張 靜，劉文龍

（遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義563002）

1 工程概況

婁山關(guān)湖區(qū)工程位于貴州遵義市匯川區(qū)板橋鎮(zhèn)境內(nèi)，距城區(qū)中心35km，對(duì)外交通便利。 項(xiàng)目區(qū)亮石河與陳家溝匯口以上流域面積21.3km2，河長(zhǎng)9.19km，平均比降3.44%。根據(jù)遵義市匯川區(qū)康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地建設(shè)項(xiàng)目總體規(guī)劃，為了保證景觀湖有穩(wěn)定水源補(bǔ)充，結(jié)合附近水資源分布情況及就近原則，景區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)上游的亮石河可作為景觀湖長(zhǎng)期補(bǔ)水水源。 景觀湖正常蓄水位945.60m，正常蓄水位水體4.50萬(wàn)m3，湖面面積3.00萬(wàn)m2。

由于婁山關(guān)湖區(qū)地基為強(qiáng)滲透第四系人工回填含碎塊石黏土和砂卵礫石夾淤泥質(zhì)黏土，地形封閉條件差，透水性強(qiáng)。 為形成有效的水面景觀，需通過合理人工防滲措施才能保證湖區(qū)具備蓄水條件。

鈉基膨潤(rùn)土防水毯作為一種新型環(huán)保生態(tài)復(fù)合防滲材料，以其良好的抗?jié)B性、柔韌性、防水性和施工便捷性，在水利、生態(tài)環(huán)保等工程領(lǐng)域發(fā)揮著較好的防滲作用［1-3］。 鈉基膨潤(rùn)土防水毯在婁山關(guān)湖區(qū)生態(tài)景觀工程中的應(yīng)用，很好地解決湖區(qū)湖底及湖岸膨潤(rùn)土層膨脹密實(shí)和防滲修復(fù)等難題。

2 工程地質(zhì)條件

表1 巖、土工程特征及地基指標(biāo)值

通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和工程鉆探揭露，第四系覆蓋層整體滲透系數(shù)較大、透水性強(qiáng)，工程區(qū)需通過防滲處理后才基本具備建設(shè)條件。

3 防滲形式比選

婁山關(guān)湖區(qū)地形封閉條件差，地基以含碎塊石黏土和砂卵礫石夾淤泥質(zhì)黏土為主，其滲透性強(qiáng)。只有通過工程措施及防滲處理，才具備蓄水條件保證景觀湖區(qū)正常蓄水位945.60m的蓄水水面需求。 根據(jù)湖區(qū)地形地貌和已揭露的地質(zhì)水文條件，優(yōu)選防滲帷幕、土工膜防滲和天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯防滲3種防滲形式進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 防滲帷幕

湖區(qū)位于亮石河、陳家河之間的河間地塊內(nèi)，屬侵蝕、溶蝕低中山巖溶谷地地貌。湖區(qū)及周邊覆蓋層較厚，下伏基巖巖性主要以∈2-3ls白云巖、泥質(zhì)白云巖為主，受巖性及構(gòu)造影響，巖溶中等發(fā)育，湖區(qū)及周邊出水溶洞及巖溶泉較為常見。 工程區(qū)地形封閉較差，覆蓋層整體滲透系數(shù)較大，透水性強(qiáng)，地表水多通過覆蓋層及白云巖強(qiáng)風(fēng)化層向溝谷排泄。 若采用帷幕灌漿方式進(jìn)行處理，帷幕線長(zhǎng)1.2km（相當(dāng)于在擬建湖區(qū)四周形成帷幕），帷幕灌漿孔按3排布置，每排分三序孔，工程量較大，且松散堆渣中帷幕灌漿受地下水位變幅的影響較大，施工難度大，可靠性低，故不宜采用帷幕灌漿的方式進(jìn)行防滲。

3.2 湖底及湖岸采取土工膜防滲

考慮到婁山關(guān)湖區(qū)水域面積不大，水頭不高，湖區(qū)覆蓋層較厚，擬對(duì)湖區(qū)采用環(huán)周式鋪蓋土工膜的防滲方案，即：開挖到設(shè)計(jì)基面高程，采取壓實(shí)處理后鋪設(shè)土工膜，為便于施工和土工膜的檢修，將湖底土工膜分6塊鋪設(shè)，在分塊連接處及湖底與湖岸連接處采用C20混凝土固邊與土工膜連接。為防止洪水期存在地下水頂托和避免出現(xiàn)氣蝕、 氣爆現(xiàn)象，應(yīng)在土工膜底部鋪設(shè)排水盲溝、排氣鋼管等實(shí)現(xiàn)減壓排氣的設(shè)施。

