楊　濤，陳保國，凌　新

（1.冠縣水務(wù)局，山東 聊城 252500；2.鄄城縣舊城引黃灌區(qū)管理處，山東 鄄城 274600）

冠縣店子水庫防滲方案比選

楊濤1，陳保國2，凌新1

（1.冠縣水務(wù)局，山東 聊城 252500；2.鄄城縣舊城引黃灌區(qū)管理處，山東 鄄城 274600）

通過對(duì)南水北調(diào)東線冠縣店子水庫防滲工程方案比較，分析了不同防滲方式的工程質(zhì)量、防滲效果、施工難易及工程投資大小，選出了最佳防滲方案，為平原地區(qū)水庫建設(shè)提供參考。

冠縣；店子水庫；水平防滲；滲漏量

冠縣店子水庫庫區(qū)（包括壩址區(qū)）地貌屬于黃河沖擊平原，地下水類型為第四系孔隙潛水。在勘探深度內(nèi)，地層以第四系全新統(tǒng)沖擊堆積和沖擊洪積的砂壤土、裂隙黏土和粉細(xì)砂為主，均具有中等透水性。

店子水庫設(shè)計(jì)蓄水位40.87 m，庫區(qū)周邊地面高程39.23～39.70 m，低于水庫蓄水位。庫區(qū)周圍地下水位埋深18.20～19.70 m，庫內(nèi)水位38.33 m，庫外水位37.30 m。根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)和壩基地質(zhì)情況等資料，選取0+500、2+000、3+000、3+700四個(gè)斷面進(jìn)行滲流計(jì)算分析。經(jīng)計(jì)算，在無防滲措施情況下，月末平均蓄水位對(duì)應(yīng)的年滲透量為157.64萬m3，占水庫總庫容的22.0%，滲漏嚴(yán)重，必須采取防滲措施。

1　壩基防滲方案的比較

1.1水平防滲方案

由于庫底鋪膜防滲工藝施工方便，防滲效果明顯，在平原水庫防滲工程中開始大面積應(yīng)用。水平截滲采用壩坡、庫底全部鋪設(shè)土工膜的設(shè)計(jì)方案，土工膜選用兩布一膜。針對(duì)店子水庫土工膜鋪設(shè)面積較大，設(shè)計(jì)采用排水排氣盲溝、逆止閥及壓重組合措施。為了保證土工膜鋪蓋質(zhì)量，防止施工和運(yùn)行中的損壞，復(fù)合土工膜上部設(shè)置保護(hù)土層，根據(jù)庫區(qū)地下水位較深的實(shí)際情況，填土壓重土料從庫內(nèi)取土。

1.2垂直截滲方案

垂直截滲按防滲體形成原理不同，可分為防滲材料置換式和介入式，可針對(duì)不同地質(zhì)條件選用合適的施工工藝。

1）混凝土防滲墻。為置換式垂直截滲。施工工藝為開槽后澆筑混凝土。由于施工工藝不同，各種工法成墻最小厚度不同。目前，使用液壓抓斗配合沖擊鉆建造薄截滲墻技術(shù)深度可達(dá)30余米；采用射水法成槽或鋸槽機(jī)成槽的最小墻厚大于0.22 m。施工中，對(duì)槽孔穩(wěn)定性要求較高，墻底端易出現(xiàn)粗顆粒落淤，影響墻體與相對(duì)不透水層的銜接可靠性，局部透水性增加。本設(shè)計(jì)按墻厚0.30 m、深入壩基4層壤土、孔深15～18 m考慮，每平方米單價(jià)約350元。

2）高噴墻板。為介入式垂直防滲。其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單、占地少，臨時(shí)工程費(fèi)低，施工振動(dòng)小、噪音小。缺點(diǎn)：一般高壓噴射高壓區(qū)的有效半徑不大于0.5 m，0.5 m以外為高噴擴(kuò)散區(qū)，兩區(qū)域材料差異巨大。技術(shù)上受土料性質(zhì)、施工工藝等條件的影響較大，孔與孔之間結(jié)合緊密與否不易檢查，單孔斜度不易控制，處理效果往往不理想。該工藝每平方米單價(jià)430元。

