二道溝水庫全庫盤防滲設計及施工分析

史錄兵

（新疆昌吉方匯水電設計有限公司，新疆 昌吉 831100）

水庫工程是水利工程的主要組成部分，對防洪、灌溉起到重要的作用。二道溝水庫總結了新疆平原水庫的建設經驗，同時也參考了國內其他地區的相關經驗，嚴格按照《碾壓式土石壩設計規范》（SL 274-2001）、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）、《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》（SL 189-2013）規范執行，在水庫設計過程中同時兼顧規劃、勘察、施工和運行管理的基本要求。本文對二道溝水庫的庫盤防滲進行設計及施工分析。

1 工程概況

二道溝水庫位于呼圖壁縣城北部，庫區鄰近芳草湖六場及111團，水庫主要任務為冬季存蓄中水（呼圖壁縣城及新興工業園區污水處理廠的中水），將水量調蓄至春夏季用于下游4.37萬畝的生態林灌溉。水庫總庫容580萬m3，最大壩高7 m。水庫為小（1）型水庫工程，工程等別Ⅳ等，主要建筑物級別4級，次要建筑及臨時建筑物級別5級。

水庫地處河流沖積平原下游，周邊地形開闊，多為農田耕地及荒灘，周邊無低于庫區的鄰谷，不存在鄰谷滲漏問題。主要利用天然地形、洼地進行蓄水，庫盤出露地層巖性主要為第四系低液限粉土、粘土及粉砂層，根據土工試驗，低液限粉土滲透系數平均值為4.8×10-4cm/s，屬中弱透水層，低液限粘土滲透系數平均值為3.6×10-5cm/s，屬弱透水層，粉砂層滲透系數為2.3×10-3cm/s，屬中等透水層。

根據水庫庫區分布地層結構及地下水出露情況，庫區范圍內地下水埋深較淺，水庫蓄水初期主要以垂直滲漏為主，當地下水位以上土體達到飽和后，庫水主要沿粉土及粉砂層以側向滲透為主。

1.1 水文氣象

二道溝水庫工程所在區域屬于重溫帶大陸性干旱氣候，多年平均氣溫6.8℃；多年平均降水量174.9 mm，多年平均蒸發量為2182.7 mm，多年平均風速3.1 m/s，多年平均最大風速20 m/s，均為偏西風，最大凍土深度1.46 m。

二道溝水庫水源為工業園區污水，兩座污水處理廠合計處理污水規模將達到5.0萬m3/d。污水處理過程損耗率按照10%計，則中水可利用量為4.5萬m3/d；污水處理廠至二道溝水庫之間管道損失率按照5%計算，可得二道溝水庫日入庫水量為4.28萬m3，年入庫水量為1560.38萬m3，見表1。

表1 二道溝水庫中水量計算成果表 單位:萬m3

1.2 地質情況

場區地質構造單元上屬準噶爾-北天山褶皺系（Ⅱ）、準噶爾坳陷（Ⅱ2）中瑪納斯坳陷構造單元中，處于北天山北麓、準噶爾坳陷南緣的新生帶坳陷中。受新構造運動的影響，區域范圍內斷裂構造較發育，但主要分布于庫區上游南部山區，其中距工區較近的區域性活動斷裂為吐谷魯斷裂，該斷裂位于庫區以南約70 km，對庫區構造穩定影響不大。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2015）（1/400萬），庫區地震動峰值加速度值為0.10 g，對應地震基本烈度為Ⅶ度，見圖1。

圖1 工程場區地震動峰值加速度區劃圖

2 庫盤防滲方案設計

初步估算水庫滲漏量Q=7218.4 m3/d，蓄水期按180天計算，年滲漏量Q年=129.93萬m3，因此庫盤滲漏量較大，由于該水庫主要存蓄污水處理后的中水，為防止地下水遭到污染，本次設計對全庫盤進行防滲處理[1]。

本次設計采用復合土工膜（200 g/m2/0.5 mmPE/200 g/m2）對水庫庫盤防滲，總鋪膜面積約183.0萬m2。

2.1 庫盤處理

（1）庫盤土工膜的鋪設應對庫盤表層清理，首先采用大馬力機械對庫盤進行耕翻，對庫區內的較大草根、樹根、石子拾撿并清除。然后再用爬犁清除庫盤內較小草根、樹根。

（2）推平庫底，不能出現庫底坑坑洼洼、高低不平的現象。

（3）庫盤局部地區高差較大，應做削坡處理，處理后的邊坡不能大于1∶4，以利于覆蓋層的穩定。

（4）鋪膜前需做碾壓處理，碾壓后使表層0.5 m深度范圍內粉土層壓實系數不小于0.96。

2.2 庫盤鋪膜

（1）庫盤鋪膜采用復合土工膜200 g/m2/0.5 mmPE/200 g/m2，沿著垂直壩軸線的方向鋪設，膜寬6 m，膜搭接長度0.12 m，庫盤設橫向土工膜搭接槽，槽深50 cm，搭接方法采用焊接，土工膜指標，見表2。

