云蒙山水庫庫區防滲工程設計

□李彥博

（鄭州市水利建筑勘測設計院）

云蒙山水庫庫區防滲工程設計

□李彥博

（鄭州市水利建筑勘測設計院）

云蒙山水庫作為引水入密工程的調蓄水庫，工程地質條件復雜，水庫庫區存在突出的巖溶滲漏問題。巖溶主要發育在崮山組、張夏組厚層灰巖、白云質灰巖中，巖溶形態以巖溶裂隙為主，其次為溶孔、溶洞。水庫滲漏類型為溶隙分散滲漏和管道混合型滲漏。本次防滲設計經方案比選后采用膨潤土防水毯結合粘土防滲措施，處理范圍為水位288.70 m（正常蓄水位288.20 m+ 0.50 m超高）以下庫區底部及邊坡整體進行防滲，并與大壩壩坡粘土斜墻相連，形成一個整體的“盆型”防滲體系。

水庫；庫區防滲；設計

1 工程概述

新密市引水入密工程是從尖崗水庫通過敷設管道方式向新密市供水，是新密市委市政府為確保新密市用水安全，推動社會科學發展的惠民工程。工程共分為四部分：取水工程、輸水工程、水廠工程和供水工程。于2014年底開始前期工作，2015年7月開始施工。根據工程總體規劃，云蒙山水庫作為引水入密工程的調蓄水庫。

云蒙山水庫位于新密市東北約6 km來集鎮的云蒙山西溝，屬淮河流域沙潁河水系雙洎河支流，水庫控制流域面積13.50 km2，總庫容401.60萬m3，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養殖等綜合利用的小（1）型水庫。2013年3月水庫完成除險加固工程。除險加固后云蒙山水庫壩頂高程為292.80 m，最大壩高35.50 m，壩頂寬度為6 m，泥結碎石路面，壩頂上游迎水側設漿砌石防浪墻，凈高1 m。大壩采用粘土斜墻結合高噴灌漿防滲。

由于工程地質條件復雜，河南省水利廳在《關于對鄭州新密市云蒙山水庫除險加固工程初步設計的審批》中提出：該水庫庫區和壩址存在嚴重滲漏問題，除險加固工程對于庫區庫盆滲漏問題暫不處理，地方政府應同步實施庫區治漏工程，以發揮水庫興利作用。

新密市引水入密工程將云蒙山水庫作為調蓄水庫，其防滲工程對水庫調蓄作用的發揮意義重大。

2 庫區防滲設計

2.1 工程等別及建筑物級別

依據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）的規定，由于本工程是新密市引水入密工程的一部分，工程等別應與新密市引水入密工程一致。新密市引水入密應急水源工程屬Ⅳ等工程，因此本工程也屬Ⅳ等工程，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。

2.2 庫區防滲設計

根據地質報告，水庫庫區存在突出的巖溶滲漏問題。巖溶主要發育在崮山組、張夏組厚層灰巖、白云質灰巖中，順層面或裂隙面最為發育，且在溝谷兩岸及河床底部較為常見，在庫區主要分布在樁號A0+570～A0+000（壩址）、B0+300～B0+000之間，與庫底覆蓋層滲水塌陷坑分布范圍基本一致。巖溶形態以巖溶裂隙為主，其次為溶孔、溶洞。水庫滲漏類型為溶隙分散滲漏和管道混合型滲漏。庫底基巖面起伏不大，未發現大型溶洞、落水洞、地下暗河，巖溶發育程度中等。淺部巖溶充填物多，深部充填物少：充填物呈全充填一半充填一無充填。漏水塌陷坑數量較多，但規模小，呈分散型（非串珠狀線性分布），成因為流土、接觸沖刷滲透變形破壞形成的。

目前常用的全封閉型防滲體系有粘土鋪蓋、混凝土防滲面板、膨潤土防水毯防滲、復合土工膜防滲等。根據項目區實際情況，選取粘土鋪蓋水平防滲、混凝土面板防滲、膨潤土防水毯防滲、復合土工膜防滲、膨潤土防水毯結合粘土防滲五種防滲方案進行比較。

工程如采用單一防滲措施，如粘土鋪蓋防滲，由于需要粘土土料較多，且土料要求嚴格，需尋找專門的土料場，根據地質報告，土料場距離工程區為8.50 km及19 km，運距較多，且需要征地，難度較大，填筑壓實要求較高，工期較長，且根據規范要求，對防滲要求較高的工程應慎重選用，考慮到本工程為遠距離調水，水資源較寶貴，對工程不太適合；如采用混凝土面板防滲，由于本工程邊坡部分為回填邊坡，回填邊坡存在不均勻沉降現象，澆筑混凝土板時易產生裂縫，且混凝土板間縫也較多，存在滲漏隱患較多，一旦產生漏水現象，較難處理，且混凝土澆筑量大，澆筑混凝土時需支設模板，表層需配鋼筋，施工速度較慢，工期較長，投資較高，對本工程也不太適合。如采用單一復合土工膜防滲，復合土工膜之間采用焊接，土工材料本身及焊縫不可避免的存在質量缺陷問題，仍會產生滲漏現象；膨潤土防水毯具有自愈功能，適用于地基變形較大，投資比復合土工膜要高，但由于本工程地質條件復雜，采用單一防滲措施防滲效果無法保證。

