金沙灘水庫建設中的防滲處理

王援宏

1 概況

金沙灘水庫是山西省萬家寨引黃入晉工程北干線上的一座調節水庫，位于朔州市懷仁縣新家園鄉，為半挖半填平原圍封水庫。大壩軸線總長3992.6m，壩頂高程1116.6m，壩頂寬度6m，水庫正常蓄水位為1114.89m，相應庫容1101.70萬m3。水庫大壩為均質土壩，最大壩高17.6m。

金沙灘水庫壩址位于濕陷性黃土工程地質分區之IV山西—冀北地區，庫區地形較平坦，地層沉積為大峪口河流山前洪積堆積物，地層分布韻律差，沉積交錯雜亂，巖性主要為低液限粉土、低液限黏土、粉土質砂，均具有濕陷性。

2 防滲處理措施

由于金沙灘水庫庫區地基土具有濕陷性，建庫蓄水后可能導致庫區地基土產生不均勻沉陷，因此設計考慮采用了全庫盆鋪筑復合土工膜，并對壩基進行素土擠密樁加固處理的防滲措施。

按照設計要求，金沙灘水庫庫盆面積約80萬m2，壩坡面積約26萬m2，全部采用復合土工膜進行防滲，復合土工膜規格采用200g/0.5/200g的兩布一膜。壩基素土擠密樁處理，按照不同地質區域的濕陷等級，采用4.0m～10.0m不等的樁長，樁距分為1.2m和1.4m兩種，樁徑400mm，呈梅花形布置。

3 防滲處理施工技術

3.1 素土擠密樁施工

壩基開挖后，揭露出來的地基濕陷類型有四種，分別為非自重I級（輕微）、非自重II級（中等）、自重II級（中等）、自重III級（嚴重）濕陷性場地，部分地基無濕陷性。

根據地質情況和工程需要，基礎處理以處理土的濕陷性為主，處理的重點是濕陷等級為II級（中等）及以上的地段，采用1.2m的樁距，對非自重I級（輕微）濕陷性場地采用1.4m的樁距進行處理。

3.1.1 材料要求

夯填用的土料盡量使用就地挖出的純凈黃土或一般黏性土、粉土，土料中的有機質含量不得超過5%，不宜使用塑性指數大于17的黏土和小于4的砂土，嚴禁使用耕土、雜填土、淤泥質土等，土料中不得有雜物，含水量應接近最優含水量。

3.1.2 主要施工過程

擠密樁施工主要包括平臺開挖、布樁、成孔、樁孔夯填等工序。平臺開挖是在壩基開挖時預留50cm作為擠密樁施工平臺，擠密樁施工完成后再挖除。布樁根據施工圖紙確定樁孔位置并編號。成孔方法采用錘擊沉管成孔和沖擊成孔法。

3.1.3 施工質量控制

施工過程中，首先應保證孔位、孔徑、孔的垂直度、土料質量及其含水率等指標符合設計要求。施工應從外向里且跳點跳排進行，沉管速度小于1m/min時，宜由里向外打。要嚴格控制每次填料的厚度和夯擊次數，每次填入的厚度不得超過10cm，夯擊次數不少于4次。向孔內填土前，應先將孔底夯實（夯擊次數不少于8次）。沉樁至設計深度后沉管應緩慢拔出，成孔后應立即進行夯填。

施工完成后，挖孔檢查樁身夯填質量和樁間土擠密質量。設計要求地基處理按非自重濕陷I級（輕微）標準進行控制，樁身夯填土平均壓實系數不小于95%，樁間土平均干密度不小于1.5g/cm3。檢驗采用小環刀深層取樣檢驗法，樁身孔的檢測點位于距孔心2/3半徑處，在全部孔深內每米取樣檢測其壓實系數，檢測頻率為0.5%。樁間孔檢測點位置選在三樁為一組的重心處半徑15cm范圍內，在全部孔深內每米取樣檢測其干密度和濕陷系數，檢測頻率為1%。

3.2 復合土工膜施工

3.2.1 材料要求

金沙灘水庫的復合土工膜膜材為聚乙烯，采用全新原料，不得添加再生回收料，并且由于輥壓工藝加工過程中易使膜產生氣泡、氣孔和砂眼，因此要求采用吹膜工藝進行生產。復合土工膜的基材為滌綸長絲紡粘針刺非織造布，其規格為PET10-X-200（X≥4.5m）。材料的各項指標均符合規范要求。

