朱天民 張 濤

(山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院， 山東 濟(jì)南 250013)

全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲技術(shù)在稍門(mén)平原水庫(kù)中的應(yīng)用

朱天民 張 濤

(山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院， 山東 濟(jì)南 250013)

山東省稍門(mén)平原水庫(kù)，采用全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲技術(shù)進(jìn)行水平防滲，防滲效果明顯。本文從水庫(kù)水平截滲平面布置、水平截滲設(shè)計(jì)、壩體防滲設(shè)計(jì)，以及防滲施工支持層施工、軟式透水管鋪設(shè)、長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ间佋O(shè)、PE膜鋪設(shè)焊接方面做了詳細(xì)描述分析。

全庫(kù)盤(pán)防滲； 土工膜防滲技術(shù)； 應(yīng)用

1 工程概況

稍門(mén)平原水庫(kù)位于濟(jì)南市濟(jì)陽(yáng)縣境內(nèi)，庫(kù)區(qū)占地面積1635畝，設(shè)計(jì)最高蓄水位26.54m，相應(yīng)最大庫(kù)容897.90萬(wàn)m3，調(diào)蓄庫(kù)容761.90萬(wàn)m3，年供水量3176萬(wàn)m3，為小(1)型水庫(kù)。水庫(kù)引黃取水口門(mén)為葛店引黃灌區(qū)引黃閘，入庫(kù)泵站設(shè)計(jì)流量7.70m3/s，出庫(kù)流量1m3/s；該水庫(kù)采用全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲技術(shù)。

2 水庫(kù)防滲設(shè)計(jì)

2.1 水庫(kù)水平截滲平面布置

稍門(mén)水庫(kù)庫(kù)底面積0.80km2，全部采用鋪設(shè)兩布一膜水平防滲型式，在鋪設(shè)過(guò)程中，根據(jù)自然地勢(shì)開(kāi)挖、整平、壓實(shí)，庫(kù)底鋪設(shè)完成后，延壩坡繼續(xù)向上鋪設(shè)至壩腳與壩體防滲連接處，使壩體防滲與庫(kù)底防滲形成完整的防滲體系。

2.2 水庫(kù)水平截滲設(shè)計(jì)

庫(kù)底防滲設(shè)計(jì)包括支持層、排水排氣層、防滲層及保護(hù)層設(shè)計(jì)。

2.2.1 支持層

庫(kù)底整平壓實(shí)至設(shè)計(jì)高程后作為兩布一膜防滲的支持層。支持層壓實(shí)厚度不小于50cm，粉質(zhì)黏土支持層要求壓實(shí)度不低于0.90。為防止防滲層被刺穿，支持層表面不得有樹(shù)根、蘆葦根、石塊、尖角狀硬物等突出物，庫(kù)底不允許出現(xiàn)坑洼不平現(xiàn)象。

2.2.2 排水排氣層

庫(kù)底不另設(shè)排水排氣層，由兩布一膜下層土工布兼作棑水層，φ80軟式透水管沿水庫(kù)壩角處封閉布置一條，在水庫(kù)內(nèi)南北方向φ80軟式透水管間距20m均勻布置，東西方向φ80軟式透水管間距60m均勻布置，南北向、東西向排水排氣管兩端均與水庫(kù)壩角處封閉管相連，壩體排水排氣管與壩角處封閉管相連間距60m沿壩坡通至壩頂排氣井內(nèi)，入庫(kù)泵站及出庫(kù)涵閘壩基處各設(shè)一條φ80鋼管將滲水排至截滲溝。

2.2.3 防滲層

本工程防滲層選用土工膜防滲，土工膜厚度計(jì)算公式[3]為：

T=0.204Pb/ζ1/2

式中T——單寬土工膜所受拉力；

P——膜上承受的水壓力；

b——預(yù)計(jì)膜下地基可能產(chǎn)生的裂縫寬度；

ζ——膜的拉應(yīng)變。

經(jīng)計(jì)算，選擇0.50mmPE膜，通過(guò)對(duì)兩布一膜、一布一膜的優(yōu)化比選，并參考山東省境內(nèi)目前已運(yùn)行的平原水庫(kù)工程經(jīng)驗(yàn)，一布一膜的膜下復(fù)合防滲結(jié)構(gòu)對(duì)施工水平要求高，容易發(fā)生破損且對(duì)底部變形要求高，施工質(zhì)量難以保證，而兩布一膜克服了以上缺陷，因此，庫(kù)底采用兩布一膜方案，分層鋪設(shè)，上下均鋪設(shè)200g/m2的無(wú)紡?fù)凉げ?，中間鋪設(shè)0.50mmPE膜。

