兩布一膜防滲技術(shù)在水庫(kù)中的應(yīng)用

【摘要】本文從翠山洼地生態(tài)綠化修工程中水庫(kù)壩體及庫(kù)底防滲角度出發(fā)，分別從工程概況、壩體及庫(kù)區(qū)防滲型式的措施分析、現(xiàn)場(chǎng)施工和工程效益分析等方面對(duì)兩布一膜防滲技術(shù)在工程中的應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)和使用注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述。實(shí)踐結(jié)果表明，兩布一膜防滲技術(shù)在水庫(kù)防滲應(yīng)用中防滲效果良好。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；兩布一膜；防滲；熱熔焊接

以翠山洼地生態(tài)綠化修復(fù)工程為例，從項(xiàng)目建設(shè)地的水文地質(zhì)、環(huán)境氣候及人文特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)全庫(kù)盤防滲方案進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)兩布一膜防滲技術(shù)在水庫(kù)壩體及庫(kù)底防滲中的應(yīng)用進(jìn)行探討，為同類工程項(xiàng)目在防滲設(shè)計(jì)和施工管理中提供參考。

1、工程概況及任務(wù)

翠山洼地生態(tài)綠化修復(fù)工程地處G30國(guó)道以南0.30 km的翠山山角東面、金溝河防洪堤的西面所轄的環(huán)狀區(qū)域。由引水管道、擋水壩、庫(kù)底 工程及放水涵洞組成。擋水壩呈環(huán)形，壩軸線長(zhǎng)2293 m，最大壩高7.15 m，水庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容155.8×104 m3，死庫(kù)容5.33×104 m3，庫(kù)區(qū)全部形成水面時(shí)，庫(kù)容為21.4×104 m3。

本工程主要任務(wù)是以解決縣城生態(tài)缺水的現(xiàn)狀，確保生態(tài)景觀用水，改善縣城及周邊環(huán)境，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為目標(biāo)。

2、壩體及庫(kù)區(qū)防滲型式的措施分析

根據(jù)庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)勘察情況，巖性主要為全新統(tǒng)沖積（Qal 4）砂卵礫石，厚度較大，屬中等透水層，結(jié)構(gòu)中等密實(shí)～密實(shí)。局部表層為全新統(tǒng)料場(chǎng)開采后留下（Qs 4）的卵礫石，主要粒徑組（20～60 mm），無(wú)細(xì)顆粒充填，天然密度1.5～1.6 g/cm3，屬?gòu)?qiáng)透水層，勘察其厚度10～15 m不等。庫(kù)區(qū)內(nèi)覆蓋較厚的第四系地層，無(wú)區(qū)域性斷裂通過(guò)。地下水位埋深大于30 m。庫(kù)區(qū)表層為較厚的第四系砂卵礫石層，滲透系數(shù)為7.5×10-3 cm/s，為中等透水層，庫(kù)區(qū)中存在松散的無(wú)細(xì)顆粒充填的卵礫石。

根據(jù)環(huán)形壩體采用天然砂礫石均質(zhì)壩分析，砂礫石壩存在的問題主要為滲漏、壩體滑落和裂縫。其中滲漏問題為重中之中，因此，設(shè)計(jì)選擇防滲型式尤為關(guān)鍵，下面從兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。

2.1 兩布一膜防滲方案

近些年來(lái)，兩布一膜在大面積景觀湖及水庫(kù)堤壩儲(chǔ)水、防滲中被廣泛采用。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，可選用兩布一膜（300 g/m2，0.6 mm，300g/m2）作為防滲材料。環(huán)形擋水壩自上而下結(jié)構(gòu)依次為：C20F200W6砼板厚15 cm，細(xì)砂墊層厚10 cm，兩布一膜（300 g/m2，0.6 mm，300 g/m2）；庫(kù)區(qū)防滲自上而下結(jié)構(gòu)依次為：50 cm原狀土保護(hù)層，l0 cm黃土保護(hù)層，兩布一膜（300g/m2，0.6 mm，300g/m2），庫(kù)底基面出現(xiàn)卵礫石層集中、結(jié)構(gòu)松散、級(jí)配單一等不良地質(zhì)，進(jìn)行20 cm厚黃土換填碾壓。

