簡(jiǎn)析水庫(kù)庫(kù)盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)

王繼堯

【摘要】土工膜作為一種防滲材料，在水庫(kù)庫(kù)盤防滲中具有重要作用。基于此，結(jié)合某水庫(kù)工程，本文簡(jiǎn)述了某水庫(kù)工程的概況以及某水庫(kù)工程壩型的合理選擇，對(duì)某水庫(kù)庫(kù)盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)工程；壩型；選擇；庫(kù)盤；復(fù)合土工膜；防滲設(shè)計(jì)

新疆地區(qū)水庫(kù)工程建設(shè)中的砂礫石覆蓋層厚度極大、滲透性強(qiáng)，庫(kù)盤防滲成為興建水庫(kù)的關(guān)鍵技術(shù)。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，為人們提供了防滲性能良好且經(jīng)濟(jì)的土工膜材料，使得水庫(kù)進(jìn)行全庫(kù)盤防滲得以實(shí)現(xiàn)。以下就某水庫(kù)庫(kù)盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

一、某水庫(kù)工程的概況

某水庫(kù)壩型為混凝土面板堆砂礫石壩，樞紐建筑物由主壩、東西副壩、溢洪道、導(dǎo)流兼泄洪涵洞、工業(yè)及灌溉引水涵洞、工業(yè)供水管道等主要建筑物組成。是一個(gè)具有工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪等效益的綜合利用工程。水庫(kù)工程區(qū)域范圍內(nèi)主要出露上古生界石炭系、侏羅系及新生界第三系和第四系地層。整個(gè)庫(kù)區(qū)均為第四系堆積物所覆蓋、未見基巖出露，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。庫(kù)區(qū)內(nèi)沒有大的斷層構(gòu)造通過。

二、某水庫(kù)工程壩型的合理選擇

1、受地形地質(zhì)條件和周邊建筑物影響，在平面上布置呈“U”型的大壩形式，整個(gè)水庫(kù)由東副壩、主壩和西副壩構(gòu)成。壩基為第四系砂卵礫石層，厚度較大，相對(duì)隔水層為第三系的泥巖、砂巖，不適合修建混凝土重力壩等剛性壩。根據(jù)地勘資料，當(dāng)?shù)厣暗[石料較為豐富，而無粘土料，并且河床砂卵礫石覆蓋層較深，因此在土石壩壩型中不能選擇粘土均質(zhì)壩、粘土心墻砂礫石壩和粘土斜墻砂礫石壩等壩型。

2、由于庫(kù)區(qū)及兩邊岸坡均為深厚砂礫石覆蓋層，根據(jù)某水庫(kù)地質(zhì)報(bào)告介紹，庫(kù)盤內(nèi)河床表層為第四系含漂石的砂卵礫石層，屬?gòu)?qiáng)透水層。庫(kù)區(qū)兩岸庫(kù)盤以上地層巖性為第四系砂卵礫石層，屬中等～強(qiáng)透水層。水庫(kù)蓄水后滲漏量很大，因此需要對(duì)整個(gè)庫(kù)區(qū)及壩體進(jìn)行防滲處理，壩址區(qū)無可用做庫(kù)盤鋪蓋的防滲土料，因此選擇復(fù)合土工膜作為庫(kù)盤內(nèi)防滲材料。

3、根據(jù)某水庫(kù)的地形地質(zhì)條件，初選兩種土石壩進(jìn)行方案比選：（1）混凝土面板堆砂礫石壩；（2）復(fù)合土工膜防滲砂礫石斜墻壩。并且從地形地質(zhì)條件適應(yīng)性、筑壩材料料源、樞紐布置方面、工程施工方面、環(huán)境影響方面、工程運(yùn)行管理方面、工程投資等方面綜合考慮，某水庫(kù)壩型選擇為混凝土面板堆砂礫石壩，全庫(kù)盤采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲。

三、某水庫(kù)庫(kù)盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)分析

1、防滲設(shè)計(jì)方案的選擇。結(jié)合某水庫(kù)概況，根據(jù)某水庫(kù)的地形地質(zhì)條件，采取壩基防滲的方案有兩方面：第一、壩基采用槽孔混凝土防滲墻與壩坡防滲體連接在一起的方式；第二、采用復(fù)合土工膜進(jìn)行全庫(kù)盤防滲的方式。上述兩個(gè)方案分別從安全、經(jīng)濟(jì)、施工、管理方面進(jìn)行論述，從優(yōu)進(jìn)行選擇。經(jīng)過比較分析，應(yīng)用復(fù)合土工膜防滲更經(jīng)濟(jì)及方便施工，因此某水庫(kù)選擇全庫(kù)盤復(fù)合土工膜防滲方案。

