復(fù)合土工材料在庫底透水處理中的應(yīng)用

陸正明

摘 要：針對某水庫實(shí)際情況，在明確水庫存在的主要問題的基礎(chǔ)上，制定一套以鋪設(shè)復(fù)合土工膜為核心的綜合整治方案，并對方案的實(shí)施過程進(jìn)行深入分析，包括鋪設(shè)復(fù)合土工膜時(shí)應(yīng)注意的技術(shù)要求與注意事項(xiàng)，最后得出本工程取得理想效益，有大范圍推廣應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論，為其他類似防滲加固工程提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：復(fù)合土工材料；庫底透水處理；應(yīng)用

中圖分類號：TV5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0162-02

水庫經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)行容易發(fā)生滲漏，而庫底透水則是一種較為常見的滲漏問題，直接影響水庫正常蓄水與用水。處理庫底透水的傳統(tǒng)方法不僅工藝復(fù)雜、工期長、成本高昂，而其處理效果很難保證，已無法滿足工程實(shí)際需求。因此，亟需采用一種新型材料來解決庫底透水的難題，即采用復(fù)合土工材料。

1 水庫基本情況

某水庫壩址上方流域的總面積為3.0km2，是典型的石灰?guī)r地區(qū)。水庫于六十年代中期投入使用，主要作用在于灌溉和防洪，是?。?）型水庫。該水庫的正常運(yùn)行能保護(hù)其下游近2km范圍內(nèi)耕地和居民的生產(chǎn)生活安全。自水庫建成之后，充分發(fā)揮了灌溉與減災(zāi)功能，不僅有效改善了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)條件，還進(jìn)一步推動了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，取得了滿意的綜合效益。

水庫現(xiàn)狀庫容、興利庫容與死庫容分別為65萬m3、43萬m3和6萬m3。其樞紐工程包括三大部分，分別為放水洞、大壩與溢洪道。其中，大壩采用“壤土心墻沙殼壩”，高、長最大值為15m和190m，頂部寬度為3-5m，高層200-201m；大壩的右側(cè)為溢洪道，采用壩肩式溢洪道，進(jìn)口處為開敞的寬頂圍堰；大壩下方主河槽段設(shè)有放水洞，是采用漿砌石建設(shè)而成的矩形涵洞；大壩上游坡底為進(jìn)水口，閘門型式采用斜拉式。

2 水庫現(xiàn)存問題

本水庫運(yùn)行已超過50年，每年的汛期都基本蓄滿，而汛期以后水不斷減少，僅一個(gè)冬天就可以全部漏完，當(dāng)?shù)竭_(dá)次年春天需要進(jìn)行灌溉時(shí)，已是無水可用?？紤]到本水庫的地勢相對較高，當(dāng)?shù)卣c村民意圖借助自然壓差來滿足吃水要求，但水資源卻無法保障。因長時(shí)間占用土地資源而未發(fā)揮效益，故設(shè)想拆除此庫，恢復(fù)耕地。

近幾年，本水庫被列入除險(xiǎn)加固名單，在選定方案的過程中反復(fù)思考，若僅對壩體進(jìn)行加固，或拓寬溢洪道與改造放水洞，則只可以確保其自身運(yùn)行安全，依然無法解決蓄水問題。由于壩址處于石灰?guī)r地區(qū)，所以極有可能存在溶洞透水問題，興利水位下方和水之間的接觸面都有產(chǎn)生透水現(xiàn)象的可能。針對這一問題，當(dāng)?shù)厮謱λ畮鞂?shí)施了深入的地質(zhì)勘察，勘察所用方法包括高密度電法、測繪與地質(zhì)鉆探等[1]。

