不良地基上人工湖防滲方案分析

【摘要】本文以陜西華山清心溫泉酒店人工湖為例，結合人工湖湖區及周邊地質條件，對幾種常用的人工湖防滲方案進行對比分析，優選出適合不良地基上的人工湖防滲方案。并針對優選方案，提出了詳細的施工工藝。工程運行結果表明，此方法切實可行，為不良地基上人工湖防滲提供了借鑒。

【關鍵詞】人工湖；不良地基；防滲；施工技術

【中圖分類號】 TV223

【文獻標識碼】A

1、工程概況

陜西華山清心溫泉酒店位于華山景區G310國道寶蓮燈轉盤西北方向100m處，占地面積13萬㎡。其中人工湖水景面積2.9萬㎡，湖底設計高程為338.2m，湖心處設計水深1.5m，北岸緊鄰酒店主樓，南岸距G310國道約20m。人工湖周邊淡水資源相對緊張，人工湖補充水源為景區山泉水和地下井水。因此，為了最大限度的減少人工湖對周邊景區和建筑物的影響，同時，為了節約水資源，人工湖必須采取可靠措施減少湖水滲漏。

2、人工湖湖區及周邊地質條件分析

場地南高北低，地面標高介于363.56～37

4.44m之間，最大相對高差10.88m，地貌單元屬山前沖洪積扇，場地地層由第四紀全新世人工填土、沖洪積黃土狀土、粉砂、碎石土組成[1 ]。按層分述如下：

①雜填土Q4ml：雜色、褐黃色，土質不均，主要由碎石土及建筑垃圾組成，稍密～中密。本層厚度為1.40～10.20m。

②雜填土Q4al+pl：褐黃色，礦物成分以石英、長石為主，暗色礦物質及云母次之，含卵礫石顆粒，局部夾粉質黏土透鏡體，級配差，稍濕，稍密～中密，本層厚度1. 20～4. 40m。

②-l黃土狀土Q4al+pl：褐黃色，硬塑，土質不均，含少量碎石，局部夾薄層砂土及碎石層，具有針狀孔隙，含有鈣質薄膜，具中等～嚴重濕陷性和自重濕陷性，屬中壓縮性土，本層厚度為1.00～3. 70m。

③卵石Q4al+pl：灰黃色，母巖成分以微風化的花崗巖、石英巖為主，磨圓良好，級配良好，卵石最大粒徑40mm，一般粒徑15～20mm，夾漂石及塊石，以砂類土填充，稍濕，密實，本層厚度12.00～18.00m。

③-l粉砂Q4al+pl：褐黃色，礦物成分以石英、長石為主，暗色礦物及云母次之。級配差。稍濕，稍密～中密。本層以透鏡體形式存在于③卵石層中，厚度0.80～2.30m。

勘探深度范圍內未見地下水。人工湖湖底典型工程地質剖面圖如圖1。

由湖區及周邊地質條件分析可知，場地地層且土質不均，雜填土、碎石、卵石較多，滲透性能很好，防滲效果很差，不能作為防滲層。因此必須對人工湖做防滲處理。

3、人工湖防滲方案優選

3.1常用防滲方案簡介

人工湖防滲處理常用的方法有以下三種：

（1）黏土或灰土墊層：在湖底夯實一定厚度黏土或者灰土，此方法適用于湖底基土條件好，土質級配良好，滲透系數較小的湖底。

（2）鋪設土工合成材料（柔性方案）[ 2]：當湖底基土滲透系數較大，可在湖底鋪設HDPE土工膜或者膨潤土防水毯。柔性方案施工速度快、耐老化、防身效果好、抗剪能力強，被廣泛運用于環保、市政、水利、園林、水產養殖等各個領域。

（3）混凝土鋪蓋（剛性方案）：防滲效果好、耐久性強、防滲效果好、剛度大、允許湖底水流速度大，同時，由于混凝土可塑性好，施工工藝成熟，用于作業面狹窄、不規則地方，可大大減少工期和作業難度[3 ]。

3.2方案選擇

由于本工程地基條件差，不建議選用黏土或者灰土墊層方案，可在柔性方案和剛性方案中比選。考慮到造價因素，排除了混凝土鋪蓋方案。在柔性方案中，土工膜防滲效果好，施工簡便，造價相對適中，后期運營維護較為方便，技術相對成熟，再加上酒店人工湖地基條件差，水資源相對較為緊張，因此，本工程擬選用土工膜方案[4 ]。

4、防滲施工工藝

4.1土方開挖與回填[5 ]

土石方開挖以機械為主，清基時要做好基礎面平整及夯實工作，開挖砂礫石可用作基礎夯實。湖底設計高程為338.2m，土方開挖深度為設計湖底高程往下3m之內。開挖出的生活垃圾必須換填，建筑垃圾和卵石粒徑大于100mm的，要清理掉，已經挖開的基坑，就近采用砂卵石、土方進行分層碾壓填筑，基礎夯實密實度為不小于0.85。

