復合土工膜在南仲都塘壩防滲中的應用

李愛華，王賢兵，邢金龍

（泗水縣水務局，山東 泗水 273200）

泗水縣南仲都塘壩位于泗水縣圣水峪鎮(zhèn)南仲都村南，泗河支流仲都河上，屬泰沂蒙低山丘陵區(qū)，塘壩距龍灣套水庫1.5km處。塘壩控制流域面積0.8km2，是一座主要以灌溉為主的塘壩。塘壩建成后，對當地的農業(yè)生產發(fā)揮了積極作用。塘壩全長120m，為均質壩，水面面積1.4萬m2，庫容約4.2萬m3，每年汛末都能蓄滿溢洪，但由于滲水，至每年12月份幾乎干枯，群眾迫切要求對塘壩進行防滲漏處理。

1 大壩滲漏原因分析

根據塘壩附近地質勘探及成井資料分析：塘壩滲漏原因，塘壩周圍低山環(huán)繞，大壩筑在仲都村南的河道內，庫區(qū)大部分巖層都傾向庫內，附近河谷為縱谷，壩址附近巖層為中奧陶系的石灰?guī)r，灰?guī)r的裂隙發(fā)育，多發(fā)育溶溝、溶槽，根據該塘壩壩址水文地質條件和每年滲漏情況分析，滲漏的主要原因是石灰?guī)r裂隙發(fā)育且沒有大的溶洞，通過塘壩四周和庫底慢慢下滲，滲漏的范圍既包括壩體、壩基，也包括庫盆。因此，必須對壩體、壩基、庫盆等全鋪設復合土工膜進行防滲，以便形成完整的防滲閉合系統(tǒng)。

2 排水排氣系統(tǒng)設計

石灰?guī)r地區(qū)裂隙發(fā)育，當降雨量充沛、地下水位較高時，庫岸和庫底將隨著地下水的升高而出現逸水現象，兩岸降雨入滲使水通過裂隙進入塘壩內。鋪設復合土工膜之后，此部分滲水由于有復合土工膜的分隔，使?jié)B水無法進入塘壩內，必然對土工膜產生頂托，嚴重時可能將土工膜頂起。處理的方法是將這部分滲水及滲氣排出，具體措施如下：

一是排水盲溝的布設。在塘壩周邊、中間開挖排水溝（盲溝），排水溝寬0.5m，深0.4m，間距20m，結合開挖溝槽，在塘壩周圍合適的地方建集水井，集水井底部需離開岸坡頂2~3m，且應與盲溝相連，通過管道將水排走，以達到排水、排氣和降低復合土工膜下水位的效果。

二是盲溝溝槽的回填。先填10cm小石子，然后放入φ100mmPS無紡布軟式透水管，再填入石子至溝槽平。然后回填厚10cm中粗砂整平，用振動碾壓實，使?jié)B水能夠通過沙層與盲溝相連，使地下水匯聚到盲溝內。

三是鋪設復合土工布。采用300g/0.5mm/300g復合土工布，鋪設時中間應留有富余，鋪設時采用焊接連接，避免漏焊，鋪設到設計高度后，開挖溝槽進行錨固。

四是回填土施工。土工布鋪設完后，先回填10cm細土整平，再回填20cm黏土，用振動碾壓實，然后控制上土厚度，一般鋪30cm，壓實后20cm，控制總壓實厚度要達到設計厚度。集水井周圍回填土改用電夯回填。集水井中的水通過管道排至塘壩下游。

3 復合土工膜與周邊邊界的連接設計

3.1 復合土工膜與主壩的連接

1）護坡設計。主壩壩前坡設計坡比1∶2.5，首先應將壩坡整平，用挖掘機進行碾壓，然后上覆10cm砂層，鋪設復合土工膜一直埋設至壩頂，在壩頂開挖0.8m×0.8m溝槽，將復合土工膜嵌入溝槽內，回填黏土夯實。在復合土工膜上部覆蓋0.5~1.0m黏土壓實后進行護坡。