經(jīng)細(xì)致的地質(zhì)勘察，得出以下結(jié)論：（1）左側(cè)分水嶺有較為寬厚的山體，鄰谷相對下切較淺，一般不會發(fā)生滲漏，但右側(cè)近壩段由于受到采石等因素的影響，其山體十分單薄，有壩肩繞滲的可能。（2）自水庫建成以來，因庫區(qū)存在較為嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象，所以長期無水，幾乎變成了廢棄水庫。究其原因，主要為庫底巖溶發(fā)育，滲漏嚴(yán)重。因此，必須對巖溶發(fā)育區(qū)和灰?guī)r出露區(qū)進(jìn)行有效的防滲治理。（3）庫區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給以降水為主，地表水的排泄較為暢通，且低洼處的地形很高，水庫蓄水位低于地面高程，所以不會發(fā)生浸沒等現(xiàn)象。（4）水庫大壩采用壤土填筑，質(zhì)量良好，壓實(shí)度與滲透性均滿足要求。緩坡段與河床的清基工作效果顯著，主要呈柱狀，裂隙與節(jié)理均不發(fā)育，巖體自身有良好的完整性，能提供較高承載能力，所以壩基滲漏基本不存在。然而，在灰?guī)r地區(qū)發(fā)生的滲漏現(xiàn)象較為復(fù)雜，為保證安全仍需對右側(cè)肩和壩基之間的接觸帶進(jìn)行防滲治理[2]。

3 綜合治理方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 方案設(shè)計(jì)

（1）對岸坡上的裸露巖進(jìn)行整修，首先按照1：1.5的坡度整坡，鋪設(shè)一層厚度為50cm的黏土并壓實(shí)，然后鋪設(shè)復(fù)合土工材料，并在其上方加鋪黏土提供保護(hù)，要求保護(hù)層厚度不少于80cm，最后在黏土上移植草皮，但要避免種植樹木。其中，復(fù)合土工材料選用復(fù)合土工膜，即在薄膜基礎(chǔ)上鋪設(shè)土工布，該土工膜不僅抗頂破性、抗拉性與抗撕裂性優(yōu)異，而且具有極高的物理力學(xué)指標(biāo)，以及強(qiáng)度大、延性好、耐腐蝕、抗老化、抗?jié)B透等眾多特點(diǎn)，是一種理想的透水處理材料[3]。（2）在平行壩軸線，鋪設(shè)長度為160m的土工膜，特殊區(qū)域在施工時(shí)根據(jù)開挖出露地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。此外，在沿河流的方向上，需鋪設(shè)150m長土工膜。（3）在對土工膜進(jìn)行鋪設(shè)的過程中，壩坡和庫底連接采用壓重平臺延伸到195m高程位置，存在齒墻的位置，設(shè)于齒墻下方，上、下保護(hù)層的厚度不能小于30cm。（4）根據(jù)勘探結(jié)果，右側(cè)岸坡需鋪設(shè)150m土工膜，沿岸坡向上，另行鋪設(shè)250m，采用之前提到的方法處理坡面，由坡腳處不斷向庫內(nèi)延伸，具體的施工方法完全相同。

3.2 方案實(shí)施

本次施工歷時(shí)三個(gè)月，先整修興利庫容淹沒線下方透水區(qū)，平洼削高，按照1：1.5的坡度對岸坡進(jìn)行整修，再鋪設(shè)50cm厚的黏土并壓實(shí)，預(yù)計(jì)使用土工膜約2.4×104m2。工程所用土工膜的單重為每立方米800g，土工膜搭接縫的寬度和幅寬分別為20cm與6m。

