水平鋪蓋防滲法在病險水庫治理中的應(yīng)用

（河北 唐山 063000）

一、工程概況

某水庫流域面積1.1km2，庫容19萬m3，灌溉農(nóng)田500畝，解決6000多人飲用水問題，是一宗防洪、灌溉、居民飲水相結(jié)合的?。ǘ┬退畮?。水庫按二十年一遇洪水設(shè)計(jì)，二百年一遇洪水校核。工程主要建筑物有均質(zhì)土壩、溢洪道和放水涵。土壩頂長54.6m，最大壩高20.6m；開放式溢洪道，凈寬5.0m；放水涵內(nèi)徑0.4×0.4m，放水開關(guān)為斜臥管（級竇放水）。工程于1992年11月開工，1994年4月建成。原設(shè)計(jì)總庫容11萬m3，興利庫容為8.5萬m3，最大壩高14.6m。2000年10月為滿足農(nóng)業(yè)用水需要，對土壩進(jìn)行了加高，最大壩高到20.6m，加高6.0m，興利庫容提高到11.5萬m3。限于當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)社會條件，水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，配套設(shè)施不夠完善，施工也較為粗放。經(jīng)過近20年的運(yùn)用，工程建筑物老化，存在工程隱患。危及水庫安全并影響正常效益的發(fā)揮。主要問題如下：

壩體施工時采用人工上土，未經(jīng)機(jī)械碾壓，壩體透水性較強(qiáng)，主壩滲水量大，水庫一直不能蓄水至設(shè)計(jì)水位。

主壩迎水坡塊石風(fēng)化破碎，浪蝕土體較嚴(yán)重；背水坡沒有排水溝和上壩步級，壩面受雨水侵蝕造成表土流失；反濾體堵塞；溢洪道為木制閘門，底板側(cè)墻批蕩砂漿剝離，砌石松動，泄洪時水流沿底板滲入山體，出流不暢，因此已廢棄多年無法使用。

放水斜臥管（級竇）漏水嚴(yán)重，涵管底淘空斷裂，危及主壩安全。

二、復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）復(fù)合土工膜規(guī)格選擇

復(fù)合土工膜規(guī)格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應(yīng)力、材料彈性模量、鋪設(shè)范圍內(nèi)的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關(guān)，土工膜厚度設(shè)計(jì)除應(yīng)考慮主要由水壓力要求的強(qiáng)度外，尚應(yīng)考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應(yīng)用條件，并按國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定確定設(shè)計(jì)厚度及實(shí)際厚度。本工程經(jīng)綜合分析計(jì)算，壩坡防滲層采用規(guī)格為200g/0.3mm/200g的針刺短線滌綸兩布一膜(PE膜)，庫底鋪蓋防滲層采用規(guī)格為150g/0.25mm針刺短線滌綸一布一膜(PE膜)，幅寬均為4m。

（二）復(fù)合土工膜防滲體結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

復(fù)合土工膜防滲結(jié)構(gòu)自上而下依次為防護(hù)層、上墊層、防滲層、下墊層、支持層，由于壩體和庫底土層為細(xì)粒土，整平夯實(shí)后可直接鋪設(shè)土工膜，因此不再設(shè)下墊層。上墊層和防護(hù)層針對不同部位作了不同處理。壩體馬道（1493.00m）以下，上墊層采用平均厚度20cm厚的砂礫石，滿足防濾要求，防護(hù)層采用30cm厚的干砌石護(hù)面。馬道以上，上墊層采用5cm厚的砂漿，防護(hù)層采用6cm厚的混凝土預(yù)制板護(hù)面。庫底鋪蓋在復(fù)合土工膜上直接覆蓋60～80cm壓實(shí)細(xì)粒土作為保護(hù)層。

（三）庫底鋪蓋埋鋪設(shè)計(jì)