由于云蒙山水庫庫區存在灰巖及巖溶現象，對于灰巖巖溶地區水庫的防滲處理，一直是水利工程的熱點和難點問題。例如輝縣的百間寺水庫，庫區也存在灰巖巖溶現象，整個庫區采用盆型防滲體系。采用粘土、復合土工膜、混凝土面板綜合防滲措施。2014年蓄水后在庫岸和左岸出現10余處滲透破壞的塌陷坑，庫水漏失嚴重；又采取措施處理后才取得較好的防滲效果。防滲工程總投資1億多元。

工程地質條件基本與百間寺水庫相同，也建議采取多種防滲措施解決滲漏問題。由于粘土鋪蓋及混凝土面板防滲對本工程不太適合，建議采用以復合土工膜或膨潤土防水毯防滲為主，并結合粘土防滲措施。復合土工膜及膨潤土防水毯均適合本工程。但考慮到復合土工膜接縫采用焊縫，對施工要求較高，且存在焊接質量較難保證問題；膨潤土防水毯采用搭接，且對地形適應較強，同時膨潤土防水毯具有一定的自愈功能。建議采用膨潤土防水毯結合粘土防滲。

以上幾種方案的主要工程量及投資見表1。

以上可以看出，粘土鋪蓋由于土方量大，需要專門的土料場，土方運距較遠，工程投資較多；混凝土防滲面板混凝土量較多，工程投資最高，且施工工期較長；膨潤土結合粘土防滲總投資與復合土工膜、膨潤土防水毯相差不大。

表1 防滲方案工程量及投資比較表

綜上所述，考慮到工程地質條件復雜，比選后采用膨潤土防水毯結合粘土防滲措施。

水庫正常蓄水位為288.20 m，本次庫區防滲處理范圍為水位288.70 m（正常蓄水位288.20 m+0.50 m超高）以下庫區底部及邊坡整體進行防滲，并與大壩壩坡粘土斜墻相連，形成一個整體的“盆型”防滲體系。

設計先清除庫區樹木、樹根等，清除后對庫底表層進行壓實平整處理，處理后庫底上鋪設1 m厚粘土鋪蓋，既可以起到一定的防滲作用，也可以防止下部對膨潤土防水毯破壞。粘土鋪蓋要求采用粘性土，土料要求采用粘粒含量在15%～40%、塑性指數7～20、有機質含量＜2%、水溶鹽含量＜3%的粘性土，填土的含水量應按最優含水量控制，允許偏差為±3%。壓實度要求≥0.96，碾壓后滲透系數≤1×10-5cm/s。同時，考慮到上部對膨潤土防水毯的防護，鋪設完成后，在上部鋪設1.00 m厚粘土保護層（庫區開挖土料）。

對土質邊坡及巖質邊坡庫岸進行削坡或培坡處理，在高程276.00 m、282.00 m處分別設置2 m寬馬道，考慮到下部經常蓄水，高程276.00 m馬道以下坡度為1∶4，高程276.00 m馬道以上坡度為1∶3。對于巖質邊坡，要求膨潤土防水毯下鋪設≥1.00 m厚粘土層，以避免防水毯被刺破。處理完成后上鋪設膨潤土防水毯，鋪設完成后在上部鋪設1.00 m厚粘土保護層（庫區開挖土料）。

庫區防滲體系與原壩坡粘土斜墻及岸坡連接，庫區末端與庫底防滲相連。

3 結論及建議

由于云蒙山水庫庫區存在灰巖及巖溶問題，在目前的技術條件下，采用膨潤土防水毯及粘土復合防滲是較優方案。但施工時仍需要保證施工質量，如嚴格控制粘土土料質量及壓實度標準、保證膨潤土防水毯材料的質量、施工時避免對膨潤土防水毯造成破壞、對于膨潤土防水毯的搭接應嚴格控制，防止產生缺陷等，才能達到防滲處理效果。

對于灰巖巖溶水庫的處理，一直是水利工程中的熱點和難點問題，國內處理類似的工程經驗不多。建議前期蓄水高度不要太高，蓄水至一定深度后，穩定一段時間，對庫區進行觀測，看是否有異常現象，如沒有，可以加大蓄水深度，穩定一段時間后再觀測，逐漸提高蓄水深度。如有異常現象，分析查明原因并處理后再進行蓄水。同時，水庫蓄水后，應加強對水庫岸坡穩定、水庫蓄水情況、水庫周邊情況進行監測，發現異常及時上報處理。云蒙山水庫作為新密市引水工程的調蓄水庫，水庫蓄水前應制定蓄水方案，逐步抬高蓄水高度，同時建議新密市根據用水需要確定合理的蓄水高程，降低水庫蓄水高度。

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1673-8853（2017）07-0054-02

2017-05-09

編輯：劉長垠韋詩佳

李彥博（1982-），男，工程師，主要從事水利工程的設計工作。