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        簡析水庫庫盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)

        2017-10-19 02:44:47王繼堯
        水能經(jīng)濟(jì) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:選擇

        王繼堯

        【摘要】土工膜作為一種防滲材料,在水庫庫盤防滲中具有重要作用?;诖耍Y(jié)合某水庫工程,本文簡述了某水庫工程的概況以及某水庫工程壩型的合理選擇,對某水庫庫盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡要分析

        【關(guān)鍵詞】水庫工程;壩型;選擇;庫盤;復(fù)合土工膜;防滲設(shè)計(jì)

        新疆地區(qū)水庫工程建設(shè)中的砂礫石覆蓋層厚度極大、滲透性強(qiáng),庫盤防滲成為興建水庫的關(guān)鍵技術(shù)。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,為人們提供了防滲性能良好且經(jīng)濟(jì)的土工膜材料,使得水庫進(jìn)行全庫盤防滲得以實(shí)現(xiàn)。以下就某水庫庫盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

        一、某水庫工程的概況

        某水庫壩型為混凝土面板堆砂礫石壩,樞紐建筑物由主壩、東西副壩、溢洪道、導(dǎo)流兼泄洪涵洞、工業(yè)及灌溉引水涵洞、工業(yè)供水管道等主要建筑物組成。是一個具有工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪等效益的綜合利用工程。水庫工程區(qū)域范圍內(nèi)主要出露上古生界石炭系、侏羅系及新生界第三系和第四系地層。整個庫區(qū)均為第四系堆積物所覆蓋、未見基巖出露,斷裂構(gòu)造不發(fā)育。庫區(qū)內(nèi)沒有大的斷層構(gòu)造通過。

        二、某水庫工程壩型的合理選擇

        1、受地形地質(zhì)條件和周邊建筑物影響,在平面上布置呈“U”型的大壩形式,整個水庫由東副壩、主壩和西副壩構(gòu)成。壩基為第四系砂卵礫石層,厚度較大,相對隔水層為第三系的泥巖、砂巖,不適合修建混凝土重力壩等剛性壩。根據(jù)地勘資料,當(dāng)?shù)厣暗[石料較為豐富,而無粘土料,并且河床砂卵礫石覆蓋層較深,因此在土石壩壩型中不能選擇粘土均質(zhì)壩、粘土心墻砂礫石壩和粘土斜墻砂礫石壩等壩型。

        2、由于庫區(qū)及兩邊岸坡均為深厚砂礫石覆蓋層,根據(jù)某水庫地質(zhì)報(bào)告介紹,庫盤內(nèi)河床表層為第四系含漂石的砂卵礫石層,屬強(qiáng)透水層。庫區(qū)兩岸庫盤以上地層巖性為第四系砂卵礫石層,屬中等~強(qiáng)透水層。水庫蓄水后滲漏量很大,因此需要對整個庫區(qū)及壩體進(jìn)行防滲處理,壩址區(qū)無可用做庫盤鋪蓋的防滲土料,因此選擇復(fù)合土工膜作為庫盤內(nèi)防滲材料。

        3、根據(jù)某水庫的地形地質(zhì)條件,初選兩種土石壩進(jìn)行方案比選:(1)混凝土面板堆砂礫石壩;(2)復(fù)合土工膜防滲砂礫石斜墻壩。并且從地形地質(zhì)條件適應(yīng)性、筑壩材料料源、樞紐布置方面、工程施工方面、環(huán)境影響方面、工程運(yùn)行管理方面、工程投資等方面綜合考慮,某水庫壩型選擇為混凝土面板堆砂礫石壩,全庫盤采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲。

        三、某水庫庫盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)分析

        1、防滲設(shè)計(jì)方案的選擇。結(jié)合某水庫概況,根據(jù)某水庫的地形地質(zhì)條件,采取壩基防滲的方案有兩方面:第一、壩基采用槽孔混凝土防滲墻與壩坡防滲體連接在一起的方式;第二、采用復(fù)合土工膜進(jìn)行全庫盤防滲的方式。上述兩個方案分別從安全、經(jīng)濟(jì)、施工、管理方面進(jìn)行論述,從優(yōu)進(jìn)行選擇。經(jīng)過比較分析,應(yīng)用復(fù)合土工膜防滲更經(jīng)濟(jì)及方便施工,因此某水庫選擇全庫盤復(fù)合土工膜防滲方案。

