馬新勇

（阜康市城鄉(xiāng)供排水管理站，新疆 阜康 831500）

雙河水庫壩體防滲比選及復(fù)合土工膜施工

馬新勇

（阜康市城鄉(xiāng)供排水管理站，新疆 阜康 831500）

針對雙河水庫壩體滲漏問題，綜合考慮水庫工程地質(zhì)情況、施工條件及水庫整體防滲等因素，提出了心墻＋砂殼、斜墻＋砂殼、土工膜+砂殼3種防滲加固型式，通過比選分析得出最優(yōu)化的施工方案。

雙河水庫；壩體；防滲加固方案；土工膜；設(shè)計

1 工程概況

雙河水庫位于阜康市滋泥泉子鎮(zhèn)雙河村境內(nèi)，是一座以灌溉為主的平原注入式水庫，屬Ⅳ等?。?）型水庫。水庫原設(shè)計控制灌溉面積1300hm2，但由于初期設(shè)計不夠規(guī)范及后期缺乏有效地管理維護，致使現(xiàn)狀水庫保灌面積僅為700hm2，屬于病險水庫，防洪能力嚴重不足。該水庫區(qū)處于白楊河山前沖洪積傾斜平原之上部，庫區(qū)地層由第四紀上更新世（Q3）卵石、全新世（Q4）淤泥質(zhì)粉土層組成。但淤泥質(zhì)粉土層厚度較小，分布不均，平均滲透系數(shù)5.3×10-5cm/s（0.04m/d），屬弱透水層。下部由巨厚卵石和碎石土組成，分布較穩(wěn)定，滲透系數(shù)4.1×10-3cm/s（3.5m/d），屬中等透水層，地下水埋深大于150m，水庫區(qū)存在垂向滲漏問題，水庫年滲漏量254.4萬m3，需對水庫壩體和庫盤進行防滲加固處理。

2 壩體防滲加固比選分析

2.1 防滲加固

根據(jù)雙河水庫項目區(qū)土料少、砂礫料豐富的特性，結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧蠅魏同F(xiàn)有料場條件，在不改變現(xiàn)狀壩體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，運用少量土料或土工膜進行防滲，砂礫料作為防滲支撐體對壩體進行防滲加固。參照鄰近流域及本州其他地區(qū)的成功壩型經(jīng)驗，初步設(shè)計選擇心墻+砂殼、斜墻+砂殼、土工膜+砂殼3種壩體防滲加固型式進行比選［1-3］。

2.2 壩體防滲方案比選

2.2.1 黏土心墻防滲（方案1）

該水庫壩體現(xiàn)狀壩高較設(shè)計壩高低得多，適合本水庫壩體防滲加固的要求。新建的黏土心墻坐落在現(xiàn)狀壩體的后部，心墻最大高度14.44m，設(shè)計心墻頂寬3.0m，邊坡1∶0.3，最大底寬12m，共需黏土料13.0萬m3，T1土料場現(xiàn)有土料儲量滿足設(shè)計需用量。心墻部分投資309萬元。

2.2.2 黏土斜墻防滲（方案2）

設(shè)計在現(xiàn)有壩體上游壩坡布設(shè)黏土斜墻，斜墻最大高度豎向投影10.30m，上游面坡比1∶2.5，設(shè)計頂寬3.0m，最大底寬6.0m。經(jīng)初步估算，斜墻需黏土料7.5萬m3，T1土料場現(xiàn)有土料的儲量滿足要求。壩體防滲加固部分投資170萬元。

2.2.3 土工膜防滲（方案3）

設(shè)計在現(xiàn)有壩體上游壩坡布設(shè)土工膜，本工程共需土工膜4.08萬m2，則該部分工程投資102.8萬元。

從工程投資角度分析，方案3優(yōu)于方案1，2。從防滲效果上分析，方案1比方案2同等高程位置的防滲體厚度略大，防滲效果略優(yōu)，方案3在本地區(qū)有較多成功實例，土工膜透水性差，防滲效果較好。但經(jīng)過壩體滲流穩(wěn)定分析，3個方案均能滿足規(guī)范和設(shè)計要求。從施工工藝角度上分析，方案1，2的施工經(jīng)驗和技術(shù)難度也相當(dāng)，方案3優(yōu)于方案1，2，則選擇方案3。

2.3 庫盤防滲方案選擇

由于該水庫庫盤及壩基均為第四系松散堆積的卵石層，透水性極強，須對壩基或庫盤進行防滲。壩基防滲采用庫盤鋪膜、高壓旋噴樁、混凝土防滲墻等多種型式。

高壓懸噴樁、混凝土防滲墻等處理的目的是延長滲徑、保障壩基滲透穩(wěn)定，但無法減少壩基和庫盤滲漏。而庫盤防滲是在庫區(qū)內(nèi)鋪設(shè)PE膜，膜頂部設(shè)覆蓋層進行保護，不僅可以延長滲徑，還可以有效降低庫盤滲漏量。

由于新疆屬典型的“荒漠綠洲、灌溉農(nóng)業(yè)”發(fā)展模式，水資源極為緊缺，大量的水資源浪費，不符合新疆經(jīng)濟發(fā)展的模式。同時，由于滲漏量較大導(dǎo)致下游土壤次生鹽堿化加重和土壤有效肥力降低，也不符合國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的要求。因此，本設(shè)計采用庫盤鋪膜的防滲型式對庫盤和壩基進行防滲。

