塑膜焊接工藝在楊安鎮水庫防滲施工中的應用

劉玉花 李海崗

（樂陵市水務局 山東樂陵 253600）

1 引言

我省多年平均水資源總量303億m3，人均水資源占有量322m3，不足全國平均水平的六分之一，不足世界平均水平的二十五分之一，遠遠低于國際公認的維持一個地區經濟社會發展所必須的人均1000m3水資源量的臨界值，屬嚴重缺水地區。樂陵市水資源總量13403萬m3，人均198m3，且地下水高氟高碘。全國衛生組織(WHO)制訂的“飲用水水質準則”規定氟含量的限值為1.5mg/L，而樂陵有的地區飲用水氟含量竟達到8mg/L，嚴重影響了居民的健康。因地制宜建設楊安鎮平原水庫，采取“蓄、引、調”相結合方式，可有效地改善樂陵市的資源性缺水現狀，為保證本市的安全飲水提供強有力支撐。平原水庫建設中的防滲是工程建設的關鍵。經過對已建水庫防滲措施調研，反復計算及實地試驗加以改進，楊安鎮水庫壩體及壩基防滲采用土工膜和塑膜相互焊接。實踐證明此工藝確實有效減少了滲漏，為周圍開發建設生態觀光農業奠定了基礎，帶來了一定的經濟、社會和生態效益，提高了庫區居民的生產和生活水平。

2 基本情況

樂陵市屬于黃河中下游沖積平原，地勢平緩，稍有起伏。楊安鎮水庫工程區上部為全新紀（Q4）沙壤土、壤土、粉細砂、黏土，厚度一般小于35.0m。黏性土多呈可塑態，層位有一定變化。地質構造屬于華北地臺遼冀臺向斜，上覆第四系全新統沖擊層。庫區無活動斷裂和石灰巖溶等產生誘發地震的構造和巖性條件。水庫占地420hm2，大壩長6290m，壩底高程為8.8～9.5m，壩頂高程18.65m，壩頂寬7m，壩坡比降1/3，在高程12.65m和13.65m 處筑10m 寬內外壓重平臺。楊安鎮水庫圍壩壩體為壤土碾壓均質壩，壩體壤土滲透系數為7.52×10-5cm/s。壩基為沖積堆積和海積堆積的第四系全新統堆積物，厚度約120～180m。在鉆孔揭示深度內，第1 層為壤土，層厚為1.5～3.8m，層底板高程5.3～7.9m。該層壤土為中等壓縮性土，滲透系數為 3.03×10-5cm/s；第2 層為裂隙黏土，層厚為1.0～2.8m，層底板高程3.2～5.4m。該層壤土為軟弱黏性土，滲透系數為3.2×10-3cm/s；第3 層為粉砂，滲透系數為3.2×10-3cm/s；第4 層為黏土，層厚為1.1～2.0m，層底板高程2.8～4.1m，層位較穩定，滲透系數為3.21×10-5cm/s；第5 層為壤土，層厚為1.2～3.0m，層底板高程0.4～1.9m，滲透系數為6.50×10-4cm/s；第6 層為粉砂，層厚為1.8～5.0m，層底板高程-3.2～-1.97m；第7 層為細砂，層厚為4.0m，層底板高程-3.2～-1.97m，滲透系數為3.20×10-3cm/s。其中第4層黏土滲透系數比較小，但只在2＋540～5＋570壩段出現，其余壩段壩基下層為細砂壩基，透水性強，為無限透水地基。圍壩壩基的特點是透水層厚且壩線長達6.29km。在未考慮防滲的情況下，年滲漏量為440萬m3，滲漏嚴重，必須采取截滲措施，防滲材質取塑膜和復合土工膜。

3 防滲技術的應用及改進

3.1 防滲設計與施工

根據已建平原水庫的經驗，壩體防滲選用復合土工膜。本次設計采用300g/m2的PVC 復合土工膜，土工膜上現澆厚14cm 的混凝土護砌。壩基防滲在壩前40m 水平鋪設0.3mmPE 薄膜，在壩前40m，PE 膜末端垂直鋪設塑膜截滲。根據對此方案的投資和效益進行靜態分析，供水成本按0.25 元/m3計，運行年限考慮30年。經計算，方案較為合理，不但減少了滲漏量，提高了工程效益，而且也進一步減少了滲透坡降，增加了圍壩的滲流穩定性。

壩體防滲采用人工鋪設300g/m2的PVC 復合土工膜，土工膜上現澆厚14cm 的混凝土護砌。

水平鋪塑采用人工鋪塑辦法，其長度根據滲流計算確定為，從上游壩腳向庫內延伸40m。為保護薄膜，防止冰凍等因素的破壞，確定埋深為0.6m，選用0.3mm 厚的PE 薄膜。

垂直鋪塑在上游壩腳向庫內延伸40m 處，由鏈條機垂直連續開槽，深度可達15m，鋪設10m深的0.3mm 厚的薄膜。垂直鋪塑與水平鋪塑焊接，防滲效果好，耐久性強，投資省。

3.2 防滲施工技術的改進

楊安鎮水庫工程施工中，借鑒了各地多種類別工程的施工經驗，在調研已建水庫防滲施工工藝的基礎上，經過多次計算并實地試驗，將水庫壩體及壩基防滲的土工膜和塑膜由相互搭接改為焊接。壩體土工膜的鋪設及水平鋪塑焊接比較容易操作，而垂直鋪塑因為深10m，焊接接縫比較困難。建設單位、設計單位、監理單位和施工單位克服種種困難，將塑膜提出焊接后再平直落下，完成了壩體和壩基的一體防滲。

4 結論

根據防滲設計，選取了多個斷面進行計算。當大壩及壩基采用天然鋪蓋防滲，計算的年平均滲漏量為660萬m3，采用上述防滲方案鋪塑搭接防滲，年平均滲漏量為308萬m3，采用上述防滲方案鋪塑焊接，年平均滲漏量為162萬m3。預期效益見表1。

表1 塑膜焊接防滲方案預期效益表

平原水庫工程防滲至關重要，關系著水庫工程效益的發揮，并且還可能引起庫外地下水位的上升，甚至超過臨界水位使地面發生地表積水和次生鹽堿化等諸多問題，給庫區居民的生產和生活帶來危害。目前水庫已竣工運行4年。實踐證明，楊安鎮水庫防滲技術的應用及改進產生了一定的效益，確實有效減少了滲漏，為周圍開發建設生態觀光農業奠定了基礎，帶來了一定的經濟、社會和生態效益。楊安鎮水庫筑壩工程于2010年順利驗收。