該方案優(yōu)點(diǎn)是上游地表水可順土工膜外側(cè)向下游繞排泄，從而減少上游地表水和四周地下水抬高的水頭壓力；但其缺點(diǎn)是土工膜易損壞，施工時(shí)不能采用機(jī)械施工，只能采用人工攤鋪土工膜以上的覆土保護(hù)層，施工時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)［4-6］；后期維護(hù)難度大，基礎(chǔ)不均勻沉降易拉裂破壞防滲體，同時(shí)還要避免施工中各種對(duì)土工膜的破壞行為，且若出現(xiàn)滲漏時(shí)，維修難度大，無法針對(duì)滲漏點(diǎn)進(jìn)行專門維修。

3.3 鈉基膨潤(rùn)土防水毯防滲

由于人工湖水域面積不大，水深較淺，且地下巖溶較發(fā)育。 結(jié)合湖區(qū)的地形、地質(zhì)條件，尤其是較復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選后，優(yōu)選基礎(chǔ)適應(yīng)性較強(qiáng)的柔性材料（天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯）進(jìn)行防滲處理，可解決湖底滲漏問題。 鈉基膨潤(rùn)土防水毯是由經(jīng)過級(jí)配的天然鈉基膨潤(rùn)土顆粒和相應(yīng)外加劑混合為原材料，經(jīng)針刺工藝及設(shè)備，把膨潤(rùn)土顆粒固定在土工布和塑料編織布之間而制成的毯狀防水卷材。 膨潤(rùn)土防水毯既具有土工材料的全部特性，又具有優(yōu)異的防水（滲）性能［7］。將防滲帷幕、復(fù)合土工膜和膨潤(rùn)土防水毯3種防滲方案，從防滲效果、單位造價(jià)、施工便捷性等方面進(jìn)行對(duì)比分析，成果如表2。

表2 防滲方案分析成果對(duì)比

根據(jù)表2對(duì)比成果，從技術(shù)可靠性、實(shí)施難度、投資等方面進(jìn)行綜合考慮，確定優(yōu)選技術(shù)方案可行、投資相對(duì)較省、施工方便快捷的“湖底及湖岸采取天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯防滲方案”。

4 鈉基膨潤(rùn)土防水毯防滲設(shè)計(jì)

4.1 防滲布置

為打造生態(tài)景觀湖面水體范圍和水深要求，經(jīng)湖區(qū)土石方挖填平衡，盡量少棄土石渣，確定選擇湖面正常蓄水位945.60m，湖底高程944.10m。經(jīng)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，為了確保生態(tài)堤安全，需設(shè)溢流設(shè)施將多余湖水安全下泄，并排入下游亮石河內(nèi)；另外為了便于今后運(yùn)行管理及維修方便，需對(duì)湖設(shè)置放空檢修設(shè)施；為保證湖面景觀，需從亮石河引水。 婁山關(guān)湖區(qū)防滲主要由修建生態(tài)堤、 湖底及湖岸防滲建筑物等組成。

4.2 生態(tài)堤設(shè)計(jì)

4.2.1 防滲結(jié)構(gòu)

景觀湖的生態(tài)堤分布于河間地塊北部，多為緩坡臺(tái)地形，整體上呈北高南低、西高東低的地形。 堤壩區(qū)出露地層主要有第四系（Q）及寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群（∈2-3ls）。 生態(tài)堤頂高程946.60m，建基面高程941.50～943.50m，最大堤高5.1m，堤頂寬均5.0m。上游坡比均為1∶2.5，上游面采用天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯進(jìn)行防滲，坡頂周邊駁岸對(duì)防水毯采取塊石壓頭處理，防水毯表層覆50cm厚黏土保護(hù)層；下游面坡比1∶2.5，竣工后回填至其設(shè)計(jì)高程。 生態(tài)堤防滲結(jié)構(gòu)斷面如圖1。

圖1 生態(tài)堤防滲結(jié)構(gòu)斷面

4.2.2 填筑材料及填筑標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)SL274—2001 《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，結(jié)合壩體材料就近、就地取材的原則，堤身主體主要采用湖區(qū)清挖的砂礫石料填筑，但所清挖的表層耕植土、 淤泥或雜質(zhì)含量較大的土料不能用于堤身填筑。生態(tài)堤壩殼料采用砂礫石料或碎石黏土料進(jìn)行填筑，粒徑大于5mm顆粒含量大于50%，最大粒徑不宜大于300mm，0.075mm以下顆粒含量不應(yīng)大于15%。

