王 婕 管愛(ài)民

(遼寧省建平縣水利局 遼寧建平 122400)

1 南洼水庫(kù)工程概況

南洼水庫(kù)位于建平縣沙海鎮(zhèn)南洼村的老哈河支流天義小河的南支流上，距建平縣城25km。

南洼水庫(kù)壩型為均質(zhì)土壩，壩長(zhǎng)150m，壩頂寬3m，最大壩高14.7m。上游坡為1∶3.0，下游坡為1∶2，上游壩坡采用30cm干砌石護(hù)坡，下游壩坡為草皮護(hù)坡。

水庫(kù)始建于1958年，該水庫(kù)是座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的小 (1)型水庫(kù)。水庫(kù)下游11.6km是寧城縣城，水庫(kù)安全隱患直接威脅著下游2個(gè)村、0.63萬(wàn)畝土地及0.96萬(wàn)人的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 滲透原因分析

大壩基本上從平地筑起，壩基未做很好處理，沒(méi)挖到不透水層。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察及調(diào)查結(jié)果:壩基為第四松散層中的角礫、圓礫及砂局部夾黏土、圓礫層及碎石黏性土均為透水層。壩基未進(jìn)行任何防滲處理。為此壩基滲水是必然的。此外，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)背水側(cè)地表有坑塘積水現(xiàn)象，部分壩段背水側(cè)已被砂袋大面積壓重。

3 工程等別及設(shè)計(jì)資料

按《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—94)及《水利水電等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 (SL 252—2000)的規(guī)定，水庫(kù)工程等別為Ⅳ等，主要建筑物的級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物的級(jí)別為5級(jí)。主要建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)按P=3.33%洪水設(shè)計(jì)，P=0.33%洪水校核。

4 壩基滲流分析計(jì)算

根據(jù)南洼水庫(kù)壩基地質(zhì)情況及此工程實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)只計(jì)算臨水側(cè)設(shè)計(jì)水位，背水坡無(wú)水情況。壩基滲透臨界水力坡降及平均水力坡降計(jì)算，按照《中小型水利水電工程地質(zhì)》，計(jì)算壩基土的臨界水力坡降，選取最不利的斷面0+080進(jìn)行滲透穩(wěn)定計(jì)算。計(jì)算成果為:正常高水位時(shí)滲透坡降為0.19，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲透坡降為0.26，校核洪水位時(shí)滲透坡降為0.32，而允許滲流坡降為0.15～0.25。

從計(jì)算結(jié)果可以看出:在設(shè)計(jì)洪水和校核洪水時(shí)，計(jì)算的滲透坡降均大于允許的滲透坡降，不滿足滲透穩(wěn)定要求，需采取防滲加固措施，確保大壩安全穩(wěn)定。

5 壩基防滲加固方案

目前，在國(guó)內(nèi)壩基防滲處理的方法主要有垂直鋪塑法、黏土截水槽法、高噴灌漿法、混凝土防滲墻法及水平鋪蓋法。具體選擇處理方案需考慮工程的實(shí)際情況，分析各方案的施工條件、投資和防滲可靠性，從中選出最優(yōu)方案。

南洼水庫(kù)已運(yùn)行50多年，雖然庫(kù)區(qū)內(nèi)淤積層比較厚，但滲漏依然很嚴(yán)重。這說(shuō)明壩基仍存在滲透通道，采用水平鋪蓋防滲不一定能達(dá)到預(yù)期效果，況且壩體較長(zhǎng)，水平鋪蓋工程量較大，投資較多，不宜采用。黏土截水槽一般適用于新建工程，不適用于基礎(chǔ)加固處理?；炷练罎B墻包括槽孔開(kāi)挖和混凝土澆筑兩大工序:一般地，造孔施工采用泥漿固壁、沖擊鉆造孔抽筒出渣的方法;混凝土澆筑采用直升導(dǎo)管法在泥漿下澆筑，此方案施工費(fèi)用高，不宜采用。

復(fù)合土工膜垂直鋪塑法具有施工工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、成本低、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)水利防滲工程中得到了廣泛應(yīng)用，形成了比較成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。因此，借鑒以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合南洼水庫(kù)壩基防滲工程的實(shí)際情況 (現(xiàn)場(chǎng)條件、施工技術(shù)、投資及工期要求)及地質(zhì)勘測(cè)的成果，本工程壩基防滲措施采用復(fù)合土工膜垂直鋪塑。

