大體積調蓄水池土工膜防滲技術應用

牛 飛

（莊浪縣水務局，甘肅 莊浪744699）

1 項目實施背景

莊浪縣中部山區人飲水工程始建于2001年國家實施農村人畜飲水解困的初期，全工程包括水源工程、供水工程和附屬工程三部分，水源為關山腹地的魚兒咀水源，在各集中水眼處建截水墻將基巖孔隙裂隙水通過引水管道集蓄到500m3清水池，然后經過凈化處理后進入供水管網系統自壓供水入戶。該工程建成投入運行以來，基本上解決了南坪、韓店、永寧和鄭河等4個鄉鎮14個村3039戶1.4萬余人的吃水問題。

隨著社會經濟的發展，群眾生活水平的提高，生活需水量不斷增加，加之每年10月至次年3月枯水期期間，特別是遇到大旱或連續干旱年份，甚至出現河道來水枯竭和斷流現象，引起泉水干涸、水眼位移或者水位降低而致使水源來水量大幅度減少，造成枯水期供水量不足，季節性缺水現象越來越嚴重，給受水區內的群眾生產、生活帶來了嚴重影響；加之該工程建成運行將近二十年了，現狀水源地截水墻部分損壞、引水管道老化、管網滲漏嚴重，加劇了枯水期供水不穩定的問題。

2 工程技術思路

為切實解決南坪等4個鄉鎮14個村1.4萬人的吃水季節性缺水等供水不穩定的問題，2015年年初對該工程多次進行實地踏勘后提出對原魚兒咀水源進行維修、鞏固。水源工程由兩部分構成，一部分利用現狀9處截水墻截取11處基巖孔隙水，引水至已建500m3集水池；另一部分利用已建截水墻截取地表徑流水，鋪設引水管道引水至魚兒咀溝溝口左岸Ⅱ級扇形、階梯狀階地，在該處利用自然地形修建3座大體積調蓄水池進行蓄水調節，池內安裝潛水泵，鋪設上水管線提水至已建許灣蓄水池，經新增水處理設施凈化處理后從許灣蓄水池增設一條配水管道，配水至牡丹咀新建蓄水池， 從許灣蓄水池和牡丹咀新建蓄水池各自引出配水支管道通過重力流自壓配水至各供水村。

3 工程設計

中部山區人飲鞏固提升工程分為水源、取水和輸水工程3部分。①水源工程：維修截水墻9處。②取水工程：鋪設引水管道850m（其中無縫鋼管100m、PE管750m）；新建碾壓均質土壩型調蓄水池3座，采用復合土工膜防滲，壩體內邊坡為1：2.5，外邊坡為1：2.0，池頂設計寬度取4.0m。在每兩座池間設連通管，各池池底最低處設放空管； 迎水坡設下庫踏步；建閘閥井6座，管理所1處。③輸水工程：調蓄池內安裝200QJ（R）50-39型臥式潛水泵，鋪設上水管道3656m，配套S11-20 KVA變壓器。整個項目的主體工程是3座大體積調蓄水池，確保工程建成后安全運行的質量控制點是調蓄水池的防滲處理。

大體積調蓄水池均位于魚兒咀溝左岸Ⅱ級扇形、階梯狀階地，階地寬60～160m，長640m。左岸邊坡為砂礫質天然邊坡，坡高4.0～6.5m，天然坡比1：0.75～1：1，多數地段為直立陡坎，天然邊坡穩定。階面標高2120～2126m，左岸2級階地后緣白堊系泥巖出露，巖基邊坡穩定。右岸為階地條田依次分布，邊坡穩定。

壩基出露地層由2層組成：第（1）層為第四系全新統沖洪積、坡積黃土狀粉土，厚度1.5～3.5m；呈褐黃色。干密度1.35～1.45g/cm3，具有濕陷性，地基土承載力標準值90kpa；第（2）層為第四系全新統沖洪積、砂礫石層，呈褐淡紅色，厚度4.5～6.5m，天然狀況下為中密實狀，干密度1.86～1.92g/cm3，無濕陷性，地基土承載力標準值350kpa。壩肩、壩基滲透系數為 1.84×10-3～4.92×10-3cm/s， 屬于中強透水體。

根據原地形及縱坡比確定3座調蓄水池整體呈串珠狀布置。1#調蓄水池容積為1.7萬m3，2#調蓄水池容積為4.91萬m3，3#調蓄水池容積為3.13萬m3，3座調蓄水池總容積為9.74萬m3。

1#調蓄水池周長427m，長約145m，寬約24m，最小壩高3.68m，最小水深2.68m，最大壩高4.4m，最大水深3.4m，相應正常蓄水位為2131.7m，壩頂高程為 2132.7m，容積1.7萬m3。

2#調蓄水池周長434m，長約94m，寬約67m，最大壩高6.86 m，最大水深5.86 m，相應正常蓄水位2131.7m，壩頂高程2132.7m，容積4.91萬m3。

3#調蓄水池周邊全長452m，長約80m，寬約50m，最大池高17.5m，最大水深4.53m，相應正常蓄水位2119.7m，池頂高程2120.7m，容積3.13萬m3。池型均采用黃土均質碾壓。