填筑時(shí)不得發(fā)生粗料集中架空現(xiàn)象，壓實(shí)機(jī)具采用10～20t震動(dòng)碾，鋪土厚度20～30cm （10t震動(dòng)碾）或50～60cm（20t震動(dòng)碾），局部采用人工夯或輕型機(jī)具夯實(shí)時(shí)鋪料厚度不宜大于20cm。 砂礫石料設(shè)計(jì)填筑干密度不小于2.1g/cm3，相對(duì)實(shí)度不小于0.75；碎石黏土料設(shè)計(jì)填筑干密度不小于1.9g/cm3，壓實(shí)度不小于91%。

4.3 湖底及湖岸防滲設(shè)計(jì)

4.3.1 湖底防滲設(shè)計(jì)

根據(jù)湖區(qū)地形地質(zhì)條件，結(jié)合湖面景觀設(shè)計(jì)方案及其對(duì)水深的要求，確定采取直接開挖方式將湖底整平，湖底設(shè)計(jì)高程944.10m。 由于工程區(qū)地質(zhì)條件差，巖溶中等發(fā)育，湖區(qū)及周邊出水溶洞及巖溶泉較為常見，湖底需全斷面鋪設(shè)鈉基膨潤(rùn)土防水毯進(jìn)行防滲。 湖底防滲結(jié)構(gòu)斷面圖，如圖2。

圖2 湖底防滲結(jié)構(gòu)斷面

防水毯以下需清挖至砂礫石基礎(chǔ)層，超挖部分采用砂卵礫石進(jìn)行碾壓回填，要求相對(duì)密度不低于0.65。上部采用黏土碾壓回填至943.50m高程（黏土層壓實(shí)厚度不小于30cm，粒徑不大于10mm），防水毯以上依次鋪設(shè)黏土保護(hù)層（壓實(shí)厚度不小于50cm，粒徑不大于10mm）和凈化裝飾層（厚度10cm，粒徑小于等于10cm）至944.10m。 黏土基礎(chǔ)層和黏土保護(hù)層填筑壓實(shí)度不小于85%。防水毯搭接長(zhǎng)度不小于30cm，陰陽(yáng)轉(zhuǎn)角、湖底與湖岸搭接、湖岸頂部壓頭搭接長(zhǎng)度不小于60cm。

4.3.2 湖岸防滲設(shè)計(jì)

湖岸鋪設(shè)鈉基膨潤(rùn)土防水毯進(jìn)行防滲，根據(jù)擬定的湖岸邊界結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，湖岸可采用生態(tài)堤和重力式擋墻兩種方案。

湖岸寬緩段考慮采用生態(tài)護(hù)坡形式，坡面設(shè)計(jì)坡比為1∶2.5。防水毯以下清挖至坡面基礎(chǔ)高程，采用黏土碾壓回填至設(shè)計(jì)斷面高程（黏土厚不小于30cm）后鋪設(shè)防水毯，防水毯以上鋪設(shè)黏土保護(hù)層（厚度不小于50cm，粒徑不大于10mm）。

5 結(jié)語(yǔ)

為確保品婁山關(guān)湖區(qū)形成有效水面景觀、 滿足蓄水水面要求，結(jié)合湖區(qū)地形地貌和揭露的水文地質(zhì)條件，對(duì)生態(tài)堤、湖底及湖岸防滲結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了論證分析，優(yōu)選地形地質(zhì)適宜性好、抗?jié)B性優(yōu)、體積小、 質(zhì)量輕和經(jīng)濟(jì)性好的天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯防滲方案，為工程高效優(yōu)質(zhì)建設(shè)提供了技術(shù)指導(dǎo)。

（1）湖區(qū)地形封閉條件差，地基覆蓋層較厚，滲透系數(shù)較大、透水性強(qiáng)，只有通過合理工程措施及防滲處理后，才具備蓄水條件，才能滿足正常蓄水位945.60m景觀水面需求。

（2）與防滲帷幕和土工膜防滲形式相比，生態(tài)堤和湖底及湖岸優(yōu)選采用天然鈉基膨潤(rùn)土防水毯進(jìn)行防滲，其投資相對(duì)較省、施工便捷且建設(shè)工期較短，工程實(shí)際匹配性較好。

（3）鈉基膨潤(rùn)土防水毯在婁山關(guān)湖區(qū)生態(tài)景觀工程中的應(yīng)用，證明其具有良好的防滲效果和生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。 項(xiàng)目實(shí)施后，生態(tài)景觀湖正常蓄水位945.60m，正常蓄水位水體4.50萬(wàn)m3，湖面面積3.00萬(wàn)m2。 通過水面蒸發(fā)和植物蒸騰，能有效凈化空氣、調(diào)節(jié)氣溫和濕度，可為項(xiàng)目區(qū)營(yíng)造“康養(yǎng)、旅居”的“人水和諧、生態(tài)自然”環(huán)境。