兩布一膜是由PE塑料薄膜作為防滲基材，與無(wú)紡布復(fù)合而成的土工防滲材料，其主要防滲性能取決于PE膜的防滲性能。本工程中所應(yīng)用的兩布一膜經(jīng)石河子中信檢測(cè)有限責(zé)任公司進(jìn)行取樣試驗(yàn)，其各項(xiàng)技術(shù)控制指標(biāo)均滿足《土合成材料非織造布復(fù)合土工膜》（GB/T17642-2008）標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)結(jié)果以及相應(yīng)技術(shù)控制指標(biāo)如表1所示。

由表1可知，兩布一膜具有較好的防滲功能。其它優(yōu)點(diǎn)為：

1）滲透系數(shù)達(dá)到0.6×10-11cm/s，且具有一定的抗拉強(qiáng)度。

2）兩布一膜能夠較好適應(yīng)基礎(chǔ)變形，耐久性好、單位造價(jià)低，約為混凝土造價(jià)的1/2-1/3。

3）施工設(shè)備投入明顯少、操作簡(jiǎn)單、施工進(jìn)度快。

2.2 庫(kù)底采用砼面板防滲方案

在上世紀(jì)50年代，水利工程中經(jīng)常采用鋼筋砼板或砼板水平防滲技術(shù)，取得較好的防滲效果。例如：在明山水庫(kù)、密云水庫(kù)中得到了廣泛應(yīng)用，達(dá)到了蓄水功能，本工程擬采用砼板厚25cm，以下鋪設(shè)15cm反濾層和40cm排水墊層。但是，砼面板防滲效果主要取決于面板之間止水的施工質(zhì)量，庫(kù)底水域面積32.27萬(wàn)㎡，根據(jù)庫(kù)底區(qū)域的基層情況，間隔15-20m必須設(shè)置一道伸縮縫，為確保止水效果和耐久性，伸縮縫宜采用銅片止水，由于伸縮縫止水?dāng)?shù)量很大，將給工程施工質(zhì)量帶來(lái)較大難度。另外，砼面板的單位造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩布一膜，且施工機(jī)具投入大、施工周期長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)以上兩種壩體及庫(kù)區(qū)防滲型式方案的比較，采用兩布一膜全庫(kù)盤防滲技術(shù)施工工藝簡(jiǎn)單、工期短、投資省。因此本工程選用兩布一膜作為全庫(kù)盆防滲結(jié)構(gòu)。

3、兩布一膜現(xiàn)場(chǎng)施工

3.1 施工工法

3.1.1庫(kù)底復(fù)合土工膜鋪設(shè)

針對(duì)翠山洼地生態(tài)綠化工程庫(kù)底全庫(kù)盤防滲型式結(jié)構(gòu)，兩布一膜鋪設(shè)時(shí)宜采用“翻頁(yè)”式流水作業(yè)施工工序，即由庫(kù)區(qū)中線向兩側(cè)擋水壩焊接（西向←庫(kù)中→東向）；庫(kù)底總地勢(shì)呈南高北低，擋水壩兩布一膜與庫(kù)底兩布一膜碰接時(shí)，宜從南向北平行作業(yè)，最終在最北向庫(kù)區(qū)完成閉合，達(dá)到壩體與庫(kù)底全庫(kù)盤防滲結(jié)構(gòu)。

兩布一膜鋪設(shè)時(shí)采取橫向搭接的方式，即長(zhǎng)度不間斷、寬度搭接，使用熱熔焊機(jī)自動(dòng)焊接施工方法，焊縫位置多與流體方向平行，減小流體對(duì)焊縫的沖擊荷載。

3.1.2擋水壩復(fù)合土工膜鋪設(shè)