2、水庫(kù)應(yīng)用復(fù)合土工膜防滲的可行性分析。水庫(kù)庫(kù)盤應(yīng)用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)過程中，實(shí)踐證明不論是設(shè)計(jì)和施工都取得成功。比如策勒勝利水庫(kù)采用復(fù)合土工膜進(jìn)行全庫(kù)盤防滲，共鋪設(shè)復(fù)合土工膜300萬m2，防滲效果較為顯著，為以后的防滲工程應(yīng)用復(fù)合土工膜打下了基礎(chǔ)。根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》，允許高壩采用土工膜防滲，某水庫(kù)最高水頭約為40m，不需專門進(jìn)行論證，因此某水庫(kù)庫(kù)盤采用復(fù)合土工膜防滲是可行的，能滿足水庫(kù)正常運(yùn)行要求。

3、某水庫(kù)庫(kù)盤應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)分析。（1）土工膜類型選擇。常用土工膜有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）兩種。聚氯乙烯膜既可以粘接，也可以焊接；聚乙烯膜只可以用焊接機(jī)焊接。兩者施工方式操作均比較方便，而且接縫質(zhì)量均有保證，但是工廠生產(chǎn)的聚乙烯膜幅寬比聚氯乙烯膜寬，可以減少接縫，并且聚乙烯膜在性能上伸長(zhǎng)率比聚氯乙烯膜大，均勻性也好些。由于某水庫(kù)選用復(fù)合土工膜進(jìn)行水平防滲，需要的復(fù)合土工膜量防滲面積非常大，造成復(fù)合土工膜的接縫長(zhǎng)度非常長(zhǎng)，而且會(huì)出現(xiàn)多塊復(fù)合土工膜在一處連接的情況，接縫施工難度較大，接縫處質(zhì)量要求較高。因此某水庫(kù)宜選用聚乙烯膜，可以減少接縫長(zhǎng)度，提高土工膜的伸長(zhǎng)率，保證復(fù)合土工膜防滲效果。（2）土工膜厚度設(shè)計(jì)。第一、根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：“土石堤、壩防滲土工膜厚度不應(yīng)小于0.5mm。對(duì)于重要工程適當(dāng)加厚，對(duì)于次要工程，可以適當(dāng)減薄，但最小不得薄于0.3mm”。某水庫(kù)復(fù)合土工膜防滲薄膜厚度應(yīng)根據(jù)所承受的水頭，通過頂破、刺破和穿透試驗(yàn)確定。本工程由于沒有進(jìn)行具體試驗(yàn)，根據(jù)已建設(shè)的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定復(fù)合土工膜的規(guī)格，為了降低工程造價(jià)，依據(jù)作用水頭的不同，本工程采用兩種規(guī)格不同的復(fù)合土工膜進(jìn)行庫(kù)盤不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫(kù)盤采用300g/0.6mm/300g的復(fù)合土工膜防滲，其余部分庫(kù)盤采用300g/0.5mm/300g規(guī)格的復(fù)合土工膜防滲。（3）土工膜上下墊層設(shè)計(jì)。依據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，復(fù)合土工膜上面設(shè)防護(hù)層、上墊層，在其下面設(shè)下墊層。上墊層根據(jù)復(fù)合土工膜的型式選擇鋪設(shè)500mm厚天然級(jí)配砂礫料墊層，下墊層鋪設(shè)200mm厚天然級(jí)配砂礫料墊層。（3）土工膜與周邊建筑物的錨固。基于復(fù)合土工膜與面板混凝土趾板、面板等剛性建筑物連接對(duì)于整個(gè)水庫(kù)防滲系統(tǒng)的重要性，某水庫(kù)復(fù)合土工膜與剛性建筑物連接采用螺栓錨固連接，并在可能發(fā)生較大位移的相反方向留有膜與土體共同變形的余幅，且勿使膜形成褶皺的型式，因?yàn)轳薨櫴軌汉蠛茈y舒展，即使能展開，經(jīng)過折疊的土工膜的拉伸強(qiáng)度和極限伸長(zhǎng)率都會(huì)損失大半。首先在趾板面上間隔20cm預(yù)埋膨脹螺栓，沿連接長(zhǎng)度通長(zhǎng)安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復(fù)合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復(fù)合土工膜固定，趾板與庫(kù)盤交接處采用柔性連接進(jìn)行固定。

結(jié)束語

綜上所述，某水庫(kù)是一座建于砂礫石覆蓋層上的水庫(kù)，水庫(kù)庫(kù)盤應(yīng)用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)，防滲效果較為理想。因此在水庫(kù)工程建設(shè)過程中，應(yīng)用復(fù)合土工膜的防滲設(shè)計(jì)，是提高水資源利用率的重要措施之一。

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