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        兩布一膜防滲技術(shù)在水庫(kù)中的應(yīng)用

        2018-12-31 00:00:00金代宏
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年8期

        【摘要】本文從翠山洼地生態(tài)綠化修工程中水庫(kù)壩體及庫(kù)底防滲角度出發(fā),分別從工程概況、壩體及庫(kù)區(qū)防滲型式的措施分析、現(xiàn)場(chǎng)施工和工程效益分析等方面對(duì)兩布一膜防滲技術(shù)在工程中的應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)和使用注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述。實(shí)踐結(jié)果表明,兩布一膜防滲技術(shù)在水庫(kù)防滲應(yīng)用中防滲效果良好。

        【關(guān)鍵詞】水庫(kù);兩布一膜;防滲;熱熔焊接

        以翠山洼地生態(tài)綠化修復(fù)工程為例,從項(xiàng)目建設(shè)地的水文地質(zhì)、環(huán)境氣候及人文特點(diǎn)出發(fā),結(jié)合工程實(shí)際,對(duì)全庫(kù)盤防滲方案進(jìn)行對(duì)比分析,并對(duì)兩布一膜防滲技術(shù)在水庫(kù)壩體及庫(kù)底防滲中的應(yīng)用進(jìn)行探討,為同類工程項(xiàng)目在防滲設(shè)計(jì)和施工管理中提供參考。

        1、工程概況及任務(wù)

        翠山洼地生態(tài)綠化修復(fù)工程地處G30國(guó)道以南0.30 km的翠山山角東面、金溝河防洪堤的西面所轄的環(huán)狀區(qū)域。由引水管道、擋水壩、庫(kù)底 工程及放水涵洞組成。擋水壩呈環(huán)形,壩軸線長(zhǎng)2293 m,最大壩高7.15 m,水庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容155.8×104 m3,死庫(kù)容5.33×104 m3,庫(kù)區(qū)全部形成水面時(shí),庫(kù)容為21.4×104 m3。

        本工程主要任務(wù)是以解決縣城生態(tài)缺水的現(xiàn)狀,確保生態(tài)景觀用水,改善縣城及周邊環(huán)境,帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為目標(biāo)。

        2、壩體及庫(kù)區(qū)防滲型式的措施分析

        根據(jù)庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)勘察情況,巖性主要為全新統(tǒng)沖積(Qal 4)砂卵礫石,厚度較大,屬中等透水層,結(jié)構(gòu)中等密實(shí)~密實(shí)。局部表層為全新統(tǒng)料場(chǎng)開采后留下(Qs 4)的卵礫石,主要粒徑組(20~60 mm),無細(xì)顆粒充填,天然密度1.5~1.6 g/cm3,屬?gòu)?qiáng)透水層,勘察其厚度10~15 m不等。庫(kù)區(qū)內(nèi)覆蓋較厚的第四系地層,無區(qū)域性斷裂通過。地下水位埋深大于30 m。庫(kù)區(qū)表層為較厚的第四系砂卵礫石層,滲透系數(shù)為7.5×10-3 cm/s,為中等透水層,庫(kù)區(qū)中存在松散的無細(xì)顆粒充填的卵礫石。

        根據(jù)環(huán)形壩體采用天然砂礫石均質(zhì)壩分析,砂礫石壩存在的問題主要為滲漏、壩體滑落和裂縫。其中滲漏問題為重中之中,因此,設(shè)計(jì)選擇防滲型式尤為關(guān)鍵,下面從兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。

        2.1 兩布一膜防滲方案

        近些年來,兩布一膜在大面積景觀湖及水庫(kù)堤壩儲(chǔ)水、防滲中被廣泛采用。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn),可選用兩布一膜(300 g/m2,0.6 mm,300g/m2)作為防滲材料。環(huán)形擋水壩自上而下結(jié)構(gòu)依次為:C20F200W6砼板厚15 cm,細(xì)砂墊層厚10 cm,兩布一膜(300 g/m2,0.6 mm,300 g/m2);庫(kù)區(qū)防滲自上而下結(jié)構(gòu)依次為:50 cm原狀土保護(hù)層,l0 cm黃土保護(hù)層,兩布一膜(300g/m2,0.6 mm,300g/m2),庫(kù)底基面出現(xiàn)卵礫石層集中、結(jié)構(gòu)松散、級(jí)配單一等不良地質(zhì),進(jìn)行20 cm厚黃土換填碾壓。