環(huán)形擋水壩兩布一膜應(yīng)自上而下鋪設(shè)，人工拖拉平順、松緊適度，松鋪預(yù)留約3%，避免應(yīng)力集中和人工拉裂；坡面的陰陽(yáng)角處應(yīng)圓滑過(guò)渡，其平整度應(yīng)在允許的范圍內(nèi)平緩變化，坡度均勻、一致，同時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生人為褶皺。

3.2 施工質(zhì)量控制和注意事項(xiàng)

3.2.1焊接

膜材之間采用熱鍥焊機(jī)，使用熱鍥焊機(jī)時(shí)，需隨時(shí)注意焊機(jī)的運(yùn)行情況，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)速度和溫度進(jìn)行微調(diào)。在遇上土工膜長(zhǎng)度不夠時(shí)，需長(zhǎng)向拼接，應(yīng)先把橫向焊縫焊好，再焊縱縫，橫向焊縫相距大于50cm應(yīng)成T字型，不得十字交叉。

3.2.2檢測(cè)

檢測(cè)按三個(gè)步驟進(jìn)行，即目測(cè)、充氣檢測(cè)及破壞試驗(yàn)。

目測(cè)主要是對(duì)鋪設(shè)的土工膜外觀、焊縫質(zhì)量、T型焊接、基底雜物等進(jìn)行細(xì)致的檢查，所有施工人員對(duì)這一工作都應(yīng)貫徹在全部施工過(guò)程中。

充氣檢測(cè)兩布一膜焊接質(zhì)量，充氣壓力不小于0.05MPa，5分鐘不漏氣，考慮到卷材較柔軟易變形，允許壓力下降10%。

進(jìn)行拉力測(cè)試時(shí)（破壞試驗(yàn)），其標(biāo)準(zhǔn)為在做剝離和剪切試驗(yàn)時(shí)，焊縫沒被撕裂開而母才被撕拉破壞，此時(shí)焊接合格。

3.2.3注意事項(xiàng)

1）兩布一膜鋪設(shè)前，確保鋪設(shè)面的平整度，防止尖銳物體刺破兩布一膜。

2）由于復(fù)合土工膜的作用主要是防滲，因此在施工質(zhì)量控制上要仔細(xì)檢查焊縫的密封性及搭接長(zhǎng)度，是否存在焊接不牢、漏焊、欠焊情況。

4、工程效益分析

水庫(kù)自正常運(yùn)行以來(lái)，主要解決了縣城生態(tài)景觀缺水的現(xiàn)狀，同時(shí)改善了縣城及周邊的氣候環(huán)境；其次富裕存水用于周邊鄉(xiāng)村農(nóng)田灌溉，灌溉面積達(dá)0.3萬(wàn)余畝；后期將通過(guò)開發(fā)游艇、劃船等項(xiàng)目，進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5、結(jié)論

綜上所述，兩布一膜防滲技術(shù)充分利用復(fù)合土工膜的顯著防滲特性解決了壩體及庫(kù)底全庫(kù)盤防滲問題。實(shí)踐證明，該技術(shù)應(yīng)用于水庫(kù)壩體及庫(kù)底防滲中，不僅節(jié)省了工程項(xiàng)目投資，又縮短了施工工期，同時(shí)更好的發(fā)揮水庫(kù)的安全引、擋水作用，滿足了翠山下游用水的調(diào)蓄要求。該技術(shù)在翠山洼地生態(tài)綠化修工程中的實(shí)際應(yīng)用為水庫(kù)防滲施工工藝選擇提供了重要的參考價(jià)值，良好的工程效益值得在同類項(xiàng)目借鑒、推廣和使用。另外，本工程的防滲設(shè)計(jì)方案也為水利工程項(xiàng)目中的防滲設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)以及進(jìn)一步研究提供參考，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：金代宏（1992-6），男，漢族，甘肅甘谷，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事水利、市政、環(huán)保項(xiàng)目施工管理。