在兩池間設連通管，池底最低處設放空管，3#調蓄池內安裝臥式潛水泵，通過閥門井內蝶閥控制；迎水坡設下庫踏步。

4 調蓄水池防滲處理

1＃、2＃、3#調蓄池壩體經分層碾壓粉質黏土形成，基礎置于砂礫石層上，軟基段換填處理。擬定迎水坡坡比 1∶2.5，背水坡坡比 1∶2.0，大壩壩坡從外至內分為4層：第①層為6cm厚C20砼預制板，第②層為3cm厚M10水泥砂漿，第③層為0.4mm厚土工膜，第④層為粘土壩體。池底開挖至設計標高后，再將基底原狀土翻夯深1000 mm，翻夯至設計壓實度后再進行池底防滲處理，防滲處理從上至下分為4層：第①層為6cm厚C20砼預制板，第②層為3cm厚M10水泥砂漿，第③層為20cm厚中粗砂墊層，第④層為0.4mm厚土工膜。

本工程3座大體積調蓄水池池壁、池底防滲處理的關鍵是采取土工膜防滲，設計采用FN2/PE-20-400-0.6型高規格復合土工膜，兩布一膜，布為長絲紡織針刺非織造土工布。從遮光、抗紫外線及抑制植物生長等方面考慮，膜體顏色選黑色，膜厚0.4mm，單位面積質量1152g/㎡，斷裂強度不小于20KN/m，CBR頂破強力不小于4.5KN，撕破強力不小于0.7N。

在蓄水池池壁碾壓完成后經多方論證，確定本工程采用FN2/PE-14-400-0.4型高規格復合土工膜，為兩布一膜，布為長絲紡織針刺非織造土工布。從遮光、抗紫外線及抑制植物生長等方面考慮，膜體顏色選黑色，膜厚0.4 mm，單位面積質量800 g/m2，斷裂強度不小于14.0KN/m，CBR頂破強力不小于2.5KN，撕破強力不小于0.48N。

施工技術要求： （1）膜下一切雜物須清掃干凈；（2）將鋪設區按土工膜幅寬分塊標記于砂漿層表面，按照標記位置鋪設并填寫質量檢查記錄表；（3）避開當地當時太陽紫外線強烈的13.00～16.00時段或大風、下雨等天氣條件鋪設；（4）嚴禁作業人員穿硬底鞋或者帶釘鞋，鋪設時作業區內禁止吸煙，同時注意防火。禁止將硬物放置于土工膜上；（5）土工膜與膜下砂漿層要求壓平貼緊并留一些松弛度；（6）庫坡土工膜的鋪設高度，要求高于最高水位以上且超高值不小于0.5m；（7）坡頂以上土工膜要在覆蓋后壓緊并整齊卷好；（8）為防止大風，在鋪設時所有土工膜要用砂袋或其他軟性重物壓住至膜上水泥砂漿保護層完成施工，當天鋪設的土工膜要在當天全部完成拼接。

現場拼接技術規定：（1）土工膜的接頭施工前要先進行工藝試驗；（2）焊接形式最好采取雙焊縫搭接；（3）主要焊接工具要選用自動調溫（調速）電熱鍥式雙道塑料熱合機和熱壓擠壓焊接機，輔助焊接工具選用塑料熱風焊槍（用于局部修補）。

現場拼接步驟：（1）首先拿干凈紗布擦凈焊縫大接線處，達到無水、無塵、無垢，土工膜要平行對正，搭接長度大于100mm；（2）根據現場天氣條件，將焊接設備調節到最佳工作狀況；（3）在調節好的工作狀況下，接著進行小樣焊接試驗，試焊接長1米以上的PE土工膜樣品；（4）采取現場撕拉檢驗試樣，焊縫無破壞、母材未撕裂便合格；（5）現場試驗合格后再用已熱合機逐副進行焊接；（6）要根據作業區氣溫和材料性能，隨時調控焊機工作狀況，焊機工作溫度宜控制在180-200℃之間；（7）PE 土工膜焊縫處不允許出現虛焊、漏焊或超量焊，若出現必須割開焊縫，再用熱熔機對該部位用大于破損直徑的母材補焊；（8）焊縫雙縫寬度宜采用2×10mm；（9）橫向焊縫間錯位長度要求不小于 500mm；（10）T字形接頭要采取母材補300mm×300mm的疤，并將疤角修圓。

5 工程建設及效益

該工程于2018年6月底開工建設，2019年9月底調蓄水池開始蓄水運行。經測算該工程日補充供水量可達780m3，年補充供水量將近29萬m3，運行后解決了韓店、永寧、鄭河、南坪4個鄉（鎮），14個村，2985戶1.4萬人的供水不穩定、季節性缺水的問題。

6 結語

該工程調蓄水池采用土工膜防滲為全市農村供水工程中首次應用，通過本工程的實施，參與工程建設的水利技術人員均已經全面掌握了土工膜的鋪設、檢測及應用技術，實踐證明采用土工膜防滲效果好、使用壽命長，經濟效益也十分顯著，一是與常規采用砼及鋼筋砼防滲相比較，采用土工膜造價低、節省工程建設資金；二是兩者相比較，采用土工膜施工方便、簡捷、工期短；三是土工膜具有較強的耐酸堿、抗老化、抗紫外線的能力，能適應各種水環境而且經久耐用。為今后在全縣、全市水利工程建設渠道、水庫、蓄水池及其他水工建筑物中大幅度推廣采用土工膜防滲提供了成功的經驗。