綜合比較壩體防滲設(shè)計采用土工膜的防滲型式，壩體采用砂礫料回填作為支撐體，庫盤采用鋪設(shè)PE膜的型式，使壩體和壩基防滲形成一個簡單、安全、經(jīng)濟、有效的封閉防滲體［4］。

3 復(fù)合土工膜施工設(shè)計

3.1 壩體復(fù)合土工膜頂高程

原壩體土質(zhì)采用含礫低液限黏土和低液限粉土填筑，壩型為均質(zhì)礫石土壩，壩頂高程725.06m，最大壩高4.5m。為滿足校核洪水的設(shè)防標準和灌區(qū)正常調(diào)蓄要求，設(shè)計土工膜鋪設(shè)頂高程728.60m，高出正常蓄水位高程0.4m。設(shè)計土工膜鋪設(shè)頂高程728.60m，高出正常蓄水位高程0.4m。

3.2 壩體復(fù)合土工膜材料選擇

壩體復(fù)合土工膜的規(guī)格型號采用200g/m2/PE0.50/200g/m2，幅寬宜采用6.0～8.0m，拉伸強度不低于180N/（5cm），斷裂延伸率不低于40%，彈性模量在5℃不低于70MPa，抗凍性（脆性溫度）不應(yīng)低于-60℃，撕裂強度應(yīng)大于或等于40N/mm，抗?jié)B強度應(yīng)在1.05MPa水壓下48h不透水，滲透系數(shù)為10-11～10-12cm/s。土工膜的連接采用熱焊拼接，連接強度應(yīng)大于母材強度［5-6］。

3.3 土工膜與壩體四周處理

本工程結(jié)合雙河水庫的實際情況，設(shè)計將壩體復(fù)合土工膜頂部采用倒梯型型式埋在壩體內(nèi)。即在728.60m高程水平折向下游，先設(shè)0.45m的水平段，然后以30°角折向下部，至高程728.10m；再水平鋪設(shè)50cm，以30°角度折向上部至728.60m高程后，回拐10～16cm富裕量結(jié)束［7-8］。為保證防滲體系的完整性，混凝土面板與左右岸坡相接時，面板邊緣應(yīng)直接插入岸坡內(nèi)2.0m，邊緣厚0.30m；土工膜埋入底部，并從其底部繞出，開挖面采用黏土回填夯實，岸坡土工膜鋪設(shè)如圖1。

圖1 岸坡土工膜鋪設(shè)

4 結(jié)語

（1）雙河水庫存在嚴重的滲漏問題，庫容為250萬m3時，年滲漏量可達254.4萬m3，已對水庫的安全運行造成巨大威脅，需及時進行防滲加固處理。

（2）結(jié)合雙河水庫項目區(qū)土料少、砂礫料豐富的特性，考慮工程地質(zhì)條件及水庫整體防滲需要，設(shè)計采用土工膜+砂殼的防滲型式，以形成一個閉合的防滲體系。

（3）工程實踐表明，鋪設(shè)土工膜后庫盤滲流情況得到大為改觀，浸潤線下降明顯，至蓄水運行壩體未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，值得類似工程借鑒推廣。

［1］束一鳴.我國水庫大壩土工膜防滲工程進展［J］.水利水電科技進展，2015（5）：20-26.

［2］索真真，于寬畏，嚴峻.揚州市小型水庫除險加固中大壩防滲處理設(shè)計探索［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2016（8）：126-129.

［3］賴翼峰，鄧堅，陳向日.復(fù)合土工膜防滲技術(shù)在水庫除險加固工程中的應(yīng)用［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2005（5）：74-76.

［4］王愛林，王櫻畯，雷顯陽.某抽水蓄能電站上水庫庫底土工膜防滲設(shè)計［J］.巖土工程學(xué)報，2016（S1）：10-14.

［5］張文華.全庫盆土工膜防滲水庫的基礎(chǔ)處理設(shè)計與探討［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2016（9）：98-101.

［6］王愛林，王櫻畯，雷顯陽.某抽水蓄能電站上水庫庫底土工膜防滲設(shè)計［J］.巖土工程學(xué)報，2016（S1）：10-14.

［7］黃輝，施召云.兩河口水電站慶大河擋水壩復(fù)合土工膜施工質(zhì)量控制［J］.施工技術(shù)，2014（S2）：645-647.

［8］白鳳亭，任興旺.人工湖工程復(fù)合土工膜防滲應(yīng)用技術(shù)［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2010（2）：65-66.

Comparison and selection of anti seepage reinforcement scheme and construction of composite geomembrane of Shuanghe Reservoir

MA Xin-yong
（Urban and Rural Water Supply and Drainage Management Station， Fukang 831500，China）

Taking into account the geological conditions of the reservoir engineering， construction conditions and the overall reservoir seepage and other factors， three schemes are put forward to solve the seepage of Shuanghe Reservoir：reinforcement wall with sand shell，inclined wall with sand shell and geomembrane with sand shell.The best construction scheme is determined by comparison.

Shuanghe Reservoir； dam； seepage reinforcement scheme； geomembrane； design

TV543 文獻標識碼：B 文章編號：1672-9900（2017）06-0027-03

2017-10-13

馬新勇（1985-），男（漢族），新疆昌吉人，工程師，主要從事水利工程建設(shè)與管理，（Tel）13565321376。

王艷肖）