和田地區(qū)策勒縣先鋒水庫庫盤防滲設(shè)計(jì)

劉 娟 趙曉軍

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 新疆 烏魯木齊 830002）

1 水庫概況

先鋒水庫位于新疆和田地區(qū)策勒縣境內(nèi)，水庫坐落在策勒河河道上，是一座以防洪、灌溉為主的平原水庫。水庫總庫容為 566萬 m3，工程規(guī)模為小（1）型工程，工程等別為Ⅳ等，水庫死庫容110萬m3，興利庫容萬252m3，攔洪庫容92萬m3，調(diào)洪庫容204萬 m3。水庫大壩長3.2km，最大壩高13.3m。正常蓄水位1434.04m。庫盤平均地面高程1432m，其中Ⅰ區(qū)平均地面高程1432.5m，Ⅱ-1區(qū)平均地面高程1431.3m，Ⅱ-2區(qū)平均地面高程1432.3m。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)

水庫庫盤主要以第四系上更新統(tǒng)～全新統(tǒng)沖洪積物（Q3-4al+p）l為主，巖性為沙礫石層和低液限粉土。

按地層巖性不同將庫盤分為兩個區(qū)，分別敘述如下。

Ⅰ區(qū)：分布于庫區(qū)東部，該區(qū)地表平坦開闊，向西微傾，地表植被不發(fā)育。其地層巖性為巨厚沙礫石層，分布穩(wěn)定均一，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和壩址區(qū)所揭露情況，其厚度30m以內(nèi)無相對隔水層分布。根據(jù)野外滲透試驗(yàn)，砂礫石滲透系數(shù)5.4×10-2cm/s～3.6×10-3cm/s，屬中等透水～強(qiáng)透水層，以中等透水為主。

Ⅱ區(qū)：該區(qū)主要位于庫區(qū)西部，沿壩線附近分布，地形平坦，受洪水的沖蝕，局部分布沖溝，溝深0.8m～2.0m。區(qū)內(nèi)地表植被較為發(fā)育，主要以胡楊林、紅柳為主，其表層地層巖性以低液限粉土為主，下部與沙礫石層之間有中細(xì)砂透鏡體分布，厚0.2m～1.0m，主要為淤積形成，受地層由東南向西北微傾影響，其厚度也隨著由東南向西北由薄變厚，低液限粉土滲透系數(shù) 2.3×10-4cm/s～4.2×10-5cm/s，屬弱透水～中透水層，以弱透水為主。低液限粉土層以下地層巖性為砂礫石，分布厚度大于30m，滲透系數(shù) 5.4×10-2cm/s～3.6×10-3cm/s，屬中等透水～強(qiáng)透水層，以中等透水為主。

根據(jù)Ⅱ區(qū)表層粉土層分布厚度的不同，將其進(jìn)一步分為兩個二級區(qū)，其中Ⅱ-1區(qū)表層低液限粉土層厚度為0～2.0m，Ⅱ-2區(qū)表層低液限粉土層厚度為2.0m～5.0m。

3 庫盤防滲前滲漏量計(jì)算

水庫蓄水后產(chǎn)生垂直滲漏，現(xiàn)對水庫滲漏量按照達(dá)西定律進(jìn)行估算：

式中，Q——滲漏量，m3/d；

K——巖土層滲透系數(shù)，m/d；

I——水力坡降，垂直滲漏時取值1.0；

F——滲漏面積，m2。

根據(jù)上式計(jì)算所得結(jié)果每天滲漏量為36.45萬m3/d。

4 庫盤防滲設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)資料分析，Ⅰ區(qū)地層為中等透水層，需做水平防滲處理；Ⅱ—1區(qū)表層低液限粉土分布厚度較薄，不宜作為天然鋪蓋，也宜采取水平防滲處理措施；Ⅱ—2區(qū)表層低液限粉土厚2.0m以上，以弱透水性為主，可視作相對隔水層，不作處理。

工程區(qū)附近無粘土料場可用，目前新疆地區(qū)庫盤防滲大多采用土工膜方案。土工膜具有鋪設(shè)快捷、工藝簡單、施工質(zhì)量有保證、造價低、防滲效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，其防滲技術(shù)已成熟，有較多的成功經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)也選擇土工膜作為防滲形式。

對于砂礫石地層，鋪膜防滲形式進(jìn)行以下兩個方案的比選：

方案一：采用0.5mm厚塑膜，為防止塑膜破壞，塑膜上下分別設(shè)20cm風(fēng)積沙墊層，上層風(fēng)積沙墊層上再覆30cm沙礫料保護(hù)層。建筑工程造價1786.56萬元。

方案二：采用兩布一膜直接鋪設(shè)，膜厚 0.3mm，單層布重 150g/m2。膜上設(shè)50cm沙礫料保護(hù)層。建筑工程造價1489.56萬元。

兩方案相比，方案二具有施工快速，造價較低的優(yōu)勢，故設(shè)計(jì)采用復(fù)合土膜進(jìn)行庫盤防滲。

Ⅰ區(qū)地層巖性為沙礫石層，可鋪設(shè)兩布一膜，膜厚0.3mm，單層布重150g/m2；Ⅱ—1區(qū)分布有不同厚度的粉土層，為降低工程造價，擬采用一布一膜，膜厚0.3mm，單層布重150g/m2，膜向下，布向上。

