復合土工材料在庫底透水處理中的應用

陸正明

摘 要：針對某水庫實際情況，在明確水庫存在的主要問題的基礎上，制定一套以鋪設復合土工膜為核心的綜合整治方案，并對方案的實施過程進行深入分析，包括鋪設復合土工膜時應注意的技術要求與注意事項，最后得出本工程取得理想效益，有大范圍推廣應用價值的結論，為其他類似防滲加固工程提供參考借鑒。

關鍵詞：復合土工材料；庫底透水處理；應用

中圖分類號：TV5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0162-02

水庫經過長時間的運行容易發生滲漏，而庫底透水則是一種較為常見的滲漏問題，直接影響水庫正常蓄水與用水。處理庫底透水的傳統方法不僅工藝復雜、工期長、成本高昂，而其處理效果很難保證，已無法滿足工程實際需求。因此，亟需采用一種新型材料來解決庫底透水的難題，即采用復合土工材料。

1 水庫基本情況

某水庫壩址上方流域的總面積為3.0km2，是典型的石灰巖地區。水庫于六十年代中期投入使用，主要作用在于灌溉和防洪，是小（2）型水庫。該水庫的正常運行能保護其下游近2km范圍內耕地和居民的生產生活安全。自水庫建成之后，充分發揮了灌溉與減災功能，不僅有效改善了當地的生產條件，還進一步推動了經濟社會發展，取得了滿意的綜合效益。

水庫現狀庫容、興利庫容與死庫容分別為65萬m3、43萬m3和6萬m3。其樞紐工程包括三大部分，分別為放水洞、大壩與溢洪道。其中，大壩采用“壤土心墻沙殼壩”，高、長最大值為15m和190m，頂部寬度為3-5m，高層200-201m；大壩的右側為溢洪道，采用壩肩式溢洪道，進口處為開敞的寬頂圍堰；大壩下方主河槽段設有放水洞，是采用漿砌石建設而成的矩形涵洞；大壩上游坡底為進水口，閘門型式采用斜拉式。

2 水庫現存問題

本水庫運行已超過50年，每年的汛期都基本蓄滿，而汛期以后水不斷減少，僅一個冬天就可以全部漏完，當到達次年春天需要進行灌溉時，已是無水可用。考慮到本水庫的地勢相對較高，當地政府與村民意圖借助自然壓差來滿足吃水要求，但水資源卻無法保障。因長時間占用土地資源而未發揮效益，故設想拆除此庫，恢復耕地。

近幾年，本水庫被列入除險加固名單，在選定方案的過程中反復思考，若僅對壩體進行加固，或拓寬溢洪道與改造放水洞，則只可以確保其自身運行安全，依然無法解決蓄水問題。由于壩址處于石灰巖地區，所以極有可能存在溶洞透水問題，興利水位下方和水之間的接觸面都有產生透水現象的可能。針對這一問題，當地水利局對水庫實施了深入的地質勘察，勘察所用方法包括高密度電法、測繪與地質鉆探等[1]。

經細致的地質勘察，得出以下結論：（1）左側分水嶺有較為寬厚的山體，鄰谷相對下切較淺，一般不會發生滲漏，但右側近壩段由于受到采石等因素的影響，其山體十分單薄，有壩肩繞滲的可能。（2）自水庫建成以來，因庫區存在較為嚴重的滲漏現象，所以長期無水，幾乎變成了廢棄水庫。究其原因，主要為庫底巖溶發育，滲漏嚴重。因此，必須對巖溶發育區和灰巖出露區進行有效的防滲治理。（3）庫區內地下水補給以降水為主，地表水的排泄較為暢通，且低洼處的地形很高，水庫蓄水位低于地面高程，所以不會發生浸沒等現象。（4）水庫大壩采用壤土填筑，質量良好，壓實度與滲透性均滿足要求。緩坡段與河床的清基工作效果顯著，主要呈柱狀，裂隙與節理均不發育，巖體自身有良好的完整性，能提供較高承載能力，所以壩基滲漏基本不存在。然而，在灰巖地區發生的滲漏現象較為復雜，為保證安全仍需對右側肩和壩基之間的接觸帶進行防滲治理[2]。

3 綜合治理方案設計與實施

3.1 方案設計

（1）對岸坡上的裸露巖進行整修，首先按照1：1.5的坡度整坡，鋪設一層厚度為50cm的黏土并壓實，然后鋪設復合土工材料，并在其上方加鋪黏土提供保護，要求保護層厚度不少于80cm，最后在黏土上移植草皮，但要避免種植樹木。其中，復合土工材料選用復合土工膜，即在薄膜基礎上鋪設土工布，該土工膜不僅抗頂破性、抗拉性與抗撕裂性優異，而且具有極高的物理力學指標，以及強度大、延性好、耐腐蝕、抗老化、抗滲透等眾多特點，是一種理想的透水處理材料[3]。（2）在平行壩軸線，鋪設長度為160m的土工膜，特殊區域在施工時根據開挖出露地質情況進行調整。此外，在沿河流的方向上，需鋪設150m長土工膜。（3）在對土工膜進行鋪設的過程中，壩坡和庫底連接采用壓重平臺延伸到195m高程位置，存在齒墻的位置，設于齒墻下方，上、下保護層的厚度不能小于30cm。（4）根據勘探結果，右側岸坡需鋪設150m土工膜，沿岸坡向上，另行鋪設250m，采用之前提到的方法處理坡面，由坡腳處不斷向庫內延伸，具體的施工方法完全相同。