表2 PE復合土工膜物理力學性能指標要求

（2）壩體相連的部分，在前壩腳阻滑體1.5 m處開挖土工膜埋設槽，埋設槽深50 cm，槽內庫盤鋪膜與壩體復合土工膜相連，搭接方法采用焊接，見圖2。

圖2 壩體前壩腳大樣圖

（3）鋪膜前應完成錨固槽的開挖并通過基礎錨固槽開挖的驗收。基礎錨固槽的開挖尺寸斷面形式應符合施工圖紙要求。

2.3 膜頂覆蓋層處理

為保護膜頂不被沖刷、日曬、劃刺，膜頂需設置保護層。保護層選用庫盤土，要求當天鋪設，當天覆蓋。覆蓋厚度選用0.5 m。

4 庫盤防滲施工

4.1 庫盤防滲施工處理

（1）兩岸臺地上紅柳、梭梭等植被較多，庫盤鋪膜前應全部清除。初步考慮先采用大型拖拉機對庫區進行犁地處理，犁地深度不小于30 cm。然后采用農用耙地機進行耙地處理，并配合人工將翻犁出的植被清理干凈。

（2）植物根系、石子等易扎破防滲膜的雜物清理干凈后，對鋪膜區的土體進行分區推運，推土深度不小于50 cm，然后對原基面進行平整夯實，要求夯土體壓實系數不小于0.96。

（3）應盡量推平庫盤，并對墊層坡面布置6 m×50 m網格平整度測量，偏差不得超過設計鋪膜線1 cm。

（4）局部地區高差較大，應做削坡處理，處理后的邊坡不能大于1∶4，以利于覆蓋層的穩定，見圖3。

圖3 庫盤局部削坡整平坡大樣圖

4.2 庫盤鋪膜施工

庫盤防滲復合土工膜采用兩布一膜(200 g/m2/0.5 mmPE/200 g/m2)，其中土工布采用長絲紡粘針刺非織造土工布，其標準按《土工合成材料長絲紡粘刺非織造土工布》（GB/T 17639-2008）。庫盤鋪設土工膜采用布下、膜上方式鋪設，膜幅寬6 m，膜搭接寬度0.10 m，搭接方法采用焊接。極限鋪膜長度不能超過200 m。土工膜焊接采用熱楔型雙縫焊接機，為保證焊接質量，應根據大氣溫度，風速變化，調節焊接溫度與行走速度。因此，每天早、晚與中午應通過試驗調置不同的溫度與速度。如采用聚氯乙烯土工膜，可采用粘接法，要求粘貼牢固、均勻、可靠，拼接前應將拼接帶部位擦拭干凈，以保證接縫密合質量[2]。

土工膜的局部補漏，采用膠粘法，粘結膠應不溶解于水，粘接前應清潔粘接部位，邊涂膠，邊貼合，并用砂袋慢慢拖壓，使接縫貼合牢固。粘接后，應進行質量檢查，若發現漏膠部位，應立即補膠。

鋪設時務必使膜與坡腳妥貼，施工時發現損傷，應及時修補，密切注意防火，焊接時采用充氣法進行檢測，充氣壓力不小于0.05 MPa，氣帶隆起時間不小于10 min。

焊接、膠接質量應通過抽樣作拉伸試驗，拼接強度要求不低于母材強度的80%，抽樣部位與數量根據具體情況決定。選擇的膜料質量必須復核相關規范要求，嚴禁使用廢料及回收料。

4.3 膜上覆土回填

土工膜鋪設施工過程中及施工后應注意對膜的保護，避免受損。施工單位應嚴格遵守規范要求，加強質量監督檢查，同時應加強施工人員的質量保護意識，施工期間嚴禁帶跟鞋類上膜、吸煙、使用火器，不得隨意損傷土工膜。

為保護膜不被沖刷、日曬、劃刺，膜頂需設置保護層。要求膜上鋪0.5 m推運土回填。鋪膜應按基面處理一幅、鋪設一幅、焊接一幅、覆土一幅的流水作業方式進行施工。膜上回填時需向一側鋪土，把膜下氣體趕出，覆土要求當天鋪設，當天覆蓋。本次設計庫盤與岸坡復合土工膜的連接按常規方式在前坡腳焊接即可[3]。

5 結語

水庫設計過程中，針對于水庫規模、功能及要求等，選擇合適的防滲處理方式，不僅經濟合理、方便施工而且能達到預期的設計效果。此外，在工程設計中還應加強前期地質勘測，為設計提供足夠的技術支撐，選擇合適的施工方法，提高施工質量。