàn)狀9處截水墻截取11處基巖孔隙水，引水至已建500m3集水池；另一部分利用已建截水墻截取地表徑流水，鋪設(shè)引水管道引水至魚兒咀溝溝口左岸Ⅱ級扇形、階梯狀階地，在該處利用自然地形修建3座大體積調(diào)蓄水池進行蓄水調(diào)節(jié)，池內(nèi)安裝潛水泵，鋪設(shè)上水管線提水至已建許灣蓄水池，經(jīng)新增水處理設(shè)施凈化處理后從許灣蓄水池增設(shè)一條配水管道，配水至牡丹咀新建蓄水池， 從許灣蓄水池和牡丹咀新建蓄水池各自引出配水支管道通過重力流自壓配水至各供水村。

3 工程設(shè)計

中部山區(qū)人飲鞏固提升工程分為水源、取水和輸水工程3部分。①水源工程：維修截水墻9處。②取水工程：鋪設(shè)引水管道850m（其中無縫鋼管100m、PE管750m）；新建碾壓均質(zhì)土壩型調(diào)蓄水池3座，采用復(fù)合土工膜防滲，壩體內(nèi)邊坡為1：2.5，外邊坡為1：2.0，池頂設(shè)計寬度取4.0m。在每兩座池間設(shè)連通管，各池池底最低處設(shè)放空管； 迎水坡設(shè)下庫踏步；建閘閥井6座，管理所1處。③輸水工程：調(diào)蓄池內(nèi)安裝200QJ（R）50-39型臥式潛水泵，鋪設(shè)上水管道3656m，配套S11-20 KVA變壓器。整個項目的主體工程是3座大體積調(diào)蓄水池，確保工程建成后安全運行的質(zhì)量控制點是調(diào)蓄水池的防滲處理。

大體積調(diào)蓄水池均位于魚兒咀溝左岸Ⅱ級扇形、階梯狀階地，階地寬60～160m，長640m。左岸邊坡為砂礫質(zhì)天然邊坡，坡高4.0～6.5m，天然坡比1：0.75～1：1，多數(shù)地段為直立陡坎，天然邊坡穩(wěn)定。階面標(biāo)高2120～2126m，左岸2級階地后緣白堊系泥巖出露，巖基邊坡穩(wěn)定。右岸為階地條田依次分布，邊坡穩(wěn)定。

壩基出露地層由2層組成：第（1）層為第四系全新統(tǒng)沖洪積、坡積黃土狀粉土，厚度1.5～3.5m；呈褐黃色。干密度1.35～1.45g/cm3，具有濕陷性，地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值90kpa；第（2）層為第四系全新統(tǒng)沖洪積、砂礫石層，呈褐淡紅色，厚度4.5～6.5m，天然狀況下為中密實狀，干密度1.86～1.92g/cm3，無濕陷性，地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值350kpa。壩肩、壩基滲透系數(shù)為 1.84×10-3～4.92×10-3cm/s， 屬于中強透水體。

根據(jù)原地形及縱坡比確定3座調(diào)蓄水池整體呈串珠狀布置。1#調(diào)蓄水池容積為1.7萬m3，2#調(diào)蓄水池容積為4.91萬m3，3#調(diào)蓄水池容積為3.13萬m3，3座調(diào)蓄水池總?cè)莘e為9.74萬m3。

1#調(diào)蓄水池周長427m，長約145m，寬約24m，最小壩高3.68m，最小水深2.68m，最大壩高4.4m，最大水深3.4m，相應(yīng)正常蓄水位為2131.7m，壩頂高程為 2132.7m，容積1.7萬m3。

2#調(diào)蓄水池周長434m，長約94m，寬約67m，最大壩高6.86 m，最大水深5.86 m，相應(yīng)正常蓄水位2131.7m，壩頂高程2132.7m，容積4.91萬m3。

3#調(diào)蓄水池周邊全長452m，長約80m，寬約50m，最大池高17.5m，最大水深4.53m，相應(yīng)正常蓄水位2119.7m，池頂高程2120.7m，容積3.13萬m3。池型均采用黃土均質(zhì)碾壓。

在兩池間設(shè)連通管，池底最低處設(shè)放空管，3#調(diào)蓄池內(nèi)安裝臥式潛水泵，通過閥門井內(nèi)蝶閥控制；迎水坡設(shè)下庫踏步。

4 調(diào)蓄水池防滲處理

1＃、2＃、3#調(diào)蓄池壩體經(jīng)分層碾壓粉質(zhì)黏土形成，基礎(chǔ)置于砂礫石層上，軟基段換填處理。擬定迎水坡坡比 1∶2.5，背水坡坡比 1∶2.0，大壩壩坡從外至內(nèi)分為4層：第①層為6cm厚C20砼預(yù)制板，第②層為3cm厚M10水泥砂漿，第③層為0.4mm厚土工膜，第④層為粘土壩體。池底開挖至設(shè)計標(biāo)高后，再將基底原狀土翻夯深1000 mm，翻夯至設(shè)計壓實度后再進行池底防滲處理，防滲處理從上至下分為4層：第①層為6cm厚C20砼預(yù)制板，第②層為3cm厚M10水泥砂漿，第③層為20cm厚中粗砂墊層，第④層為0.4mm厚土工膜。