3.2 方案實施

本次施工歷時三個月，先整修興利庫容淹沒線下方透水區，平洼削高，按照1：1.5的坡度對岸坡進行整修，再鋪設50cm厚的黏土并壓實，預計使用土工膜約2.4×104m2。工程所用土工膜的單重為每立方米800g，土工膜搭接縫的寬度和幅寬分別為20cm與6m。

3.2.1 技術要求

（1）工藝流程：挖、鋪、壓、護同時進行，分區段循環施工。（2）基面處理：根據設計要求徹底清理基面，這是使土工膜發揮良好防滲作用的關鍵，尤其是要清理樹根與尖石，且基面不能有起伏，完成清理后夯實，保證平整度與壓實度。（3）鋪設土工膜：在鋪膜的過程中，應按照從下到上的順序進行。相鄰兩個土工膜與土工膜和基面間必須壓平、緊貼，但要注意不能拉得太緊，以無氣泡為宜[4]。由于土工膜薄而輕，易被吹動，所以一次鋪膜不宜過長，并在鋪膜的同時采用土料覆蓋。依據土工膜生產廠家提供的相關資料，本次施工采用6m幅寬，以減少接頭。至于接頭，即可采用搭接，也可熱粘或膠粘，本工程采用搭接，縫寬20cm。（4）護面與保護層。用于保護土工膜的粘土必須過篩，篩去粒徑在6mm以上的大顆粒，以免刺破土工膜。土料鋪設后擊打密實，確保干容重高于1.5，同時取樣送交實驗室檢驗。在保護層回填與湖面砌筑過程中，務必做到輕放，否則將使膜撞破。護面下方需填筑厚度為100mm的墊層，以免由于水位發生變化而使保護層被淘刷。采用人工掛線的方式對干砌塊石進行鋪砌，石塊之間應緊密嵌擠，空隙部分采用小塊石或石屑填充。（5）接界處理。接界處理的目的是確保土體和土工膜良好聯結，并對滲流的入口進行封堵，截斷所有側向滲漏路徑，并避免滲水進入到膜底，使底部形成水泡，導致土工膜破裂。基于此，在實際施工中，應按照要求開挖截水槽，同時在槽中埋設土工膜。

3.2.2 注意事項

（1）埋入式的覆蓋厚度應在30cm以上。（2）防滲系統包含四大部分，分別為基礎墊層、防滲層、過渡層與保護層。（3）土體必須密實，防止沉降與開裂，清除防滲范圍內的所有樹根與草皮。和土工膜直接接觸的土料粒徑不能過大。（4）在土工膜鋪設過程中避免強力拉伸，以兩端埋進土體內形成波紋狀為宜，當與剛性材料進行錨固處理時，需預留足夠伸縮量[5]。（5）施工過程中避免異物直接砸向鋪好的土工膜，最好能在鋪膜的同時進行有效防護。

4 工程效益

防滲工程完成后，水庫正常蓄水43萬m3，已經達到設計興利水位。當水庫的庫容到達了興利庫容之后，通過近60d的持續觀測，在完全關閉放水洞的條件下，水庫水位未出現變化，庫底透水得以根治。

本水庫庫底透水問題處理取得的成功，對水庫下游和周圍農業生產安全起到了重要作用，提高了居民生產積極性，為將來的節水灌溉奠定了堅實基礎。如今，當地政府已經著力借助自然壓差建設集中供水工程。可見本工程取得的效益是極為顯著的。

5 結束語

綜上所述，水庫庫底滲漏是影響其蓄水、灌溉功能實現的主要原因，不僅無法起到推動生產和經濟發展的作用，還危機下游與周圍耕地、居民的生產生活安全。因此，必須采取有效措施進行治理，而復合土工材料以其強度大、延性好、耐腐蝕、抗老化、抗滲透等優勢，逐漸得到廣泛應用，在縮短工期、提高防滲性、降低成本等方面達到了預期的效果，值得大范圍推廣應用。

參考文獻：

[1]趙立富，馬志宏.復合土工材料在庫底透水處理中的應用[J].山東水利，2014（12）：25，27.

[2]韓雪冬，原麗娜.復合土工膜防滲材料在渠道節水工程中的應用研究[J].科技創新與應用，2013（24）：192.

[3]田安建.復合土工薄膜防滲材料在土壩施工中的應用[J].廣東水電科技，2015（04）：43-46，3，5.

[4]蔣自勝.復合土工防滲材料在加固除險工程中的應用[J].水利水電施工，2014（04）：26-28.

[5]魯南，胡嘉東.復合土工膜防滲材料在上下肚水庫安全加固中的應用[J].黃河水利職業技術學院學報，2015（03）：22-24.endprint