冠縣店子水庫防滲方案比選

楊　濤，陳保國，凌　新

（1.冠縣水務局，山東 聊城 252500；2.鄄城縣舊城引黃灌區管理處，山東 鄄城 274600）

冠縣店子水庫防滲方案比選

楊濤1，陳保國2，凌新1

（1.冠縣水務局，山東 聊城 252500；2.鄄城縣舊城引黃灌區管理處，山東 鄄城 274600）

通過對南水北調東線冠縣店子水庫防滲工程方案比較，分析了不同防滲方式的工程質量、防滲效果、施工難易及工程投資大小，選出了最佳防滲方案，為平原地區水庫建設提供參考。

冠縣；店子水庫；水平防滲；滲漏量

冠縣店子水庫庫區（包括壩址區）地貌屬于黃河沖擊平原，地下水類型為第四系孔隙潛水。在勘探深度內，地層以第四系全新統沖擊堆積和沖擊洪積的砂壤土、裂隙黏土和粉細砂為主，均具有中等透水性。

店子水庫設計蓄水位40.87 m，庫區周邊地面高程39.23～39.70 m，低于水庫蓄水位。庫區周圍地下水位埋深18.20～19.70 m，庫內水位38.33 m，庫外水位37.30 m。根據壩體結構和壩基地質情況等資料，選取0+500、2+000、3+000、3+700四個斷面進行滲流計算分析。經計算，在無防滲措施情況下，月末平均蓄水位對應的年滲透量為157.64萬m3，占水庫總庫容的22.0%，滲漏嚴重，必須采取防滲措施。

1　壩基防滲方案的比較

1.1水平防滲方案

由于庫底鋪膜防滲工藝施工方便，防滲效果明顯，在平原水庫防滲工程中開始大面積應用。水平截滲采用壩坡、庫底全部鋪設土工膜的設計方案，土工膜選用兩布一膜。針對店子水庫土工膜鋪設面積較大，設計采用排水排氣盲溝、逆止閥及壓重組合措施。為了保證土工膜鋪蓋質量，防止施工和運行中的損壞，復合土工膜上部設置保護土層，根據庫區地下水位較深的實際情況，填土壓重土料從庫內取土。

1.2垂直截滲方案

垂直截滲按防滲體形成原理不同，可分為防滲材料置換式和介入式，可針對不同地質條件選用合適的施工工藝。

1）混凝土防滲墻。為置換式垂直截滲。施工工藝為開槽后澆筑混凝土。由于施工工藝不同，各種工法成墻最小厚度不同。目前，使用液壓抓斗配合沖擊鉆建造薄截滲墻技術深度可達30余米；采用射水法成槽或鋸槽機成槽的最小墻厚大于0.22 m。施工中，對槽孔穩定性要求較高，墻底端易出現粗顆粒落淤，影響墻體與相對不透水層的銜接可靠性，局部透水性增加。本設計按墻厚0.30 m、深入壩基4層壤土、孔深15～18 m考慮，每平方米單價約350元。

2）高噴墻板。為介入式垂直防滲。其優點是施工簡便、設備簡單、占地少，臨時工程費低，施工振動小、噪音小。缺點：一般高壓噴射高壓區的有效半徑不大于0.5 m，0.5 m以外為高噴擴散區，兩區域材料差異巨大。技術上受土料性質、施工工藝等條件的影響較大，孔與孔之間結合緊密與否不易檢查，單孔斜度不易控制，處理效果往往不理想。該工藝每平方米單價430元。

3）深層攪拌樁。為介入式垂直截滲。該技術施工方法是：用水泥漿做固化劑，通過深層攪拌樁機將水泥漿噴入土層，同時鉆頭攪拌拌和，形成具有一定強度的水泥土防滲墻。適用于黏土、砂土、粉質黏土等，墻深不超過15 m。但地質勘察結果表明，店子水庫壩基下4層壤土下伏深度15～18 m，壩基滲漏土層深厚，其工藝垂直度控制、整體防滲效果等可靠度不足。該工藝每平方米單價140元，工程總造價較低。

4）振動切槽防滲板墻。振動切槽防滲板墻為一種介入式垂直防滲，利用大功率振動器將振管下端的切頭振動擠入地層，在擠入和提升切頭的同時，水泥砂漿從其底部噴出、形成漿槽并凝固成墻體，后續施工利用切頭副刀在相鄰已成漿槽內振動攪拌和導向，從而建成連續完整的板墻。缺點是澆筑砂漿時無導管，澆筑過程中與水振動混合，對壩腳穩定有一定的不利影響，在水庫圍壩中應用較少。

綜上所述，結合本工程實際，從工程質量保證程度、工程投資、施工簡便易行等多種因素綜合分析，垂直截滲措施選取混凝土防滲墻方案與水平鋪膜防滲方案進行經濟技術比選。

2　壩基防滲方案的選擇

2.1水平防滲方案滲漏量計算

1）土工膜滲漏。土工膜的滲漏量按滲流量有限元進行計算，土工膜滲透系數根據規范取為1x10-10cm/s，總滲漏量計算值為20.01萬m3，各斷面計算結果見表1。

表1　水平防滲方案大壩滲流計算成果表

2）缺陷滲漏量。缺陷滲漏量根據《平原水庫工程設計規范》（DB37/1342-2009）附錄C.3.2條進行計算，由于施工中缺陷出現的偶然性較大，且不易發現，根據相關工程統計分析得出，施工中產生的缺陷，等效孔徑一般為1～5 mm，偶然因素產生的缺陷，等效孔徑一般為10 mm。考慮到山東省材料質量及施工技術水平，在施工條件較好的情況下，設計取每4 000 m2出現一個孔徑為3 mm的孔進行缺陷滲漏量計算。

水庫水位是動態變化的，結合水庫調蓄過程計算每月滲漏量，結果見表2。

表2　土工膜缺陷滲漏量計算成果表

3）庫區總滲流量。經計算，采取水平防滲措施后，庫區年總滲漏量為：土工膜滲漏量20.01萬m3和缺陷滲漏量37.89萬m3，共計57.90萬m3，占水庫總庫容的8.1%，防滲效果明顯。

2.2垂直截滲方案滲漏量計算

混凝土防滲墻垂直截滲方案滲漏量按滲流有限元進行計算，滲透系數根據工程經驗取為1x10-7cm/s，各斷面計算結果見表3。

表3　垂直截滲方案大壩滲流計算成果表

經計算，采取垂直截滲措施后，庫區年總滲漏量為89.90萬m3，占水庫總庫容的12.5%，防滲效果比較明顯。

2.3投資比較

水平防滲方案工程投資為4 675.92萬元，垂直截滲方案工程投資為2 139.64萬元，根據綜合分析可以看出，水平防滲方案效果優于垂直截滲方案，但水平方案投資比垂直方案高2 002.74萬元，考慮兩個方案滲漏量計算結果相差不大，但是投資相差較多，綜合技術經濟比較，推薦采用投資較省的混凝土防滲墻垂直截滲方案。

（責任編輯崔春梅）

TV223.4

B

1009-6159（2016）-05-0012-02

2015-11-29

楊濤（1976—），男，助理工程師