本工程3座大體積調(diào)蓄水池池壁、池底防滲處理的關(guān)鍵是采取土工膜防滲，設(shè)計采用FN2/PE-20-400-0.6型高規(guī)格復(fù)合土工膜，兩布一膜，布為長絲紡織針刺非織造土工布。從遮光、抗紫外線及抑制植物生長等方面考慮，膜體顏色選黑色，膜厚0.4mm，單位面積質(zhì)量1152g/㎡，斷裂強度不小于20KN/m，CBR頂破強力不小于4.5KN，撕破強力不小于0.7N。

在蓄水池池壁碾壓完成后經(jīng)多方論證，確定本工程采用FN2/PE-14-400-0.4型高規(guī)格復(fù)合土工膜，為兩布一膜，布為長絲紡織針刺非織造土工布。從遮光、抗紫外線及抑制植物生長等方面考慮，膜體顏色選黑色，膜厚0.4 mm，單位面積質(zhì)量800 g/m2，斷裂強度不小于14.0KN/m，CBR頂破強力不小于2.5KN，撕破強力不小于0.48N。

施工技術(shù)要求： （1）膜下一切雜物須清掃干凈；（2）將鋪設(shè)區(qū)按土工膜幅寬分塊標(biāo)記于砂漿層表面，按照標(biāo)記位置鋪設(shè)并填寫質(zhì)量檢查記錄表；（3）避開當(dāng)?shù)禺?dāng)時太陽紫外線強烈的13.00～16.00時段或大風(fēng)、下雨等天氣條件鋪設(shè)；（4）嚴(yán)禁作業(yè)人員穿硬底鞋或者帶釘鞋，鋪設(shè)時作業(yè)區(qū)內(nèi)禁止吸煙，同時注意防火。禁止將硬物放置于土工膜上；（5）土工膜與膜下砂漿層要求壓平貼緊并留一些松弛度；（6）庫坡土工膜的鋪設(shè)高度，要求高于最高水位以上且超高值不小于0.5m；（7）坡頂以上土工膜要在覆蓋后壓緊并整齊卷好；（8）為防止大風(fēng)，在鋪設(shè)時所有土工膜要用砂袋或其他軟性重物壓住至膜上水泥砂漿保護層完成施工，當(dāng)天鋪設(shè)的土工膜要在當(dāng)天全部完成拼接。

現(xiàn)場拼接技術(shù)規(guī)定：（1）土工膜的接頭施工前要先進行工藝試驗；（2）焊接形式最好采取雙焊縫搭接；（3）主要焊接工具要選用自動調(diào)溫（調(diào)速）電熱鍥式雙道塑料熱合機和熱壓擠壓焊接機，輔助焊接工具選用塑料熱風(fēng)焊槍（用于局部修補）。

現(xiàn)場拼接步驟：（1）首先拿干凈紗布擦凈焊縫大接線處，達到無水、無塵、無垢，土工膜要平行對正，搭接長度大于100mm；（2）根據(jù)現(xiàn)場天氣條件，將焊接設(shè)備調(diào)節(jié)到最佳工作狀況；（3）在調(diào)節(jié)好的工作狀況下，接著進行小樣焊接試驗，試焊接長1米以上的PE土工膜樣品；（4）采取現(xiàn)場撕拉檢驗試樣，焊縫無破壞、母材未撕裂便合格；（5）現(xiàn)場試驗合格后再用已熱合機逐副進行焊接；（6）要根據(jù)作業(yè)區(qū)氣溫和材料性能，隨時調(diào)控焊機工作狀況，焊機工作溫度宜控制在180-200℃之間；（7）PE 土工膜焊縫處不允許出現(xiàn)虛焊、漏焊或超量焊，若出現(xiàn)必須割開焊縫，再用熱熔機對該部位用大于破損直徑的母材補焊；（8）焊縫雙縫寬度宜采用2×10mm；（9）橫向焊縫間錯位長度要求不小于 500mm；（10）T字形接頭要采取母材補300mm×300mm的疤，并將疤角修圓。

5 工程建設(shè)及效益

該工程于2018年6月底開工建設(shè)，2019年9月底調(diào)蓄水池開始蓄水運行。經(jīng)測算該工程日補充供水量可達780m3，年補充供水量將近29萬m3，運行后解決了韓店、永寧、鄭河、南坪4個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），14個村，2985戶1.4萬人的供水不穩(wěn)定、季節(jié)性缺水的問題。

6 結(jié)語

該工程調(diào)蓄水池采用土工膜防滲為全市農(nóng)村供水工程中首次應(yīng)用，通過本工程的實施，參與工程建設(shè)的水利技術(shù)人員均已經(jīng)全面掌握了土工膜的鋪設(shè)、檢測及應(yīng)用技術(shù)，實踐證明采用土工膜防滲效果好、使用壽命長，經(jīng)濟效益也十分顯著，一是與常規(guī)采用砼及鋼筋砼防滲相比較，采用土工膜造價低、節(jié)省工程建設(shè)資金；二是兩者相比較，采用土工膜施工方便、簡捷、工期短；三是土工膜具有較強的耐酸堿、抗老化、抗紫外線的能力，能適應(yīng)各種水環(huán)境而且經(jīng)久耐用。為今后在全縣、全市水利工程建設(shè)渠道、水庫、蓄水池及其他水工建筑物中大幅度推廣采用土工膜防滲提供了成功的經(jīng)驗。