攔河式面板壩全庫(kù)盤(pán)水平防滲的工程應(yīng)用

【摘要】本文主要圍繞柯柯亞二庫(kù)在特定地質(zhì)條件下的全庫(kù)盤(pán)水平防滲混凝土面板壩工程具體運(yùn)用進(jìn)行了討論。對(duì)這種防滲體系的細(xì)部構(gòu)造進(jìn)行了詳細(xì)描述，尤其是復(fù)合土工膜的保護(hù)層的設(shè)計(jì)及復(fù)合土工膜與趾板的連接等，對(duì)于攔河式的全庫(kù)盤(pán)水平防滲水庫(kù)工程具有一定參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】面板壩；水平防滲；復(fù)合土工膜

Engineering Application of Horizontal Anti - seepage in the Whole Reservoir of River - type

Wei Zhen-rong

（Turpan City Water Resources and Hydropower Survey and Design InstituteTurpanXinjiang838000）

【Abstract】This paper mainly discusses the concrete application of the whole reservoir-level anti-seepage concrete face dam in the specific geological conditions. The detailed structure of the impervious system is described in detail. Especially， the design of the protective layer of the composite geomembrane and the connection between the composite geomembrane and the toe plate are the same as that of the whole reservoir Reference value.

【Key words】Panel dam；Horizontal seepage；Composite geomembrane

1. 工程概況

（1）柯柯亞二庫(kù)工程位于鄯善縣中部柯柯亞河流上，距上游柯柯亞水庫(kù)12.0Km，是柯柯亞河流上的二級(jí)水庫(kù)樞紐工程。水庫(kù)具有工業(yè)供水、城鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉等綜合任務(wù)。水庫(kù)于2014年10月完工，11月下閘蓄水。

（2）柯柯亞二庫(kù)工程規(guī)模為小（1）型，工程等別為Ⅳ等。水庫(kù)總庫(kù)容945.0萬(wàn)m3，興利庫(kù)容650萬(wàn)m3。工程包括大壩、泄洪兼灌溉放水洞、溢洪道及庫(kù)盤(pán)防滲。大壩為混凝土面板砂礫石壩，設(shè)計(jì)最大壩高27.1m，壩頂長(zhǎng)度2935m，其中主壩長(zhǎng)620m，東副壩長(zhǎng)1283m，西副壩長(zhǎng)1032m。溢洪道布置在主壩樁號(hào)0+168.33處，為壩頂開(kāi)敞式溢洪道；庫(kù)盤(pán)總面積68萬(wàn)m2，采用200g/0.6mm/200g及200g/0.8mm/200g的復(fù)合土工膜防滲。

2. 水文氣象及工程地質(zhì)情況

2.1水文氣象。

（1）柯柯亞二庫(kù)距上游柯柯亞水庫(kù)12.0Km，柯柯亞河床為透水率較強(qiáng)的深厚砂礫石覆蓋層，柯柯亞二庫(kù)設(shè)計(jì)洪水為從一庫(kù)洪水調(diào)節(jié)后的溢洪道泄洪量，經(jīng)過(guò)衰減后進(jìn)入二庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水。

（2）為合理確定兩座水庫(kù)間12.0Km的水量衰減量，采用實(shí)測(cè)和理論分析相結(jié)合的方法進(jìn)行分析確定。經(jīng)計(jì)算上游柯柯亞水庫(kù)下泄流量經(jīng)河道運(yùn)行至實(shí)測(cè)斷面不同量級(jí)下泄流量的衰減量依次為35.0%、25.2%、60.0%、23.5%和24.4%，平均每公里衰減2.4%，按此衰減率計(jì)算柯柯亞水庫(kù)至柯柯亞二庫(kù)壩址處平均衰減率為28.8%。經(jīng)修正后柯柯亞水庫(kù)至柯柯亞二庫(kù)不同量級(jí)下泄流量的衰減率為：流量0～100m3/s時(shí)為25%，流量101～150m3/s時(shí)為20%，流量151～200m3/s時(shí)為30%，流量大于201m3/s時(shí)為15%。

（3）經(jīng)衰減后在P=0.1%來(lái)水頻率下到達(dá)柯柯亞二庫(kù)壩址處最大洪峰流量為515m3/s，P=2%來(lái)水頻率下到達(dá)柯柯亞二庫(kù)壩址處最大洪峰流量為284m3/s。

