水庫除險加固防滲施工技術(shù)

【摘要】本文以瑪爾孜水庫為例，探討其除險加固防滲施工技術(shù)。瑪爾孜水庫位于和布克q賽爾蒙古自治縣60km處的巴嘎烏圖布拉格牧場鏡內(nèi)，是一座以灌溉為主，兼顧防洪等綜合利用水庫。

【關(guān)鍵詞】水庫；除險加固；復(fù)合土工膜；設(shè)計與施工

一、工程概況

瑪爾孜水庫位于和布克賽爾蒙古自治縣60km處的巴嘎烏圖布拉格牧場鏡內(nèi)，地理坐標(biāo)東經(jīng)86°17′54.3″，北緯46°55′14.7″，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的丘陵水庫。瑪爾孜水庫總庫容30×104m3，興利庫容24×104m3，調(diào)洪庫容6×104m3，死庫容4.5×104m3，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000，本工程規(guī)模為小（2）型，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物為5級，次要建筑物為5級。水庫樞紐工程主要由大壩、放水涵洞組成。

瑪爾孜水庫大壩壩型為均質(zhì)土壩，全長340m，最大壩高8.5m，整個大壩由主壩、左副壩和右副壩組成。壩頂寬度為2～4m；壩頂高程1428.20～1428.35m；大壩上游無護(hù)坡，壩坡1：2.0～1：2.5；下游壩坡1：1.5～1：2.0，下游未設(shè)排水設(shè)施。

二、防滲必要性

1.水庫現(xiàn)狀

⑴水庫質(zhì)量現(xiàn)狀

大壩施工質(zhì)量未達(dá)到規(guī)范設(shè)計要求，大壩土體干密度最大值為1.74 g/cm3，最小值為1.36 g/cm3，平均值為1.59 g/cm3，干密度指標(biāo)離散程度較大，現(xiàn)狀大壩填筑質(zhì)量較差，土體壓實不均勻，不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。大壩土體的滲透系數(shù)在9.7×10-5-2.7×10-3cm/s之間，平均值為7.8×10-4cm/s，滲透系數(shù)不滿足要求。大壩工程質(zhì)量定為不合格。

⑵結(jié)構(gòu)安全現(xiàn)狀

根據(jù)大壩土體滑弧穩(wěn)定分析，大壩0+150斷面穩(wěn)定滲流期和水位驟降期上游壩坡穩(wěn)定系數(shù)分別為1.067、0.766，小于《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001要求最小安全系數(shù)1.25和1.15，壩體抗滑不穩(wěn)定，不滿足規(guī)范要求。

⑶水庫滲透現(xiàn)狀

瑪爾孜水庫壩址區(qū)（庫水位在1426.64m時）總滲漏流量為1576.17m3/d。占總庫容的63.93%，滲漏量較大，嚴(yán)重影響水庫工程效益的發(fā)揮。

三、防滲設(shè)計

（1）水平防滲處理方案

水平防滲處理方案即壩前鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲，壩前鋪膜長度按壩前水深的5～8倍控制，本次壩前鋪膜長度取6倍的壩前水深即高壩段30m～50m。壩前水平鋪膜樁號為0+240～0-100，總長450m，其中樁號0-040～0+160長200，壩前鋪設(shè)復(fù)合土工膜至淹沒線防滲，樁號0-100～0-040和0+160～0+240長140m，壩前鋪設(shè)30m長復(fù)合土工膜防滲。壩體0+240～0-100同樣采用復(fù)合土工膜防滲。復(fù)合土工膜選用兩布一膜，規(guī)格為300g/0.5/300g。

（2）壩后排水設(shè)計

大壩下游現(xiàn)狀壩坡1：1.5～1：2.0，下游未設(shè)排水設(shè)施，壩后局部有積水，根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001中5.7.1的規(guī)定：土石壩應(yīng)設(shè)置壩體排水，降低浸潤線和孔隙壓力，防止?jié)B流出逸處產(chǎn)生滲透變形，保護(hù)壩坡土不產(chǎn)生凍脹破壞。因此，本設(shè)計增設(shè)了壩后排水設(shè)施。

四、復(fù)合土工膜防滲斜墻的施工

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）復(fù)合土工膜材料質(zhì)量檢測。本工程所用復(fù)合土工膜為兩布一膜針刺復(fù)合土工膜。

（2）瑪爾孜水庫在防滲施工中，人工平整坡面，并噴灑除草劑等藥水，整理后的坡面應(yīng)平整、密實、光滑，以防復(fù)合土工膜被刺破。達(dá)到設(shè)計平整度要求后，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格，為復(fù)合土工膜鋪設(shè)提供工作面。