東壩段庫盤防滲塑膜應(yīng)與壩坡土工膜連接成整體，西壩段庫盤防滲塑膜末端應(yīng)埋入結(jié)合槽內(nèi)。

5 庫盤防滲后滲漏量

塑膜滲透系數(shù)小，防滲效果較好，但仍有一定的滲漏量，正常滲漏量可按《聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T231-98）中推薦的公式（2.4.1）計(jì)算。

式中，Q——正常滲透量，m3/s；

K——PE土工膜的滲透系數(shù)，m/s；

A——PE土工膜的滲透面積，m2；

H——PE土工膜上、下水位差，m；

δ——PE土工膜的厚度，m；

6 庫盤防滲施工

6.1 庫盤清理

庫盤內(nèi)蘆葦、雜草采用推土機(jī)清除。撿除庫盤內(nèi)因清理殘留的根系，并撒滅草劑。

6.2 庫盤內(nèi)高地、陡坎修整

庫盤內(nèi)地形總體較為平坦，局部有高地、陡坎，需削坡平整。應(yīng)嚴(yán)格控制鏟運(yùn)機(jī)鏟土的坡度，通過鏟運(yùn)機(jī)鏟土，使高地、陡坎形成緩于1∶2.0的土坡。經(jīng)驗(yàn)收后，方可實(shí)施庫盤防滲工作。

表1 庫盤防滲前滲漏量計(jì)算表

表2 庫盤防滲后滲漏量計(jì)算表

圖1 先鋒水庫庫盤防滲設(shè)計(jì)圖

6.3 庫盤防滲施工程序

①第一個槽寬采用推土機(jī)推槽，槽底高程達(dá)到設(shè)計(jì)鋪膜底高程，順?biāo)飨颍疃炔恍∮?0cm；②用平碾對基面進(jìn)行平整碾壓，要求碾壓后基面0.5m深度范圍內(nèi)干密度不小于天然干密度的1.05倍，并應(yīng)光滑、平整，不得有突出尖角塊（礫）石；③通過聯(lián)檢后鋪復(fù)合土工膜，幅寬4m；④避免出現(xiàn)土方的二次倒運(yùn)，挖掘機(jī)在第一個槽邊倒占法挖第二個槽，槽深不小于50cm，挖出的土直接翻到第一個槽內(nèi)膜上，再由人工將土中草根及大粒徑尖角塊（礫）石撿除，并輔助整平。按此工序依次操作。

6.4 庫盤防滲膜的鋪設(shè)

庫盤防滲膜鋪設(shè)時應(yīng)符合以下要求：

（1）施工人員一律要求穿不帶釘子的軟底鞋，施工人員進(jìn)入膜層時，必須清除鞋底粘附的砂粒。

（2）車輛等機(jī)械不得碾壓土工膜表面及其保護(hù)層。

（3）大捆塑膜鋪設(shè)可采用機(jī)械，也可采用人工鋪設(shè)。

（4）按規(guī)定順序和方向分區(qū)分塊進(jìn)行塑膜的鋪設(shè)。

（5）塑膜搭接采用焊接法，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，土工布可采用縫接法。

（6）土工膜鋪設(shè)時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁刈兓群凸S產(chǎn)品說明書要求，預(yù)留出溫度變化引起的伸縮變形量。

（7）壩體防滲土工膜的鋪設(shè)，其接縫排列方向應(yīng)平行最大坡度線，且應(yīng)按由下而上的順序鋪設(shè)。

（8）膜層不要拉得太緊，并平貼基面，膜下空氣應(yīng)完全排出。檢查并粘補(bǔ)已鋪膜層的破孔。粘補(bǔ)膜超出破孔周邊10cm～20cm。

（9）庫盤防滲膜料鋪設(shè)完畢后，尚需覆保護(hù)層至原地面高程。保護(hù)層總厚度為50cm，不碾壓。膜上覆土的施工速度應(yīng)與鋪膜速度相配合，避免膜層裸露時間過長。

7 水庫庫盤防滲后效果

先鋒水庫始建于1970年，由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民投工投勞建設(shè)而成，主要承擔(dān)策勒鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)補(bǔ)充灌溉任務(wù)。受當(dāng)時條件限制，工程質(zhì)量較差。庫盤及壩基巖性為級配良好礫，具有中等透水性，水庫蓄水后滲漏量大，無法保證蓄至興利庫容。

水庫于2009年10月除險加固完工后，運(yùn)行至今一切正常，庫區(qū)滲漏情況較加固前有所改善，能保證設(shè)計(jì)的興利庫容，發(fā)揮了對下游灌區(qū)的補(bǔ)充灌溉作用，緩解了灌區(qū)缺水的現(xiàn)狀。

8 結(jié)語

對庫盤類似于砂礫石地基這樣強(qiáng)透水層的平原水庫，庫盤滲漏成為水庫蓄水的制約因素，垂直滲漏使水庫的水量損失較大，對水庫的經(jīng)濟(jì)效益影響較大。依據(jù)工程地質(zhì)情況，合理的對庫盤采取防滲措施，可大大地提高水庫的蓄水能力，增加水庫的經(jīng)濟(jì)效益。陜西水利

[1]《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）[S]，2001。

[2]《聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T231-98）。