壩前25m范圍內(nèi)鋪設(shè)規(guī)格為150g/0.25mm的復(fù)合土工膜(PE膜)鋪蓋，在距壩腳25m的庫底，開挖一防滲齒槽，槽深1.5m，開挖邊坡1：1，口寬3m，將復(fù)合土工膜嵌入槽內(nèi)，并用壤土夯填。

（四）復(fù)合土工膜與水庫輸水洞和溢洪道周邊的連接

復(fù)合土工膜防滲斜墻與水庫輸水洞和溢洪道剛性建筑物的連接，要求連接嚴(yán)密、牢靠，留有伸縮余量，防止因建筑物沉陷而使復(fù)合土工膜破壞。輸水洞和溢洪道導(dǎo)流墻澆筑為直立墻，復(fù)合土工膜與混凝土連接時，首先在砼面上間隔20cm打孔，安裝膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚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。為防止螺栓、壓條銹蝕，在螺栓和鋼板壓條上刷三層防銹漆。

三、防滲塑膜工程施工

基礎(chǔ)清基→鋪蓋基礎(chǔ)碾壓→壩坡及鋪蓋面平整→土工膜鋪設(shè)及搭接處理→膜上覆土

（一）施工準(zhǔn)備

復(fù)合土工膜材料質(zhì)量檢測，使用前委托相關(guān)實(shí)驗(yàn)部門對產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，各項(xiàng)指標(biāo)需均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計(jì)要求。坡面應(yīng)平整、密實(shí)、光滑，以防復(fù)合土工膜被刺破，要經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，才可以鋪設(shè)復(fù)合土工膜。為了施工方便，保證拼接質(zhì)量，復(fù)合土工膜應(yīng)盡量采用寬幅，減少壩坡現(xiàn)場拼接量，施工前應(yīng)根據(jù)復(fù)合土工膜幅寬、現(xiàn)場長度需要，在庫內(nèi)專用場地剪裁。

（二）鋪膜前基面的處理

基面一定在按設(shè)計(jì)要求清理好，這是確保防滲效果的關(guān)鍵，特別是對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現(xiàn)象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實(shí)平整。

（三）塑膜的鋪設(shè)

塑膜采用幅寬為6m的卷材。施工應(yīng)在氣溫5℃以上、風(fēng)力四級以下并無雨天氣進(jìn)行。由于塑膜具有一定的伸縮性，考慮到溫度的變化，鋪設(shè)時不要拉的太緊，使其處于自然狀態(tài)，為適應(yīng)變形，宜留出必須的放松量（大約3%～5%）置成波紋狀折皺。但也不能放的太松，以免夾有大的氣泡，搭接不緊，使塑膜易滑動。鋪膜完畢后，應(yīng)仔細(xì)檢查，接頭是否符合要求，膜面是否有破漏等，否則應(yīng)及時采取補(bǔ)救措施，直至合格后才能回填保護(hù)層。施工人員嚴(yán)禁穿硬底鞋。

（四）塑膜的搭接處理

復(fù)合土工膜焊接質(zhì)量的好壞是復(fù)合土工膜防滲性能成敗的關(guān)鍵，所以務(wù)必做好土工膜的焊接，確保焊接質(zhì)量。焊接前用電吹風(fēng)吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面干凈，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機(jī)在平整的基面上行走，保證焊接質(zhì)量，正式焊接前，根據(jù)施工氣溫進(jìn)行試焊，確定行走速度和施焊溫度，一般掌握行走速度1.5～2.5m／s，施焊溫度為220～300℃。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫間留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質(zhì)量。

四、防滲效果分析

本次水庫除險加固工程在施工過程中嚴(yán)格按復(fù)合土工膜施工技術(shù)要求，嚴(yán)格現(xiàn)場焊接的質(zhì)量控制，且經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合土工膜各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量得到保證。該工程于2013年4月底完工后蓄水運(yùn)行，經(jīng)過半年的運(yùn)行，干砌石護(hù)面平整，沒有出現(xiàn)護(hù)面下滑、堆石。壩后無水溢出點(diǎn)，防滲效果較好，對于病險水庫的除險加固，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和很好的推廣使用價值。