2.2.4 保護(hù)層

庫(kù)底鋪設(shè)兩布一膜后，上部設(shè)保護(hù)層，保護(hù)層采用素土，厚度50cm，素土內(nèi)不得有樹(shù)根、蘆葦根、石塊、尖角狀硬物等突出物，鋪土整平后壓實(shí)，壓實(shí)度不低于0.96，該保護(hù)層兼作防沖和壓實(shí)作用。

2.3 水庫(kù)壩體防滲設(shè)計(jì)

水庫(kù)壩體上游護(hù)坡防滲自上而下依次為12cm厚混凝土預(yù)制塊、15cm厚粒徑2～4cm碎石墊層、復(fù)合土工膜(200g/m2無(wú)紡?fù)凉げ?0.5mmPE膜+2000g/m2無(wú)紡?fù)凉げ?、10cm厚中粗砂墊層；為增強(qiáng)異型混凝土預(yù)制塊之間穩(wěn)定性，橫向采用鍵槽連鎖，上下企口結(jié)合，混凝土預(yù)制塊強(qiáng)度C30，抗凍等級(jí)F150；為增強(qiáng)護(hù)坡的穩(wěn)定性，在上游馬道處設(shè)深0.80m、寬0.50m現(xiàn)澆混凝土防滑齒槽，壩腳處設(shè)深0.50m、寬1m現(xiàn)澆混凝土防滑齒槽。

3 防滲施工

水庫(kù)庫(kù)底防滲工程施工的主要工序：支持層平整壓實(shí)、φ80軟式透水管鋪設(shè)、無(wú)紡?fù)凉げ间佋O(shè)縫合、PE膜鋪設(shè)焊接、保護(hù)層鋪土整平壓實(shí)。

3.1 支持層施工

由于水庫(kù)地下水位距地面僅1.00～1.50m，支持層施工時(shí)需降低地下水至設(shè)計(jì)支持層高程以下0.50m，降水采用明溝降水，然后開(kāi)挖運(yùn)輸土方，整平壓實(shí)檢測(cè)，壓實(shí)度0.90。

3.2φ80軟式透水管鋪設(shè)

將軟式透水管用200g/m2無(wú)紡?fù)凉げ及⒂媚猃埨K捆扎，按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖20cm×20cm溝槽，再將已包裹好的軟式透水管放入槽內(nèi)，用中粗砂填埋壓實(shí)。施工過(guò)程中需注意以下三方面：

a.防止倒管。軟式透水管支撐體為高強(qiáng)度鋼絲圈，具有較高的強(qiáng)度，可承受一定的覆土重壓。但最好先將其兩端加以固定，然后再填覆中粗砂，可避免軟式透水管由于受不均勻水平推力而倒管，失去排水排氣作用。

b.管子連接。直接連接，將一端管子內(nèi)支撐鋼絲圈去掉，將外覆材料裁開(kāi)，套入另一節(jié)管子，用絲繩扎牢即可。T管連接，將支管端頭內(nèi)支撐鋼絲圈去掉，將外覆材料裁開(kāi)然后捆扎即可。端頭處理，將端頭內(nèi)支撐鋼絲圈去掉一段，用尼龍繩捆扎即可。

c.鋪設(shè)時(shí)間。應(yīng)盡量減少紫外線的照射，軟式透水管拆封后在陽(yáng)光下直接暴曬避免超過(guò)96h。挖槽鋪設(shè)后，軟式透水管在水體浸泡狀態(tài)下，24h內(nèi)應(yīng)回填覆土，以保證其使用年限。

3.3 長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ间佋O(shè)

土工布卷在安裝展開(kāi)前要避免受到損壞，土工布卷應(yīng)該堆放于平整不積水的地方，堆高不超過(guò)四卷的高度，土工布卷必須用不透明材料覆蓋，以防止紫外線老化，在施工現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存過(guò)程中，要保證標(biāo)簽與資料的完整。主要施工方法如下：?土工布的鋪設(shè)采用人工滾鋪法，布面要平整，并適當(dāng)留有變形余量；?土工布縫合采用手提縫包機(jī)縫合，縫合時(shí)時(shí)針距控制在6mm左右，上層土工布縫合方法與下層土工布縫合強(qiáng)度應(yīng)不低于土工布本身強(qiáng)度的70%；?土工布的拼接采用縫合方式，縫合寬度不小于0.10m；?所有的縫合必須連續(xù)進(jìn)行，不允許出現(xiàn)點(diǎn)縫，最小縫針距離織邊2.50cm；?用于縫合的線應(yīng)為最小張力超過(guò)60N的樹(shù)脂材料，并有與土工布相當(dāng)或超過(guò)的抗化學(xué)腐蝕和抗紫外線能力；?如果縫合存在跳針等不合格現(xiàn)象，必須在縫合結(jié)合處進(jìn)行重新縫合修補(bǔ)，并保證跳針部分的末端重新縫合。