2.2工程地質(zhì)。

（1）庫(kù)壩區(qū)工程地質(zhì)概況：柯柯亞二庫(kù)是利用天然河床做庫(kù)盤(pán)，以東西兩側(cè)沖洪積堆積的臺(tái)地構(gòu)成水庫(kù)的庫(kù)岸，在主河道及兩側(cè)的臺(tái)地上筑壩蓄水。整個(gè)庫(kù)區(qū)及兩岸均為第四系堆積物所覆蓋、未見(jiàn)基巖出露。庫(kù)區(qū)出露的巖性主要有第四系上更新統(tǒng)沖洪積砂卵礫石（Q3al+pl）、全新統(tǒng)坡積含土碎石（Q4dl）以及全新統(tǒng)沖積砂卵礫石（Q4al）。

（2）據(jù)野外及室內(nèi)試驗(yàn)資料砂卵礫石層的滲透系數(shù)K=1.17×10-3～8.1×10-2cm/s，屬中等～強(qiáng)透水層。可見(jiàn)水庫(kù)蓄水后壩基及庫(kù)盤(pán)存在滲漏問(wèn)題，因垂直防滲工程量很大，且施工困難，應(yīng)對(duì)水庫(kù)進(jìn)行全庫(kù)盤(pán)水平防滲處理。

3. 水庫(kù)防滲方案

結(jié)合庫(kù)壩區(qū)地質(zhì)情況，為降低工程投資，經(jīng)多方技術(shù)論證，柯柯亞二庫(kù)主壩采用整體式面板，副壩采用分離式面板防滲，庫(kù)區(qū)采用復(fù)合土工膜防滲。考慮到本工程為攔河式水庫(kù)，河道縱坡、泥沙含量大，加強(qiáng)土工膜的保護(hù)層設(shè)計(jì)以及土工膜與壩體趾板等周邊建筑物的銜接。

3.1壩體防滲結(jié)構(gòu)。

（1）柯柯亞二庫(kù)壩體主壩段采用鋼筋混凝土面板防滲，為減低工程投資，經(jīng)充分論證副壩采用分離式面板防滲，坡比為1：1.6。下游壩坡為1：1.5，工程區(qū)位于嚴(yán)寒區(qū)，根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，確定該水庫(kù)現(xiàn)澆砼面板厚度為等厚30cm，砼強(qiáng)度等級(jí)為C25，抗?jié)B等級(jí)為W8，抗凍等級(jí)為F200。

（2）主壩整體式面板采用兩道止水；分離式面板之間采用大壩專用聚氨酯密封膏一道頂止水。詳見(jiàn)圖2。

3.2庫(kù)區(qū)水平防滲。

3.2.1土工膜類型選擇。

根據(jù)利用復(fù)合土工膜進(jìn)行水庫(kù)防滲的使用情況，需要的復(fù)合土工膜量防滲面積大，造成復(fù)合土工膜的接縫長(zhǎng)度非常長(zhǎng)，而且會(huì)出現(xiàn)多塊復(fù)合土工膜在一處連接的情況，接縫施工難度較大，接縫處質(zhì)量要求較高。因此選用聚乙烯膜，提高土工膜的伸長(zhǎng)率，保證復(fù)合土工膜防滲效果。結(jié)合全國(guó)生產(chǎn)的滌綸長(zhǎng)纖針刺非織造/聚乙烯復(fù)合土工膜在實(shí)際使用過(guò)程中防滲效果較好，考慮到庫(kù)區(qū)粒徑大于80mm的含量較大，同時(shí)為了更能直觀的檢查膜上是否有大的孔洞，因此采用一布一膜加一布的模式，水庫(kù)成敗的關(guān)鍵就是在于土工膜的防滲效果。

3.2.2土工膜厚度選擇。

該水庫(kù)水庫(kù)復(fù)合土工膜防滲薄膜厚度根據(jù)所承受的水頭，通過(guò)頂破、刺破和穿透試驗(yàn)結(jié)合新疆和國(guó)內(nèi)外已建設(shè)的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定復(fù)合土工膜的規(guī)格，為了降低工程造價(jià)，依據(jù)作用水頭的不同，本工程采用兩種規(guī)格不同的復(fù)合土工膜進(jìn)行庫(kù)盤(pán)不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫(kù)盤(pán)采用300g/0.8mm/300g的復(fù)合土工膜防滲，其余部分庫(kù)盤(pán)采用300g/0.6mm/300g規(guī)格的復(fù)合土工膜防滲。