4.2防滲結構層施工方案

防滲層采用的結構形式，按照自下而上的次序：

（1）在基礎上鋪設15cm的砂礫石反濾料，砂礫要求顆粒尺寸在5-40mm之間，其中25--40mm含量不少于50%，砂礫石夯實相對密度不小于0.6；

（2）在砂礫石反濾料上部填筑30cm的粘土，既作為防滲體，又是復合土工膜的著床體，填筑碾壓密實不小于0.95，表面平整，無塄坎、無錯臺、無坑洼，施工期間如果遇雨水浸泡，天晴后應該進行復碾；

（3）鋪設兩布一膜（200g/0.5mm/200g），要保證連接牢固，密封可靠，嚴禁未經上部土體覆蓋碾壓前雨水浸泡；

（4）在復合土工膜上部鋪設30cm的粘土，采用自行式碾具自重行走靜壓，嚴禁使用振動模式，加厚的填土，可以形成土料運輸車輛的行走道路褥墊，填筑碾壓密實度不小于0.85，保證土工膜上部施工不被破壞；

（5）最上層，填筑20cm的級配砂卵石，要求粒徑尺寸在4.75-90mm之間，該層主要保證蓄（上接168頁）水后湖面蕩舟、風吹湖面起漣漪時湖水保持清澈而不致變混。

5、土工膜施工要求

土工膜是人工湖最主要的防滲層，因此必須保證土工膜上下部保護層的施工質量和土工膜的鋪設質量[6]。

5.1土工膜下部保護層施工

土方按照土方開挖工藝開挖后，首先撿除磚石、瓦塊及硬質雜物和有機質植物后使用旋耕機旋第一遍，其次采用推土機整平河床底，旋耕機旋第二遍，再次用平地機平人工撿拾后旋第三遍，最后用平地機平整，平整度誤差≤20mm，碾壓密實度基礎密實度不小于0.85，土工膜下層粘土分層碾壓密實度不小于0.95，土工膜上層粘土分層碾壓密度不小于0.85。

5.2土工膜鋪設

復合土工膜的鋪設為了施工方便，保證拼接質量，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少現場拼接量.駁岸鋪設采用自上而下（復合土工膜長幅平行于駁岸線）鋪設，水平方向上由坡腳向外端鋪設。

土工膜鋪設時，按先邊坡，后湖底的順序分區分塊的進行人工鋪設。膜應適當放松，應預留3%～5%的富余度，做成突起的波浪形松弛方式，以適應氣溫變化及基礎的沉陷，并避免人為硬折合損傷。為保證施工方便和拼接質量，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少現場拼接量，根據需要在單位內裁剪。

5.3土工膜上部保護層施工

在復合土工膜鋪設及焊接試驗合格后，應及時鋪設保護層，保護層的鋪設速度應與鋪膜的速度相匹配，保護層鋪設過程中不得破壞已鋪設完工的復合土工膜。

保護層施工工作面不宜上重型機械和車輛，宜鋪放木板用手推車，搬運土方材料，推平后人工壓實。為更好的保護復合土工膜不受機械或其他人為因素而破壞，結合實際情況，故膜上300mm厚粘土壓實采用平板振動器進行分層夯實，夯實密實度不小于0.85。

最上層填筑20cm的級配砂卵石，大噸位運輸車輛應在場外卸載，小型推土機配合平地機攤鋪、整平，按照碾壓試驗確定的施工參數進行碾壓，碾壓機械嚴禁使用振動模式，應設專人指揮引導，錯轍行駛，嚴禁車輛覆轍行駛。

6、工程運行效果

陜西華山清心溫泉酒店人工湖工程于2017年11月初開工，11月底竣工，現已正常運行4個月，各項指標、參數仍在設計要求范圍內，整體達到了預計要求，運行狀況良好，對整個酒店的觀光效果、旅游檔次起到了積極地促進作用。

此工程防滲方案表明：在滲透性大、土質不均的不良地基基礎，采用土工膜防滲可以有效減少人工湖滲漏，達到防滲效果。且土工膜施工簡單、工期短、造價低、便于后期運營管理，為類似工程施工提供了借鑒。

參考文獻：

[1]華山清心溫泉酒店巖土工程勘察報告[R].西北綜合勘察設計研究院.2014.

[2]GB/T17643-1998土工合成材料聚乙烯土工膜[S].北京：中國標準出版社，1998.

[3]周榮官，葛進，趙江倩.沙土地基上人工湖防滲方案的技術分析與經濟比較[J].水運工程.2004，10：13-18.

[4]楊丙峰.防滲膜在人工湖防滲處理中的應用[J].給水排水.2005，（2）：83-84.

[5]《地基基礎手冊》編委會.地基處理手冊[K].中國建筑工業出版社，2000.

[6]《土工合同材料工程應用手冊》編委會.土工合成材料工程應用手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2000.

作者簡介：

李智娟，陜西地建土地綜合開發有限責任公司；

宋濤，陜西地建土地綜合開發有限責任公司