3）深層攪拌樁。為介入式垂直截滲。該技術(shù)施工方法是：用水泥漿做固化劑，通過深層攪拌樁機(jī)將水泥漿噴入土層，同時(shí)鉆頭攪拌拌和，形成具有一定強(qiáng)度的水泥土防滲墻。適用于黏土、砂土、粉質(zhì)黏土等，墻深不超過15 m。但地質(zhì)勘察結(jié)果表明，店子水庫壩基下4層壤土下伏深度15～18 m，壩基滲漏土層深厚，其工藝垂直度控制、整體防滲效果等可靠度不足。該工藝每平方米單價(jià)140元，工程總造價(jià)較低。

4）振動(dòng)切槽防滲板墻。振動(dòng)切槽防滲板墻為一種介入式垂直防滲，利用大功率振動(dòng)器將振管下端的切頭振動(dòng)擠入地層，在擠入和提升切頭的同時(shí)，水泥砂漿從其底部噴出、形成漿槽并凝固成墻體，后續(xù)施工利用切頭副刀在相鄰已成漿槽內(nèi)振動(dòng)攪拌和導(dǎo)向，從而建成連續(xù)完整的板墻。缺點(diǎn)是澆筑砂漿時(shí)無導(dǎo)管，澆筑過程中與水振動(dòng)混合，對(duì)壩腳穩(wěn)定有一定的不利影響，在水庫圍壩中應(yīng)用較少。

綜上所述，結(jié)合本工程實(shí)際，從工程質(zhì)量保證程度、工程投資、施工簡(jiǎn)便易行等多種因素綜合分析，垂直截滲措施選取混凝土防滲墻方案與水平鋪膜防滲方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選。

2　壩基防滲方案的選擇

2.1水平防滲方案滲漏量計(jì)算

1）土工膜滲漏。土工膜的滲漏量按滲流量有限元進(jìn)行計(jì)算，土工膜滲透系數(shù)根據(jù)規(guī)范取為1x10-10cm/s，總滲漏量計(jì)算值為20.01萬m3，各斷面計(jì)算結(jié)果見表1。

表1　水平防滲方案大壩滲流計(jì)算成果表

2）缺陷滲漏量。缺陷滲漏量根據(jù)《平原水庫工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB37/1342-2009）附錄C.3.2條進(jìn)行計(jì)算，由于施工中缺陷出現(xiàn)的偶然性較大，且不易發(fā)現(xiàn)，根據(jù)相關(guān)工程統(tǒng)計(jì)分析得出，施工中產(chǎn)生的缺陷，等效孔徑一般為1～5 mm，偶然因素產(chǎn)生的缺陷，等效孔徑一般為10 mm。考慮到山東省材料質(zhì)量及施工技術(shù)水平，在施工條件較好的情況下，設(shè)計(jì)取每4 000 m2出現(xiàn)一個(gè)孔徑為3 mm的孔進(jìn)行缺陷滲漏量計(jì)算。

水庫水位是動(dòng)態(tài)變化的，結(jié)合水庫調(diào)蓄過程計(jì)算每月滲漏量，結(jié)果見表2。

表2　土工膜缺陷滲漏量計(jì)算成果表

3）庫區(qū)總滲流量。經(jīng)計(jì)算，采取水平防滲措施后，庫區(qū)年總滲漏量為：土工膜滲漏量20.01萬m3和缺陷滲漏量37.89萬m3，共計(jì)57.90萬m3，占水庫總庫容的8.1%，防滲效果明顯。

2.2垂直截滲方案滲漏量計(jì)算

混凝土防滲墻垂直截滲方案滲漏量按滲流有限元進(jìn)行計(jì)算，滲透系數(shù)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)取為1x10-7cm/s，各斷面計(jì)算結(jié)果見表3。

表3　垂直截滲方案大壩滲流計(jì)算成果表

經(jīng)計(jì)算，采取垂直截滲措施后，庫區(qū)年總滲漏量為89.90萬m3，占水庫總庫容的12.5%，防滲效果比較明顯。

2.3投資比較

水平防滲方案工程投資為4 675.92萬元，垂直截滲方案工程投資為2 139.64萬元，根據(jù)綜合分析可以看出，水平防滲方案效果優(yōu)于垂直截滲方案，但水平方案投資比垂直方案高2 002.74萬元，考慮兩個(gè)方案滲漏量計(jì)算結(jié)果相差不大，但是投資相差較多，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，推薦采用投資較省的混凝土防滲墻垂直截滲方案。

（責(zé)任編輯崔春梅）

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1009-6159（2016）-05-0012-02

2015-11-29

楊濤（1976—），男，助理工程師