2）護坡施工。在坡腳及壩坡與岸坡交界處設上底寬50cm、高80cm的M10漿砌塊石基礎，漿砌塊石的護坡厚度為25cm。漿砌塊石護坡應設置結構縫，縫內填塞瀝青木板或采用聚乙稀泡塑板，分塊尺寸為16m2。漿砌塊石護坡自上而下為：漿砌塊石厚25cm，5～20mm碎石15cm，中粗砂10cm。壩前漿砌石護坡應設置縱橫縫和足夠的排水孔，排水管直徑φ50mm，間距為4m×4m，梅花狀布置，濾水端部穿孔外包二層土工布，并用反濾層外包，厚度不小于0.5m。

3.2 復合土工膜與其它岸邊的連接

周邊搭接處理的要求是將復合土工膜與周邊土體聯結緊密，封堵滲流入口，截斷側向的滲漏路徑，防止雨水進入土工膜底部，形成水泡，在庫水位下降時脹破土工膜。因此周邊搭接一定要挖截水槽，并將土工膜埋入槽內。對岸邊進行漿砌石護坡或草皮護坡，岸坡坡比不小于1∶3。

3.3 復合土工膜與上游河道的結合

要達到防滲效果，復合土工膜必須向上游鋪設到高程超過溢洪道底高程，因此在河道與塘壩的入口處，修建攔水壩一座，攔水壩防滲體與土工膜相連接，以形成一個閉合密封的整體。攔水壩采用重力壩型式。壩高要超過溢洪道底高程0.5m，壩前坡 1∶0，壩后坡 1∶0.7，頂寬尺寸滿足穩(wěn)定要求，壩中間設25cm寬C20混凝土心墻，復合土工膜與混凝土心墻相連接。

3.4 復合土工膜與基層和保護層的連接

防滲體結構由基面、復合土工膜、保護層共三層組成，現將各層設計分述如下：

1）鋪膜基底設計。對庫底及周邊進行清理，采用挖掘機挖，自卸車運土，清理深度按設計覆土厚度或根據地質情況而定，當開挖深度達不到而庫底已到基巖，則不再繼續(xù)開挖。為防止復合土工膜在斜坡上鋪填土會順其表面滑動，為增加保護層（包括護面）的穩(wěn)定性，將上游鋪膜壩殼表面開挖成臺階，每級高差為0.3m，水平寬根據坡比而定，開挖成形后，將表面打緊，平整。

2）保護層設計。復合土工膜的防滲效果取決于施工中和運行過程中塑料膜的完好程度，為了防止無水時人畜踐踏，動植物破壞以及減少光熱作用，更重要的是防止土工膜上浮，所以復合土工膜上應鋪設保護層。

保護層厚度的確定：因地下水會對土工膜產生一定的浮力。一般按下式進行近似估算。

式中：F為總浮力，kN；γw為水的密度，10kN/m3；A為塘壩的底面積，m2；H為地下水位，即集水井的水深，m。

整體抗浮穩(wěn)定計算，采用G/F≥1.05計算，其中G為復合土工膜以上總重量，包括土重及復合土工膜以上水的重量，土重應是壓實后的干容重。

工程最不利的情況是土工膜外地下水達到集水井的高度而塘壩內無水，一般這種情況很少，由于實際情況變化較大，還應根據當地的地下水情況和類似工程情況確定。南仲都塘壩保護層取1.0m厚，經蓄水后效果良好。

4 復合土工膜的施工及應用效果

本工程所用復合土工膜為兩布一膜，使用前委托山東省水利科學研究院實驗中心對產品的各項技術指標進行檢測，各項指標均符合標準規(guī)定和設計要求。復合土工膜的鋪設，是該工程施工的關鍵。施工質量控制包括鋪設、場內拼接、錨固、覆土應嚴格按施工操作規(guī)程進行控制和施工質量檢測。

南仲都塘壩防滲工程在施工過程中嚴格按復合土工膜施工技術要求，嚴格現場焊接質量控制。該工程完工后蓄水運行，經3個月的運行實踐，水庫水位未下降，也沒有出現水庫干枯現象，防滲效果良好。實踐證明，復合土工膜對于小型水庫及塘壩特別是寬淺式塘壩的防滲處理，具有較大的經濟效益和推廣使用價值。