6 復(fù)合土工膜技術(shù)指標(biāo)及結(jié)構(gòu)布置

6.1 復(fù)合土工膜的性能指標(biāo)

復(fù)合土工膜是一種土工合成材料，是采用聚乙烯或聚氯乙烯和土工布熱合而成的材料，具有抗拉、抗頂破、抗撕、強(qiáng)度高、延伸性能好、變形模量大、耐老化、使用期長(zhǎng)等特點(diǎn)，具有較好的防滲效果。大量工程實(shí)踐證明，復(fù)合土工膜有很好的不透水性和適應(yīng)變形的能力，能承受不同的施工條件和工作應(yīng)力，處于水下、土中的土工膜的耐久性更為突出，土工膜具有十分突出的防滲性能，因此借鑒以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合南洼水庫(kù)壩基防滲工程的實(shí)際情況和防滲結(jié)構(gòu)形式，土工膜技術(shù)性能指標(biāo)滿足下列各項(xiàng)的要求:

(1)物理性能:單位面積重量大于430g/m2;厚度 (與法向壓力關(guān)系):0.5mm。

(2)水力學(xué)性質(zhì):垂直滲透系數(shù)不大于10－16cm/s。

(3)力學(xué)性能:拉伸強(qiáng)度不小于14MPa;斷裂伸長(zhǎng)率不大于450%;斷裂強(qiáng)度80Pa。

(4)外觀要求:土工膜不允許有針眼、疵點(diǎn)和厚度不均勻。

中國(guó)古代“四大美女”，有著沉魚(yú)落雁之容，閉月羞花之貌，是不容置疑的客觀事實(shí)。但她們的美麗之所以能流傳后世，更重要的是，她們身上承載著不同尋常、不可復(fù)制的人生故事。

(5)運(yùn)輸及儲(chǔ)存:若采用折疊運(yùn)輸土工膜，不得使用帶釘子的木箱，以防途中運(yùn)輸受損;若采用卷材運(yùn)輸，應(yīng)注意防止在裝卸過(guò)程中造成卷材表面損害。

復(fù)合土工膜貨包必須貼有標(biāo)簽，標(biāo)有該膜的制造廠家名稱、制造號(hào)、類型、厚度、尺寸及重量，并附有專門的裝卸和使用說(shuō)明書(shū)。

復(fù)合土工膜運(yùn)輸過(guò)程中和運(yùn)抵工地后妥善保管，避免日曬，防止黏結(jié)成塊，并應(yīng)將其儲(chǔ)存在不受損壞和方便取用的地方，盡量減少裝卸次數(shù)。

6.2 復(fù)合土工膜的結(jié)構(gòu)布置

土工膜厚度很薄，容易遭破壞，為了有效保護(hù)和提高其在坡面上的穩(wěn)定性，減小工程在施工過(guò)程中，可能對(duì)復(fù)合土工膜產(chǎn)生的破壞，應(yīng)嚴(yán)格按如圖1所示的結(jié)構(gòu)形式鋪設(shè)。防滲結(jié)構(gòu)的組成包括:①防護(hù)層;②上墊層;③土工膜;④下墊層。垂直段回填黏土，水平段的防護(hù)層是最外層的30cm厚干砌石;上墊層即為過(guò)渡層，是干砌石下15cm厚的透水良好的砂礫料;膜兩側(cè)各設(shè)10cm厚細(xì)砂保護(hù)層。

6.3 復(fù)合土工膜鋪設(shè)

南洼水庫(kù)防滲工程施工工序?yàn)?測(cè)量放樣→土方開(kāi)挖→基面平整壓實(shí)→土工膜鋪設(shè)→回填夯實(shí)→保護(hù)層填筑。

6.3.1 復(fù)合土工膜拼接

(1)土工膜拼接方式槽內(nèi)采取搭接 (搭接寬度不小于1.0m)，槽外采用黏結(jié)或焊接 (接縫時(shí)搭接寬度不小于10cm)。土工膜兩側(cè)應(yīng)回填中細(xì)砂過(guò)渡層，避免防滲膜被混合砂礫料等尖角物頂破。

(2)土工膜接頭施工前應(yīng)先做工藝試驗(yàn)，并做接頭的抗拉強(qiáng)度、延伸率、滲透性及施工工藝等試驗(yàn)，若采用黏結(jié)方式，還須進(jìn)行黏結(jié)劑比較。

