寧夏鹽池縣花馬池地下防滲工程設計

齊 進 ，吳先敏 ，張海龍

（1.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013；2.山東省水利工程局，山東 濟南 250013）

花馬池生態水資源綜合利用工程位于寧夏回族自治區鹽池縣，是集公共設施建設、生態環境改善、保護森林、涵養水源、洪水資源化利用、改善投資環境、發展生態旅游、促進經濟社會發展的綜合性工程。工程建設內容主要包括引水管涵、上池、下池以及配套建筑物。花馬池上池為沉砂調節池，庫容102.14萬m3，池長2833m，面積0.44km2；下池為生態景觀池，庫容為346.18 萬 m3，池長 4331m，面積 1.2km2。

花馬池生態水資源綜合利用工程地下防滲專項工程為山東省援助建設項目，主要任務是對花馬池上、下池的壩基進行截滲以有效減少壩基滲漏量提高水資源的利用率。

1 地下防滲的必要性

庫區表部由粉細砂、壤土、砂壤土組成，基底為白堊系志丹群環河組（K1z4）砂巖、泥巖為弱透水或微透水層，屬于相對隔水層。通過庫區測繪，未發現透水構造，壓水試驗資料顯示，基巖的透水率下部均小于10Lu。

壩址區自上而下揭露的主要地層有第四系全新統（Q4eol）風積砂，第四系全新統（Q4pl）粉細砂、壤土、砂壤土；白堊系志丹群環河組（K1z4）砂巖、泥巖。粉細砂的滲透系數為 1.3×10-3cm/s～1.7×10-3cm/s，砂壤土的滲透系數為 1.08×10-4cm/s～9.41×10-4cm/s， 壤土滲透系數為2.2×10-5cm/s～2.2×10-4cm/s。

為便于說明壩基滲流情況分別選取上池大壩樁號1+230及下池大壩樁號2+218斷面進行滲流分析。依據地勘試驗成果，選定大壩各分區土料滲透系數。

上池正常蓄水位1376.00m，下池正常蓄水位1367.50m，采用GeoStudio中的Seep/W軟件分別計算防滲前后壩基單寬滲漏量，分析結果見表1。

上池按計算斷面控制長度1500m估算，大壩年滲漏量約65.37萬m3，約占總蓄水量的64.00%；壩基防滲后，大壩年滲漏量約38.10萬m3；可有效減少年滲漏量約27.27萬m3，約占總蓄水量的26.70%，防滲效果明顯。下池按計算斷面控制長度2400m估算，大壩年滲漏量約96.97萬m3，約占總蓄水量的28.0%；壩基防滲后，大壩年滲漏量約43.01萬m3；可有效減少年滲漏量約53.66萬m3，約占總蓄水量的15.5%，防滲效果較好。

表1 壩基單寬滲漏量及防滲效果

綜上分析，壩基防滲后可有效減少花馬池上、下池壩基滲漏，節約了西北地區尤顯珍貴的水資源；同時壩基防滲后降低了壩體浸潤線，減小了壩腳出逸坡降，增強了大壩安全性，采取地下防滲措施是必要的。

2 地下防滲設計

在總體方案咨詢論證、規劃設計、審查并修訂的基礎之上，針對花馬池上、下池的地質條件、工程內容、蓄水水位、功能定位等要求分別選取了不同防滲方案。

2.1 上池地下防滲

花馬池上池最大壩高7.0m，正常蓄水位1376.00m，蓄水最大深度5.5m，基巖最大埋深約13.20m。

壩址區自上而下揭露的主要地層有第四系全新統（Q4eol）風積砂，第四系全新統（Q4pl）粉細砂、壤土、砂壤土；白堊系志丹群環河組（K1z4）砂巖、泥巖。

圖1 花馬池上池地下防滲典型斷面圖

圖2 花馬池下池地下防滲典型斷面圖

根據地質勘察所描繪壩軸線地質縱剖面圖，花馬池上池基巖埋置最大深度約12.7m，下池樁號1+225～1+525基巖最大埋深約10.2m。按已有工程實施經驗ZCJ一次成墻攪拌樁機成墻深度可達17m，上述范圍內的土層及深度可滿足多頭小直徑水泥攪拌樁的施工要求，攪拌樁入巖0.5m。上池多頭小直徑水泥攪拌樁典型斷面設計如圖1所示。

2.2 下池地下防滲

花馬池下池是生態水綜合利用工程中主要的生態景觀池，最大壩高 8.40m，正常蓄水位 1367.50m，蓄水最大深度約6.9m，基巖最大埋深約17.9m。根據已探明的庫區及壩址區工程地質情況，庫區內無大的節理裂隙及漏水通道，壩址區粉砂質泥巖透水微弱可視為相對不透水層。根據擋水深度、巖面高度，分別選用混凝土防滲墻、單排及雙排多頭小直徑水泥攪拌樁進行壩基垂直截滲。

樁號1+225～1+525段基巖最大埋深10.2m，采用單排多頭小直徑攪拌樁，入巖0.5m；1+525～2+578段基巖埋深10.0～19.00m，采用厚度0.3m的薄塑性混凝土防滲墻，防滲墻入巖深度不小于1.0m，防滲墻最大深度20.00m；2+578～3+159段基巖最大埋深15.00m，位于原山洪溝河道上，采用雙排多頭小直徑攪拌樁，入巖0.5m。下池塑性混凝土防滲墻典型斷面設計如圖2示。

3 結 語

花馬池地下防滲設計根據上、下池不同蓄水及功能要求，壩段不同地質情況分別采用了塑性混凝土防滲墻、單排及雙排多頭小直徑水泥攪拌樁防滲措施。不同的防滲形式既保證了工程防滲質量又節約了工程投資提高了施工效率。多頭小直徑水泥攪拌樁所形成的復合防滲土體及塑性混凝土防滲墻所形成的柔性防滲墻體的彈性模量與土體差異不大，與土體變形協調性好。防滲體入巖嵌固保證了防滲體系的完整。

花馬池壩基截滲后可有效減少年滲漏量約80.93萬m3，約占總蓄水量的18%，防滲效果較好，在緩解和消除壩后浸沒方面成效顯著。壩基防滲后減小了壩腳出逸坡降避免了壩基滲透破壞。

地下防滲專項工程建成后，減少壩基滲漏、節約水資源、降低引水費用、惠及周邊群眾，帶來重大的社會效益和經濟效益。特別是少雨干旱期，將更加顯現出該工程的巨大作用。