3.2.2 施工設備

土工膜焊接采用JIT-800型熱熔雙軌焊機，電火花檢測采用DJ-IV型直流電火花檢漏儀，真空檢測采用真空罩檢測儀。

3.2.3 工藝試驗

施工前要進行焊接工藝試驗，以確定不同的環境溫度和焊機行走速度下的最適宜的焊接溫度。試驗的環境溫度范圍要考慮將來施工期間的所有環境溫度，試驗時的氣候條件可能滿足不了，因此部分試驗需在室內進行，通過調整室內的溫度來模擬環境溫度。焊機的行走速度一般有六個檔位，試驗采用兩個適宜的速度即可。

3.2.4 施工過程

復合土工膜的施工步驟如下：地基平整壓實—材料進場—材料檢查及鋪設—土工膜搭接及底層土工布的粘接—焊接—氣壓檢測—特殊情況處理及檢測—上層土工布縫合—覆土。

庫區地基平整采用平地機，振動平碾壓實后進行壓實度檢測，壓實度不小于95%。材料在鋪設前要逐塊檢查是否存在孔洞、砂眼、褶皺及生產創傷，不符合要求的杜絕使用。為了不影響焊接質量，底層的土工布采用粘接，上層土工布采用雙道線縫合。土工膜搭接好，焊接前要進行試焊，以確定適宜的焊接參數。焊接完后在兩道焊縫間進行打壓，對檢查發現的虛焊、漏焊、過量焊等要用擠壓焊修補，修補完成后用電火花或真空罩進行檢測。

對邊角、補疤等異形區域無法用雙軌熱熔焊機進行焊接，需采用PE膠粘接結合擠壓焊進行處理，完成后要用電火花或真空罩進行檢測。

土工膜施工完成后在48h內覆土，覆土層之上不允許重型設備碾壓。

3.2.5 質量控制重點

質量控制的重點首先是材料質量，每批材料進場后都要抽樣檢測其物理力學指標，然后是攤鋪后的全面外觀質量檢查。其次是焊縫的氣壓檢測。采用雙軌焊機會形成兩道焊縫，要對焊縫之間分段封堵進行氣壓檢測，充氣壓力達到0.1MPa后穩壓超過1min為合格。充氣壓力達不到要求時要檢查是否有虛焊和漏焊等情況并進行處理，直至打壓合格。

對施工缺陷如虛焊、漏焊、破損等的處理是質量控制的一個非常重要的環節。要認真檢查，發現缺陷，尤其是施工時不可避免造成的破損，然后要采取適當的經過批準的方法進行修補，再進行電火花或真空罩的檢測。

4 幾點思考

第一，本工程壩基采用素土擠密樁加固處理，采用了較大的樁距。經檢測，壩體沉降量最大達到15mm，遠小于設計沉降量，地基處理效果明顯。

第二，素土擠密樁施工質量影響因素中最不易控制的是土料的含水率和填土頻率。控制土料含水率必須在料場采用適當的浸水方法，同時土料在使用過程中容易風干，因此在現場還應及時灑水保持土料表面濕潤。填土一般采用人工方法，其頻率易受人為因素的影響，控制難度大，本工程試用了一種自動送土機，解決了這個難題，取得了較好的效果。

第三，復合土工膜焊接施工中要注意防止超焊和過量焊，這樣會對膜造成損壞，尤其是影響膜的厚度但卻無法檢測出來，這甚至比虛焊和漏焊產生的后果更嚴重。

第四，建筑物周圍或建筑物中預埋的土工膜極易因建筑物的施工而遭到破壞，并且有的破損不容易被發現，因此需要在檢查的時候具有高度的責任心和認真負責的精神。在土工膜施工中，出現問題或漏洞不是最可怕的，最可怕的是沒有發現這些缺陷和漏洞。

5 結語

金沙灘水庫的防滲處理在施工中雖然遇到過一些困難，但通過現場技術人員的努力均采用了很好的解決辦法，取得了良好的防滲處理效果，對以后的平原水庫建設可以起到一定的借鑒作用。