3.2.1 技術(shù)要求

（1）工藝流程：挖、鋪、壓、護(hù)同時(shí)進(jìn)行，分區(qū)段循環(huán)施工。（2）基面處理：根據(jù)設(shè)計(jì)要求徹底清理基面，這是使土工膜發(fā)揮良好防滲作用的關(guān)鍵，尤其是要清理樹根與尖石，且基面不能有起伏，完成清理后夯實(shí)，保證平整度與壓實(shí)度。（3）鋪設(shè)土工膜：在鋪膜的過程中，應(yīng)按照從下到上的順序進(jìn)行。相鄰兩個(gè)土工膜與土工膜和基面間必須壓平、緊貼，但要注意不能拉得太緊，以無氣泡為宜[4]。由于土工膜薄而輕，易被吹動，所以一次鋪膜不宜過長，并在鋪膜的同時(shí)采用土料覆蓋。依據(jù)土工膜生產(chǎn)廠家提供的相關(guān)資料，本次施工采用6m幅寬，以減少接頭。至于接頭，即可采用搭接，也可熱粘或膠粘，本工程采用搭接，縫寬20cm。（4）護(hù)面與保護(hù)層。用于保護(hù)土工膜的粘土必須過篩，篩去粒徑在6mm以上的大顆粒，以免刺破土工膜。土料鋪設(shè)后擊打密實(shí)，確保干容重高于1.5，同時(shí)取樣送交實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)。在保護(hù)層回填與湖面砌筑過程中，務(wù)必做到輕放，否則將使膜撞破。護(hù)面下方需填筑厚度為100mm的墊層，以免由于水位發(fā)生變化而使保護(hù)層被淘刷。采用人工掛線的方式對干砌塊石進(jìn)行鋪砌，石塊之間應(yīng)緊密嵌擠，空隙部分采用小塊石或石屑填充。（5）接界處理。接界處理的目的是確保土體和土工膜良好聯(lián)結(jié)，并對滲流的入口進(jìn)行封堵，截?cái)嗨袀?cè)向滲漏路徑，并避免滲水進(jìn)入到膜底，使底部形成水泡，導(dǎo)致土工膜破裂?；诖?，在實(shí)際施工中，應(yīng)按照要求開挖截水槽，同時(shí)在槽中埋設(shè)土工膜。

3.2.2 注意事項(xiàng)

（1）埋入式的覆蓋厚度應(yīng)在30cm以上。（2）防滲系統(tǒng)包含四大部分，分別為基礎(chǔ)墊層、防滲層、過渡層與保護(hù)層。（3）土體必須密實(shí)，防止沉降與開裂，清除防滲范圍內(nèi)的所有樹根與草皮。和土工膜直接接觸的土料粒徑不能過大。（4）在土工膜鋪設(shè)過程中避免強(qiáng)力拉伸，以兩端埋進(jìn)土體內(nèi)形成波紋狀為宜，當(dāng)與剛性材料進(jìn)行錨固處理時(shí)，需預(yù)留足夠伸縮量[5]。（5）施工過程中避免異物直接砸向鋪好的土工膜，最好能在鋪膜的同時(shí)進(jìn)行有效防護(hù)。

4 工程效益

防滲工程完成后，水庫正常蓄水43萬m3，已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)興利水位。當(dāng)水庫的庫容到達(dá)了興利庫容之后，通過近60d的持續(xù)觀測，在完全關(guān)閉放水洞的條件下，水庫水位未出現(xiàn)變化，庫底透水得以根治。

本水庫庫底透水問題處理取得的成功，對水庫下游和周圍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全起到了重要作用，提高了居民生產(chǎn)積極性，為將來的節(jié)水灌溉奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。如今，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)著力借助自然壓差建設(shè)集中供水工程?？梢姳竟こ倘〉玫男б媸菢O為顯著的。

5 結(jié)束語

綜上所述，水庫庫底滲漏是影響其蓄水、灌溉功能實(shí)現(xiàn)的主要原因，不僅無法起到推動生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用，還危機(jī)下游與周圍耕地、居民的生產(chǎn)生活安全。因此，必須采取有效措施進(jìn)行治理，而復(fù)合土工材料以其強(qiáng)度大、延性好、耐腐蝕、抗老化、抗?jié)B透等優(yōu)勢，逐漸得到廣泛應(yīng)用，在縮短工期、提高防滲性、降低成本等方面達(dá)到了預(yù)期的效果，值得大范圍推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙立富，馬志宏.復(fù)合土工材料在庫底透水處理中的應(yīng)用[J].山東水利，2014（12）：25，27.

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[3]田安建.復(fù)合土工薄膜防滲材料在土壩施工中的應(yīng)用[J].廣東水電科技，2015（04）：43-46，3，5.

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