        2、水庫應(yīng)用復(fù)合土工膜防滲的可行性分析。水庫庫盤應(yīng)用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)過程中,實(shí)踐證明不論是設(shè)計(jì)和施工都取得成功。比如策勒勝利水庫采用復(fù)合土工膜進(jìn)行全庫盤防滲,共鋪設(shè)復(fù)合土工膜300萬m2,防滲效果較為顯著,為以后的防滲工程應(yīng)用復(fù)合土工膜打下了基礎(chǔ)。根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》,允許高壩采用土工膜防滲,某水庫最高水頭約為40m,不需專門進(jìn)行論證,因此某水庫庫盤采用復(fù)合土工膜防滲是可行的,能滿足水庫正常運(yùn)行要求。

        3、某水庫庫盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)分析。(1)土工膜類型選擇。常用土工膜有聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)兩種。聚氯乙烯膜既可以粘接,也可以焊接;聚乙烯膜只可以用焊接機(jī)焊接。兩者施工方式操作均比較方便,而且接縫質(zhì)量均有保證,但是工廠生產(chǎn)的聚乙烯膜幅寬比聚氯乙烯膜寬,可以減少接縫,并且聚乙烯膜在性能上伸長率比聚氯乙烯膜大,均勻性也好些。由于某水庫選用復(fù)合土工膜進(jìn)行水平防滲,需要的復(fù)合土工膜量防滲面積非常大,造成復(fù)合土工膜的接縫長度非常長,而且會出現(xiàn)多塊復(fù)合土工膜在一處連接的情況,接縫施工難度較大,接縫處質(zhì)量要求較高。因此某水庫宜選用聚乙烯膜,可以減少接縫長度,提高土工膜的伸長率,保證復(fù)合土工膜防滲效果。(2)土工膜厚度設(shè)計(jì)。第一、根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:“土石堤、壩防滲土工膜厚度不應(yīng)小于0.5mm。對于重要工程適當(dāng)加厚,對于次要工程,可以適當(dāng)減薄,但最小不得薄于0.3mm”。某水庫復(fù)合土工膜防滲薄膜厚度應(yīng)根據(jù)所承受的水頭,通過頂破、刺破和穿透試驗(yàn)確定。本工程由于沒有進(jìn)行具體試驗(yàn),根據(jù)已建設(shè)的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定復(fù)合土工膜的規(guī)格,為了降低工程造價(jià),依據(jù)作用水頭的不同,本工程采用兩種規(guī)格不同的復(fù)合土工膜進(jìn)行庫盤不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫盤采用300g/0.6mm/300g的復(fù)合土工膜防滲,其余部分庫盤采用300g/0.5mm/300g規(guī)格的復(fù)合土工膜防滲。(3)土工膜上下墊層設(shè)計(jì)。依據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,復(fù)合土工膜上面設(shè)防護(hù)層、上墊層,在其下面設(shè)下墊層。上墊層根據(jù)復(fù)合土工膜的型式選擇鋪設(shè)500mm厚天然級配砂礫料墊層,下墊層鋪設(shè)200mm厚天然級配砂礫料墊層。(3)土工膜與周邊建筑物的錨固?;趶?fù)合土工膜與面板混凝土趾板、面板等剛性建筑物連接對于整個水庫防滲系統(tǒng)的重要性,某水庫復(fù)合土工膜與剛性建筑物連接采用螺栓錨固連接,并在可能發(fā)生較大位移的相反方向留有膜與土體共同變形的余幅,且勿使膜形成褶皺的型式,因?yàn)轳薨櫴軌汉蠛茈y舒展,即使能展開,經(jīng)過折疊的土工膜的拉伸強(qiáng)度和極限伸長率都會損失大半。首先在趾板面上間隔20cm預(yù)埋膨脹螺栓,沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮,再將復(fù)合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓,然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復(fù)合土工膜固定,趾板與庫盤交接處采用柔性連接進(jìn)行固定。

        結(jié)束語

        綜上所述,某水庫是一座建于砂礫石覆蓋層上的水庫,水庫庫盤應(yīng)用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲設(shè)計(jì),防滲效果較為理想。因此在水庫工程建設(shè)過程中,應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì),是提高水資源利用率的重要措施之一。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉娟等.和田地區(qū)策勒縣先鋒水庫庫盤防滲設(shè)計(jì)[J].陜西水利,2011(07)

        [2]顧淦臣.土工膜用于水庫防滲工程的經(jīng)驗(yàn)[J].水利水電科技進(jìn)展,2009(12)

        [3]吳俊杰.山前傾斜平原水庫全庫盤防滲復(fù)合土工膜應(yīng)力應(yīng)變分析[D].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2013

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