（3）土工膜場內(nèi)拼接。為了施工方便，保證拼接質(zhì)量，復(fù)合土工膜應(yīng)盡量采用寬幅，減少壩坡現(xiàn)場拼接量，施工前應(yīng)根據(jù)復(fù)合土工膜幅寬、現(xiàn)場長度需要，在庫內(nèi)專用場地剪裁，并拼接成符合要求尺寸的塊體，卷在鋼管上，人工搬運到工作面鋪設(shè)。

4.2 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)

（1）復(fù)合土工膜的鋪設(shè)方法

鋪設(shè)方法：復(fù)合土工膜的鋪設(shè)要求在平地先將6m窄幅拼接焊成24m寬幅，然后在坡面自上而下，垂直于壩軸線方向通幅鋪設(shè)。

（2）復(fù)合土工膜的鋪設(shè)技術(shù)要求

鋪設(shè)應(yīng)在干燥暖和天氣進(jìn)行，為了便于拼接，防止應(yīng)力集中，復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用波浪形松馳方式，富余度約為1.5%，攤開后及時拉平、拉開，要求復(fù)合土工膜與坡面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應(yīng)穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴(yán)禁穿釘鞋，以免踩壞土工膜，施工時如發(fā)現(xiàn)土工膜損壞，應(yīng)及時修補。

4.3 復(fù)合土工膜的拼接

（1）本工程采用兩布一膜復(fù)合土工膜，復(fù)合土工膜的連接分2個程序進(jìn)行，即上層無紡織布的縫接， PE膜的連接。無紡織布的縫接用手提縫紉機(jī)、尼龍線進(jìn)行雙道縫接，搭接寬度10cm；PE膜采用焊接工藝連接，焊接工具采用自動調(diào)溫（調(diào)速）電熱模式雙道塑料熱合機(jī)。

（2）復(fù)合土工膜焊接質(zhì)量的好壞是復(fù)合土工膜防滲性能成敗的關(guān)鍵，所以務(wù)必做好土工膜的焊接，確保焊接質(zhì)量，因此，土工膜焊接應(yīng)由生產(chǎn)廠家派專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場操作，指導(dǎo)，培訓(xùn)，采用土工膜專用焊接設(shè)備進(jìn)行。本工程土工膜焊接采用ZPR—210V型熱合土工膜焊接機(jī)，土工布采用手提式封包機(jī)縫接。

（3）焊接工藝：第一幅土工膜鋪好后，將需焊接的邊翻疊（約60cm寬），第二幅反向鋪在第一幅膜上，調(diào)整兩幅膜焊接邊緣走向，使之搭接20cm。

（4）焊接全部在現(xiàn)場進(jìn)行，要求天氣晴好，風(fēng)力3級以下，嚴(yán)禁在雨天、高溫和嚴(yán)寒天氣下施工，焊接基底表面應(yīng)干燥，焊接前用電吹風(fēng)吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，再用干凈毛巾擦凈，保證膜面干凈，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機(jī)在平整的基面上行走，保證焊接質(zhì)量，正式焊接前，應(yīng)先根據(jù)施工氣溫、PE膜厚度，利用相同材質(zhì)的PE膜進(jìn)行試焊，施焊溫度為220～300℃，掌握好的焊接機(jī)溫度及行走速度，確定好施工工藝參數(shù)，再進(jìn)行正式施工，焊縫應(yīng)透明、平整、順直、連續(xù)。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫間留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質(zhì)量。

4.4 復(fù)合土工膜的錨固

復(fù)合土工膜的錨固分上部與壩頂?shù)腻^固，庫底與截水墻的錨固，復(fù)合土工膜上部錨固采用在壩頂路緣石基礎(chǔ)底部嵌固足夠長度復(fù)合土工膜，其結(jié)構(gòu)形式為口寬0.3㎝×深0.3㎝的三角槽，在槽內(nèi)夯填土。復(fù)合土工膜庫底與截水墻的錨固，壩腳處沿軸線方向挖口寬3.0m×深1.0m的一條溝槽，鋪設(shè)復(fù)合土工膜時將復(fù)合土工膜緊貼在溝內(nèi)側(cè)，在溝槽內(nèi)現(xiàn)澆混凝土截水墻。

4.5 上覆保護(hù)層

復(fù)合土工膜焊接完并經(jīng)質(zhì)量驗收合格后，及時在膜上面均勻鋪設(shè)30cm砂礫石墊層，找平拍實后澆筑混凝土15cm，以防止其在紫外線照射下易老化和其它因素引起的破壞。