3.4 PE膜施工

PE膜施工是整個(gè)水庫(kù)防滲工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，焊縫形式采用雙焊縫搭接法，焊縫檢測(cè)采用充氣法。施工工藝順序：PE膜鋪設(shè)、裁剪—對(duì)證、搭齊—壓膜定型—擦拭塵土—焊接實(shí)驗(yàn)—焊接—焊縫檢測(cè)—修補(bǔ)—復(fù)檢—驗(yàn)收。主要施工過(guò)程如下。

3.4.1 PE膜采用人工鋪設(shè)

按規(guī)定順序和方向分區(qū)分塊進(jìn)行并適當(dāng)放松，避免人為硬折和損傷，模塊間形成的結(jié)點(diǎn)應(yīng)為T(mén)字形，不得做成十字形，膜搭接面不得有污垢、砂土、積水等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)存在，膜鋪設(shè)完畢未覆蓋上層土工布前應(yīng)在膜的邊角處每隔5m放一個(gè)40kg重的砂袋。

3.4.2 焊接

焊接采用自動(dòng)調(diào)溫(調(diào)速)電熱熔擠壓焊接機(jī)，焊接時(shí)PE膜應(yīng)平行對(duì)正，適量搭接?，F(xiàn)場(chǎng)撕拉檢驗(yàn)試樣，焊接縫不被撕拉壞而母材被撕裂為合格。焊接時(shí)焊縫處PE膜應(yīng)熔融為一體，不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超焊，如果出現(xiàn)漏焊、虛焊、超焊，使用熱熔擠壓焊機(jī)對(duì)切開(kāi)損傷部位采用大于破損直徑一倍以上的母材補(bǔ)焊，雙焊縫寬度宜采用(2×10)mm。

3.4.3 焊縫檢測(cè)

焊縫檢測(cè)采用充氣法，對(duì)雙縫充氣長(zhǎng)度為30～60m，雙焊縫間充氣壓力達(dá)到0.15～0.20MPa，時(shí)間保持1～5min，壓力無(wú)明顯下降的為合格，檢測(cè)完成后，應(yīng)立即對(duì)檢測(cè)時(shí)所做的充氣打壓孔全部采用熱容擠壓焊接法補(bǔ)堵。

4 防滲效果

根據(jù)稍門(mén)平原水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)論，如果在未防滲情況下，水庫(kù)年滲漏量為372.80萬(wàn)m3，占設(shè)計(jì)總庫(kù)容897.90萬(wàn)m3的42%，防滲后全年滲漏量為17.44萬(wàn)m3，占設(shè)計(jì)總庫(kù)容的2%。水庫(kù)正常運(yùn)行后，設(shè)計(jì)滲漏量與運(yùn)行后實(shí)際滲漏量基本相符，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的防滲效果，該水庫(kù)截滲溝以外農(nóng)田區(qū)域地下水位與水庫(kù)建成前沒(méi)有變化，有效驗(yàn)證了全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲技術(shù)在稍門(mén)平原水庫(kù)中的成功應(yīng)用。

5 結(jié) 語(yǔ)

稍門(mén)平原水庫(kù)采用全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲技術(shù)進(jìn)行水平防滲，從防滲效果分析，防滲效果明顯，但全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲技術(shù)對(duì)施工過(guò)程中的鋪膜、焊膜、覆土等要求嚴(yán)格，因此，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量是全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲技術(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)防滲效果的關(guān)鍵。

[1] 周榮星，金瑞清.山東省平原水庫(kù)建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].中國(guó)水利，2015(8):25-26.

[2] 王繼新,郭凱.土工合成材料在平原水庫(kù)防滲中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理，2001(4):61-62.

[3] 顧淦臣.大壩防滲用土工膜的厚度計(jì)算[J].水利建設(shè)與管理,1992(6):3-9.

Application of full reservoir basin geomembrane anti-seepage technology in Shaomen Plain Reservoir

ZHU Tianmin, ZHANG Tao

(ShandongWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Ji’an250013,China)

Full reservoir basin geomembrane anti-seepage technology is applied for horizontal anti-seepage in Shandong Shaomen Plain Reservoir. The anti-seepage effect is prominent. In the paper, reservoir horizontal impervious plane layout, horizontal impervious design, dam anti-seepage design, construction in anti-seepage construction support layer, soft pervious pipes pavement, filament non-woven fabric pavement and PE film pavement and weld are described and analyzed in details.

full reservoir basin anti-seepage; geomembrane anti-seepage technology; application

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.008

TV223.4

B

1005-4774(2017)02- 0026- 03