溝里水庫增容工程庫區防滲設計

徐運海，鞏向峰，杜曉宇

（1.山東省水利科學研究院、山東省科苑水利勘察設計咨詢中心，山東 濟南 250014；2.泰安市岱岳區水務局，山東 泰安 271000）

溝里水庫增容工程庫區防滲設計

徐運海1，鞏向峰1，杜曉宇2

（1.山東省水利科學研究院、山東省科苑水利勘察設計咨詢中心，山東 濟南 250014；2.泰安市岱岳區水務局，山東 泰安 271000）

分析了溝里水庫防滲設計三種方案的優缺點，介紹了水庫防滲設計方案，采用庫底全盤防滲形式，可在類似區域推廣該技術。

溝里水庫；水庫增容；土工膜；防滲設計

溝里水庫位于萊蕪市萊城區牟汶河支流蓮花河上，控制流域面積44.6 km2，屬中型水庫。水庫自建成以來，滲漏嚴重，無法發揮正常作用。在除險加固工程中，已對庫內圍堤以北區域進行了定點防滲處理，但由于地質復雜，未能起到明顯防滲作用，水庫依然滲漏嚴重。

庫區滲漏的原因：一是庫岸沿線長，中奧陶系石灰巖基本裸露，尤其自水庫大壩至水庫大橋段，兩岸裸巖陡立，巖溶裂隙發育，側滲較為嚴重；二是庫區溢洪道進口處、右岸靠近壩腳處、右岸中部階地局部有石灰巖出露，階地覆蓋層較薄的基巖部分，以及對庫區內的斷層破碎帶都存在滲漏；三是庫底局部區域存在黏土層缺失造成的河床滲漏；四是庫區進水段河谷兩岸巖石裸露陡立，河床沖擊層主要為砂礫石層，透水性極強。

水庫滲漏主要表現為：斷層滲漏、庫首段沖溝滲漏、庫底滲漏和庫岸滲漏。采用有限單元法對庫區現狀滲漏進行估算，計算水位分別為207.37m、204.00m、201.00m三種工況。在興利水位條件下，溝里水庫年總滲漏量可達1 404.86萬m3。依據有限元建模計算成果分析，溝里水庫斷層帶雖透水性較強，但因以線狀分布，漏水量占比低于10%，表明水庫漏水以面源滲漏為主因。

1 水庫防滲方案

考慮上述滲漏原因，防滲設計采用庫底全盤防滲方案。選擇以下3個方案進行比較：

1）方案一：水泥土防滲方案。庫底清淤、整平后，填筑厚80 cm的水泥土作為水平防滲鋪蓋。水泥土滲透系數要求小于1.0×10-6cm/s，水泥摻入量應大于12%，具體由現場試驗確定。水泥土應分層碾壓，壓實度不小于94%。主要優點：施工速度快，工期較短。主要缺點：一是本方案可比項投資為118.76元/m2，投資大；二是水泥與黏土需拌合均勻，施工質量不易控制，防滲效果稍差。

2）方案二：兩布一膜防滲方案。兩布一膜防滲方案是在庫底設置兩布一膜防滲層，土工布和土工膜要求分開鋪設，自上而下分別為：厚0.3 m素土及0.3 m黏土、重200 g/m2土工布、厚0.5 mmPE膜、重200 g/m2土工布、庫區支持層壓實。施工時庫底清淤、整平后，支持層壓實厚度不小于60 cm，其中，支持層壤土要求壓實度不低于0.96，砂礫石支持層要求相對密度不低于0.75。為防止防滲層被刺破，支持層表面不得有樹根、蘆葦、巖石尖角等突出物。主要優點：一是防滲效果好，可徹底解決庫底滲漏問題；二是土工膜有良好的柔韌性、延展性，適應變形能力強；三是土工膜上設有保護層，不會發生凍脹破壞；四是本方案可比項投資為29.14元/m2，投資較小。主要缺點：土工膜接縫多，施工時必須嚴格控制接縫質量。

3）方案三：土工合成材料膨潤土墊(GCL)。本方案在庫底設置GCL膨潤土墊防滲層，厚10 mm，自上而下分別為：厚0.5 m黏土、GCL膨潤土墊、庫區支持層。主要優點：一是防滲效果好，可徹底解決庫底滲漏問題；二是柔韌性好，適應變形能力強；三是GCL膨潤土墊抗干濕循環能力強，GCL受熱后會出現干縮現象，但當脫水后的產品重新注水后，出現的裂縫會再次愈合，防滲有保證。主要缺點：一是應用案例較少，無成熟工程經驗，施工技術要求高、難度大；二是本方案可比項投資為45.29元/m2，投資稍大。

經綜合分析，為充分發揮水庫的經濟效益，節省工程投資，庫底防滲選擇方案二的兩布一膜防滲方案。為便于連接及節省投資，庫岸采用與庫底相同的兩布一膜防滲方案，庫岸采用復合土工膜。

2 防滲工程設計

1）庫底與庫岸防滲。庫岸采用復合土工膜防滲，面積8.9萬m2；庫底采用兩布一膜防滲，面積95.3萬m2。庫底土工布和土工膜要求分開鋪設，庫底自上而下分別為：厚0.6 m回填土保護層、重200 g/m2土工布、厚0.5 mmPE膜、重200 g/m2土工布、支持層壓實。在施工過程中，對清淤后的庫底進行整平、壓實后，鋪設兩布一膜防滲層。

2）排水排氣層。為解決庫底鋪膜下的排水、排氣問題，在鋪膜下方設縱橫軟式透水管。垂直水流向每隔20 m設一道橫向排水、排氣溝，通至庫區兩側護岸，并沿護岸鋪設至岸頂，溝槽尺寸280 mm×280 mm，槽內敷設φ80軟式透水管，并用粗砂回填，共計108條。順水流方向設5道縱向排水、排氣溝，溝槽尺寸350 mm×350 mm，槽內敷設φ150軟式透水管，并用粗砂回填。沿縱向排水、排氣溝每100 m設一套逆止閥，共計103套。

3 結語

溝里水庫地處石灰巖滲漏區域，庫區內斷層、溶溝、溶洞發育，在溝里水庫采用庫底全盤防滲方案，是一個新的嘗試。水庫目前正處于施工階段，預計年底完工。由于地質條件的不確定性，如要在類似區域大面積采用該技術，應進行深入觀測、研究。

（責任編輯 崔春梅）

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1009-6159（2017）-10-0077-01

徐運海（1963—），男，研究員