簡析水庫庫盤應用復合土工膜的防滲設計

王繼堯

【摘要】土工膜作為一種防滲材料，在水庫庫盤防滲中具有重要作用。基于此，結合某水庫工程，本文簡述了某水庫工程的概況以及某水庫工程壩型的合理選擇，對某水庫庫盤應用復合土工膜的防滲設計進行了簡要分析

【關鍵詞】水庫工程；壩型；選擇；庫盤；復合土工膜；防滲設計

新疆地區水庫工程建設中的砂礫石覆蓋層厚度極大、滲透性強，庫盤防滲成為興建水庫的關鍵技術。隨著工業技術的進步，為人們提供了防滲性能良好且經濟的土工膜材料，使得水庫進行全庫盤防滲得以實現。以下就某水庫庫盤應用復合土工膜的防滲設計進行探討。

一、某水庫工程的概況

某水庫壩型為混凝土面板堆砂礫石壩，樞紐建筑物由主壩、東西副壩、溢洪道、導流兼泄洪涵洞、工業及灌溉引水涵洞、工業供水管道等主要建筑物組成。是一個具有工業供水、農業灌溉、防洪等效益的綜合利用工程。水庫工程區域范圍內主要出露上古生界石炭系、侏羅系及新生界第三系和第四系地層。整個庫區均為第四系堆積物所覆蓋、未見基巖出露，斷裂構造不發育。庫區內沒有大的斷層構造通過。

二、某水庫工程壩型的合理選擇

1、受地形地質條件和周邊建筑物影響，在平面上布置呈“U”型的大壩形式，整個水庫由東副壩、主壩和西副壩構成。壩基為第四系砂卵礫石層，厚度較大，相對隔水層為第三系的泥巖、砂巖，不適合修建混凝土重力壩等剛性壩。根據地勘資料，當地砂礫石料較為豐富，而無粘土料，并且河床砂卵礫石覆蓋層較深，因此在土石壩壩型中不能選擇粘土均質壩、粘土心墻砂礫石壩和粘土斜墻砂礫石壩等壩型。

2、由于庫區及兩邊岸坡均為深厚砂礫石覆蓋層，根據某水庫地質報告介紹，庫盤內河床表層為第四系含漂石的砂卵礫石層，屬強透水層。庫區兩岸庫盤以上地層巖性為第四系砂卵礫石層，屬中等～強透水層。水庫蓄水后滲漏量很大，因此需要對整個庫區及壩體進行防滲處理，壩址區無可用做庫盤鋪蓋的防滲土料，因此選擇復合土工膜作為庫盤內防滲材料。

3、根據某水庫的地形地質條件，初選兩種土石壩進行方案比選：（1）混凝土面板堆砂礫石壩；（2）復合土工膜防滲砂礫石斜墻壩。并且從地形地質條件適應性、筑壩材料料源、樞紐布置方面、工程施工方面、環境影響方面、工程運行管理方面、工程投資等方面綜合考慮，某水庫壩型選擇為混凝土面板堆砂礫石壩，全庫盤采用復合土工膜進行防滲。

三、某水庫庫盤應用復合土工膜的防滲設計分析

1、防滲設計方案的選擇。結合某水庫概況，根據某水庫的地形地質條件，采取壩基防滲的方案有兩方面：第一、壩基采用槽孔混凝土防滲墻與壩坡防滲體連接在一起的方式；第二、采用復合土工膜進行全庫盤防滲的方式。上述兩個方案分別從安全、經濟、施工、管理方面進行論述，從優進行選擇。經過比較分析，應用復合土工膜防滲更經濟及方便施工，因此某水庫選擇全庫盤復合土工膜防滲方案。

2、水庫應用復合土工膜防滲的可行性分析。水庫庫盤應用復合土工膜進行防滲設計過程中，實踐證明不論是設計和施工都取得成功。比如策勒勝利水庫采用復合土工膜進行全庫盤防滲，共鋪設復合土工膜300萬m2，防滲效果較為顯著，為以后的防滲工程應用復合土工膜打下了基礎。根據《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》，允許高壩采用土工膜防滲，某水庫最高水頭約為40m，不需專門進行論證，因此某水庫庫盤采用復合土工膜防滲是可行的，能滿足水庫正常運行要求。

3、某水庫庫盤應用復合土工膜的防滲設計分析。（1）土工膜類型選擇。常用土工膜有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）兩種。聚氯乙烯膜既可以粘接，也可以焊接；聚乙烯膜只可以用焊接機焊接。兩者施工方式操作均比較方便，而且接縫質量均有保證，但是工廠生產的聚乙烯膜幅寬比聚氯乙烯膜寬，可以減少接縫，并且聚乙烯膜在性能上伸長率比聚氯乙烯膜大，均勻性也好些。由于某水庫選用復合土工膜進行水平防滲，需要的復合土工膜量防滲面積非常大，造成復合土工膜的接縫長度非常長，而且會出現多塊復合土工膜在一處連接的情況，接縫施工難度較大，接縫處質量要求較高。因此某水庫宜選用聚乙烯膜，可以減少接縫長度，提高土工膜的伸長率，保證復合土工膜防滲效果。（2）土工膜厚度設計。第一、根據《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》規定：“土石堤、壩防滲土工膜厚度不應小于0.5mm。對于重要工程適當加厚，對于次要工程，可以適當減薄，但最小不得薄于0.3mm”。某水庫復合土工膜防滲薄膜厚度應根據所承受的水頭，通過頂破、刺破和穿透試驗確定。本工程由于沒有進行具體試驗，根據已建設的工程經驗進行確定復合土工膜的規格，為了降低工程造價，依據作用水頭的不同，本工程采用兩種規格不同的復合土工膜進行庫盤不同部位的防滲。在正常蓄水位以下的庫盤采用300g/0.6mm/300g的復合土工膜防滲，其余部分庫盤采用300g/0.5mm/300g規格的復合土工膜防滲。（3）土工膜上下墊層設計。依據《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》規定，復合土工膜上面設防護層、上墊層，在其下面設下墊層。上墊層根據復合土工膜的型式選擇鋪設500mm厚天然級配砂礫料墊層，下墊層鋪設200mm厚天然級配砂礫料墊層。（3）土工膜與周邊建筑物的錨固。基于復合土工膜與面板混凝土趾板、面板等剛性建筑物連接對于整個水庫防滲系統的重要性，某水庫復合土工膜與剛性建筑物連接采用螺栓錨固連接，并在可能發生較大位移的相反方向留有膜與土體共同變形的余幅，且勿使膜形成褶皺的型式，因為褶皺受壓后很難舒展，即使能展開，經過折疊的土工膜的拉伸強度和極限伸長率都會損失大半。首先在趾板面上間隔20cm預埋膨脹螺栓，沿連接長度通長安裝一條厚5mm寬10cm橡皮，再將復合土工膜折疊3層打眼穿入螺栓，然后再用一層橡皮、鋼壓條通過膨脹螺栓將復合土工膜固定，趾板與庫盤交接處采用柔性連接進行固定。

結束語

綜上所述，某水庫是一座建于砂礫石覆蓋層上的水庫，水庫庫盤應用復合土工膜進行防滲設計，防滲效果較為理想。因此在水庫工程建設過程中，應用復合土工膜的防滲設計，是提高水資源利用率的重要措施之一。

參考文獻：

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