3.2.3土工膜保護(hù)設(shè)計(jì)。

根據(jù)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）第5.2.條規(guī)定，復(fù)合土工膜上面設(shè)防護(hù)層、上墊層，在其下面設(shè)下墊層。本工程為攔河式全庫(kù)盤(pán)土工膜防滲，為了順利將上游柯柯亞水庫(kù)下泄導(dǎo)柯柯亞二庫(kù)，在原主河槽部位布置一條引洪渠，引洪渠過(guò)流能力采用大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)。該部位土工膜保護(hù)是一個(gè)首先要解決的問(wèn)題。引洪渠采用漿砌卵石防護(hù)的方案，自下而上分別為下墊層150mm厚天然砂礫料、復(fù)合土工膜、、無(wú)紡?fù)凉げ肌?0mm擠塑板、300mmC20細(xì)石混凝土砌筑卵石。

3.3土工膜與周邊建筑物的連接與錨固。

趾板與庫(kù)盤(pán)復(fù)合土工膜連接采用柔性連接，首先在趾板面上間隔20cm預(yù)埋螺栓，沿連接長(zhǎng)度在土工膜上下各安裝1條厚三元乙丙橡膠墊片，再用鋼壓條通過(guò)螺栓將復(fù)合土工膜固定，詳見(jiàn)圖3。

4. 土工膜鋪設(shè)

4.1土工膜的鋪設(shè)。

復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用分段施工及流水作業(yè)的方法進(jìn)行。焊接采用瑞士焊機(jī)，批批檢驗(yàn)，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。庫(kù)盤(pán)內(nèi)復(fù)合土工膜從下游向上游鋪設(shè)，上游復(fù)合土工膜的邊壓住下游土工膜的邊，力求平緊，松緊適度。施工時(shí)，庫(kù)區(qū)內(nèi)的雜草、灌木等均應(yīng)全部清除，并對(duì)庫(kù)盤(pán)進(jìn)行平整，庫(kù)盤(pán)清理完畢后開(kāi)始鋪設(shè)墊層，然后進(jìn)行復(fù)合土工膜的鋪設(shè)。復(fù)合土工膜鋪設(shè)及焊接完成后，要及時(shí)填筑上墊層，庫(kù)盤(pán)復(fù)合土工膜上墊層采用進(jìn)占法進(jìn)行施工。

4.2土工膜的施工檢驗(yàn)。

土工膜防滲的效果關(guān)鍵在工程全面的施工質(zhì)量，國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐都說(shuō)明這一點(diǎn)。復(fù)合土工膜的聯(lián)接部位是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，不僅膜要焊牢，縫布要特別注意松緊適度，便于膜布同時(shí)受力。斜坡與水平鋪蓋的兩種膜連接處存在“丁”字接頭（可能產(chǎn)生“十”字接頭），更是薄弱環(huán)節(jié)，也是質(zhì)量檢查的重點(diǎn)，應(yīng)嚴(yán)格施工，加強(qiáng)質(zhì)檢。因此，根據(jù)土工膜焊接的經(jīng)驗(yàn)，可以使復(fù)合土工膜焊縫事故率平均降到3個(gè)洞/萬(wàn)m2以下，能夠滿足水庫(kù)正常運(yùn)行要求。為了驗(yàn)證復(fù)合土工膜是否能夠滿足高水頭壓力的考驗(yàn)，施工時(shí)，必須對(duì)每批次復(fù)合土工膜進(jìn)行穿透實(shí)驗(yàn)，確保復(fù)合土工膜的質(zhì)量能滿足要求。

4.3接縫質(zhì)量檢查。

復(fù)合土工膜在鋪設(shè)完成后對(duì)接縫質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，為保證施工質(zhì)量及防滲效果，復(fù)合土工膜接縫質(zhì)量檢測(cè)采取逐條焊縫充氣檢漏方式。

5. 結(jié)語(yǔ)

工程已于2014年11月初投入使用。本論文旨在交流同類工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，攔河式面板壩結(jié)合水庫(kù)庫(kù)盤(pán)土工膜水平防滲中已得到成功運(yùn)用，防滲效果較為理想，柯柯亞二庫(kù)的建設(shè)過(guò)程中，土工膜的上保護(hù)層的設(shè)計(jì)缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)復(fù)合土工膜與周邊建筑物的連接方式及入庫(kù)洪水消能防沖還需進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）04-08-182

[作者簡(jiǎn)介] 魏振榮（1968-），男，職稱：高級(jí)工程師，主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)。