圖1 南洼水庫(kù)主壩壩基防滲結(jié)構(gòu)圖

(3)拼接前必須對(duì)黏結(jié)面進(jìn)行清掃，黏結(jié)面上不得有油污、灰塵。陰雨天應(yīng)在雨棚下作業(yè)，以保持黏結(jié)面干燥。

(4)土工膜的接頭應(yīng)確保其具有可靠的防滲效果。在涂膠時(shí)，必須使其均勻布滿黏結(jié)面，不過(guò)厚，不漏涂。在黏結(jié)過(guò)程中和黏結(jié)后2h內(nèi)，黏結(jié)面不得承受任何壓力，嚴(yán)禁黏結(jié)后發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。土工膜黏結(jié)后強(qiáng)度不低于母材的80%。

(5)土工膜應(yīng)剪裁整齊保證足夠的黏結(jié)寬度。當(dāng)施工中出現(xiàn)脫空、收縮起皺及扭曲鼓包等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將其剔除后重新進(jìn)行黏結(jié)。

(6)在施工過(guò)程中，若氣溫低于0℃時(shí)，必須對(duì)黏結(jié)劑和黏結(jié)面進(jìn)行加熱處理以保證黏結(jié)質(zhì)量。黏結(jié)強(qiáng)度必須符合施工圖紙要求。

(7)土工膜黏結(jié)好后，必須妥善保護(hù)，避免陽(yáng)光直曬，以免受損。

(8)拼接方式采用接縫焊接。施焊前，先將土工膜接縫的搭接面擦拭干凈，焊機(jī)預(yù)熱5min左右開(kāi)始焊接，將焊機(jī)插入上下兩片膜之間，向后退方向施焊，同時(shí)用壓輥重壓已焊部位，焊接速度為0.8～1.0m/min，兩幅土工膜的搭接寬度大于10cm。

6.3.2 復(fù)合土工膜鋪設(shè)及保護(hù)層填筑

土工膜鋪設(shè)按10m2為一個(gè)單元計(jì)，其長(zhǎng)幅方向與河床方向平行，采用人工滾放的方法鋪設(shè)。鋪設(shè)方向由下向上呈波浪狀依次鋪設(shè)，鋪設(shè)時(shí)不宜過(guò)緊，留有余量，并從一邊折起50cm，第一卷隨后搭接上，以利于黏接及焊機(jī)行走。使土工膜伸縮均勻。并應(yīng)與地面密貼，不留空隙。

靠土工膜10cm厚的保護(hù)層土料一定要過(guò)篩，不允許有粒徑大于6mm以上顆粒，否則易刺破土工膜。保護(hù)層土料一定要用夯打密實(shí) (土工膜地面以下部分填筑是將回填黏土人工夯實(shí)至70cm后改用振動(dòng)碾壓實(shí))，保證干容重在1.5以上，并隨時(shí)取樣檢驗(yàn)?；靥畋Ｗo(hù)層及砌筑塊石護(hù)面時(shí)，一定要輕放，以免撞破土工膜。在塊石護(hù)面下面，應(yīng)鋪填100mm厚的碎石或礫石墊層，以防止因水位變化，風(fēng)浪等因素的影響而淘刷土料保護(hù)層。干砌塊石采取人工掛線鋪砌，石塊應(yīng)緊密嵌固，面層塊石個(gè)體重量應(yīng)大于48kg，所有空隙均用小塊石充填。

6.3.3 復(fù)合土工膜錨固

復(fù)合土工膜錨固的質(zhì)量好壞，關(guān)系到是否能形成一個(gè)封閉的防滲體。開(kāi)始進(jìn)行干砌石施工之前，須經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收批準(zhǔn)后方能進(jìn)行土工膜錨固。土工膜與兩岸相交處采用混凝土連接，土工膜通過(guò)錨桿、槽鋼、橡膠板的緊固，使之與混凝土成一體，混凝土澆筑隨土工膜同步進(jìn)行，防止產(chǎn)生施工應(yīng)力。合格后進(jìn)行保護(hù)層填筑。

7 滲流量觀測(cè)

為了檢驗(yàn)壩基防滲的效果及為今后科研設(shè)計(jì)提供第一手資料，根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5259—2010)的要求，需對(duì)滲流壓力及滲流量進(jìn)行觀測(cè)。

8 結(jié)論

復(fù)合土工膜垂直鋪塑在南洼水庫(kù)土壩防滲工程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了施工工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、成本低、防滲效果好等特點(diǎn)，是一種理想的防滲材料。