        兩布一膜是由PE塑料薄膜作為防滲基材,與無紡布復(fù)合而成的土工防滲材料,其主要防滲性能取決于PE膜的防滲性能。本工程中所應(yīng)用的兩布一膜經(jīng)石河子中信檢測(cè)有限責(zé)任公司進(jìn)行取樣試驗(yàn),其各項(xiàng)技術(shù)控制指標(biāo)均滿足《土合成材料非織造布復(fù)合土工膜》(GB/T17642-2008)標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)結(jié)果以及相應(yīng)技術(shù)控制指標(biāo)如表1所示。

        由表1可知,兩布一膜具有較好的防滲功能。其它優(yōu)點(diǎn)為:

        1)滲透系數(shù)達(dá)到0.6×10-11cm/s,且具有一定的抗拉強(qiáng)度。

        2)兩布一膜能夠較好適應(yīng)基礎(chǔ)變形,耐久性好、單位造價(jià)低,約為混凝土造價(jià)的1/2-1/3。

        3)施工設(shè)備投入明顯少、操作簡(jiǎn)單、施工進(jìn)度快。

        2.2 庫(kù)底采用砼面板防滲方案

        在上世紀(jì)50年代,水利工程中經(jīng)常采用鋼筋砼板或砼板水平防滲技術(shù),取得較好的防滲效果。例如:在明山水庫(kù)、密云水庫(kù)中得到了廣泛應(yīng)用,達(dá)到了蓄水功能,本工程擬采用砼板厚25cm,以下鋪設(shè)15cm反濾層和40cm排水墊層。但是,砼面板防滲效果主要取決于面板之間止水的施工質(zhì)量,庫(kù)底水域面積32.27萬(wàn)㎡,根據(jù)庫(kù)底區(qū)域的基層情況,間隔15-20m必須設(shè)置一道伸縮縫,為確保止水效果和耐久性,伸縮縫宜采用銅片止水,由于伸縮縫止水?dāng)?shù)量很大,將給工程施工質(zhì)量帶來較大難度。另外,砼面板的單位造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩布一膜,且施工機(jī)具投入大、施工周期長(zhǎng)。

        經(jīng)過以上兩種壩體及庫(kù)區(qū)防滲型式方案的比較,采用兩布一膜全庫(kù)盤防滲技術(shù)施工工藝簡(jiǎn)單、工期短、投資省。因此本工程選用兩布一膜作為全庫(kù)盆防滲結(jié)構(gòu)。

        3、兩布一膜現(xiàn)場(chǎng)施工

        3.1 施工工法

        3.1.1庫(kù)底復(fù)合土工膜鋪設(shè)

        針對(duì)翠山洼地生態(tài)綠化工程庫(kù)底全庫(kù)盤防滲型式結(jié)構(gòu),兩布一膜鋪設(shè)時(shí)宜采用“翻頁(yè)”式流水作業(yè)施工工序,即由庫(kù)區(qū)中線向兩側(cè)擋水壩焊接(西向←庫(kù)中→東向);庫(kù)底總地勢(shì)呈南高北低,擋水壩兩布一膜與庫(kù)底兩布一膜碰接時(shí),宜從南向北平行作業(yè),最終在最北向庫(kù)區(qū)完成閉合,達(dá)到壩體與庫(kù)底全庫(kù)盤防滲結(jié)構(gòu)。

        兩布一膜鋪設(shè)時(shí)采取橫向搭接的方式,即長(zhǎng)度不間斷、寬度搭接,使用熱熔焊機(jī)自動(dòng)焊接施工方法,焊縫位置多與流體方向平行,減小流體對(duì)焊縫的沖擊荷載。

        3.1.2擋水壩復(fù)合土工膜鋪設(shè)

        環(huán)形擋水壩兩布一膜應(yīng)自上而下鋪設(shè),人工拖拉平順、松緊適度,松鋪預(yù)留約3%,避免應(yīng)力集中和人工拉裂;坡面的陰陽(yáng)角處應(yīng)圓滑過渡,其平整度應(yīng)在允許的范圍內(nèi)平緩變化,坡度均勻、一致,同時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生人為褶皺。

        3.2 施工質(zhì)量控制和注意事項(xiàng)

        3.2.1焊接

        膜材之間采用熱鍥焊機(jī),使用熱鍥焊機(jī)時(shí),需隨時(shí)注意焊機(jī)的運(yùn)行情況,要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)速度和溫度進(jìn)行微調(diào)。在遇上土工膜長(zhǎng)度不夠時(shí),需長(zhǎng)向拼接,應(yīng)先把橫向焊縫焊好,再焊縱縫,橫向焊縫相距大于50cm應(yīng)成T字型,不得十字交叉。

        3.2.2檢測(cè)

        檢測(cè)按三個(gè)步驟進(jìn)行,即目測(cè)、充氣檢測(cè)及破壞試驗(yàn)。

        目測(cè)主要是對(duì)鋪設(shè)的土工膜外觀、焊縫質(zhì)量、T型焊接、基底雜物等進(jìn)行細(xì)致的檢查,所有施工人員對(duì)這一工作都應(yīng)貫徹在全部施工過程中。

        充氣檢測(cè)兩布一膜焊接質(zhì)量,充氣壓力不小于0.05MPa,5分鐘不漏氣,考慮到卷材較柔軟易變形,允許壓力下降10%。

        進(jìn)行拉力測(cè)試時(shí)(破壞試驗(yàn)),其標(biāo)準(zhǔn)為在做剝離和剪切試驗(yàn)時(shí),焊縫沒被撕裂開而母才被撕拉破壞,此時(shí)焊接合格。

        3.2.3注意事項(xiàng)

        1)兩布一膜鋪設(shè)前,確保鋪設(shè)面的平整度,防止尖銳物體刺破兩布一膜。

        2)由于復(fù)合土工膜的作用主要是防滲,因此在施工質(zhì)量控制上要仔細(xì)檢查焊縫的密封性及搭接長(zhǎng)度,是否存在焊接不牢、漏焊、欠焊情況。

        4、工程效益分析

        水庫(kù)自正常運(yùn)行以來,主要解決了縣城生態(tài)景觀缺水的現(xiàn)狀,同時(shí)改善了縣城及周邊的氣候環(huán)境;其次富裕存水用于周邊鄉(xiāng)村農(nóng)田灌溉,灌溉面積達(dá)0.3萬(wàn)余畝;后期將通過開發(fā)游艇、劃船等項(xiàng)目,進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

        5、結(jié)論

        綜上所述,兩布一膜防滲技術(shù)充分利用復(fù)合土工膜的顯著防滲特性解決了壩體及庫(kù)底全庫(kù)盤防滲問題。實(shí)踐證明,該技術(shù)應(yīng)用于水庫(kù)壩體及庫(kù)底防滲中,不僅節(jié)省了工程項(xiàng)目投資,又縮短了施工工期,同時(shí)更好的發(fā)揮水庫(kù)的安全引、擋水作用,滿足了翠山下游用水的調(diào)蓄要求。該技術(shù)在翠山洼地生態(tài)綠化修工程中的實(shí)際應(yīng)用為水庫(kù)防滲施工工藝選擇提供了重要的參考價(jià)值,良好的工程效益值得在同類項(xiàng)目借鑒、推廣和使用。另外,本工程的防滲設(shè)計(jì)方案也為水利工程項(xiàng)目中的防滲設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)以及進(jìn)一步研究提供參考,具有重要的實(shí)用價(jià)值。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]張永剛,萬(wàn)家寨引黃工程墻框堡水庫(kù)復(fù)合土工膜施工方法,山西水利科技,2011(1)

        [4]水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范.(SL/T225-98)

        作者簡(jiǎn)介:金代宏(1992-6),男,漢族,甘肅甘谷,助理工程師,工學(xué)學(xué)士,主要從事水利、市政、環(huán)保項(xiàng)目施工管理。

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