新疆阿克蘇市生態(tài)水調(diào)節(jié)池防滲設(shè)計與探討

董秀斌

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

新疆阿克蘇市生態(tài)水調(diào)節(jié)池工程位于阿克蘇市東南部68 km 處，為引水注入式。其主要任務(wù)是調(diào)蓄生態(tài)水，解決空臺力克區(qū)域田間防護(hù)林灌溉和柳園小鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)林草灌溉的用水要求。調(diào)節(jié)池總?cè)莘e924.1 萬m3，池軸線長7.42 km，最大池深6.5 m。本工程等別為Ⅳ等?。ㄒ唬┬?，主要由引水工程和調(diào)節(jié)池工程組成。引水工程主要由引水干渠及渠系建筑物組成；調(diào)節(jié)池工程主要由池體、放水建筑物、放空建筑物等組成。

2 調(diào)節(jié)池基礎(chǔ)地質(zhì)概況

工程區(qū)位于臺蘭河沖洪積平原中下部，地形平坦，坡面坡降小。調(diào)節(jié)池地質(zhì)構(gòu)造條件較為簡單，無斷裂通過，地層為大厚度的第四系覆蓋層，應(yīng)力不易集中，構(gòu)造穩(wěn)定性較好。

地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積低液限粘土、含砂低液限粉土及含細(xì)粒土砂，局部存在細(xì)砂及中粗砂層。粘土層廣泛分布在庫區(qū)內(nèi)，呈多層狀分布，地面2.5 m～4.0 m 以下分布厚度1.0 m～1.5 m 的粘土層，成為池底天然良好的隔水層?；A(chǔ)表層含鹽量較高，多為鹽漬土，且承載力較低，具有較高壓縮性，需清除表層0.3 m～0.5 m 后再進(jìn)行池體填筑施工。

3 防滲形式選擇

根據(jù)料場地質(zhì)勘察成果及池基礎(chǔ)基土體物理力學(xué)試驗成果，考慮到本工程料場及池基礎(chǔ)土體不均一，含有低液限粘土、含細(xì)粒土砂、含砂低液限粉土、粉土質(zhì)砂等。

本次設(shè)計結(jié)合上述情況，選擇復(fù)合土工膜斜墻+上游土工膜水平鋪蓋和復(fù)合土工膜斜墻+基礎(chǔ)水泥土攪拌樁截滲墻兩種防滲形式進(jìn)行綜合比較[1]。

3.1 方案一：合土工膜斜墻+上游土工膜水平鋪蓋

調(diào)節(jié)池池體為均質(zhì)土料填筑，池體采用復(fù)合土工膜斜墻防滲的形式[2]，自上游至下游分別設(shè)置20 cm 厚C25F200 現(xiàn)澆混凝土板，5 cm 厚砂漿墊層作為土工膜上部保護(hù)層，復(fù)合土工膜，40 cm 厚砂礫石防凍層。池體迎水面坡度1∶2.75，護(hù)坡采用20 cm 厚C25F200 現(xiàn)澆混凝土板。調(diào)節(jié)池上游全段設(shè)置土工膜水平鋪蓋，其長度取10 倍水頭，上覆1.2 m 厚土體，池體防滲土工膜延伸至鋪蓋結(jié)束處。下游背水面坡度1∶2.5。

圖1 方案二池體典型橫剖面圖

3.2 方案二：復(fù)合土工膜斜墻+基礎(chǔ)水泥土攪拌樁截滲墻

本方案調(diào)節(jié)池池體結(jié)構(gòu)也是復(fù)合土工膜斜墻防滲，池體布置與方案一相同。

池體全段布置一小段土工膜水平鋪蓋與基礎(chǔ)水泥土攪拌樁截滲墻連接，其長度取6 m，鋪蓋及水泥土攪拌樁范圍內(nèi)清除0.5 m 厚表土后碾壓，再鋪設(shè)復(fù)合土工膜，與截滲墻錨固連接，上覆1.2 m 厚土體。另外攪拌樁與土工膜阻滑墻之間設(shè)置混凝土連接板，板厚0.3 m，寬3 m，混凝土指標(biāo)為C25F200（二級配），連接板每5 m 設(shè)置一道伸縮縫，縫內(nèi)填高壓閉孔塑料板。

設(shè)計水泥土攪拌樁截滲墻的有效厚度為0.3 m，底部深入基礎(chǔ)8 m，水泥漿水灰比初擬為0.55。

4 方案比選

通過對兩種防滲方案在地形地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)布置、對當(dāng)?shù)貧夂虻倪m應(yīng)性、運行期維護(hù)管理、施工條件及難易程度及工程投資等方面進(jìn)行綜合分析比較，認(rèn)為方案二更合適。兩種方案綜合比較見表1。

圖2 方案二池體典型橫剖面圖

表1 生態(tài)水調(diào)節(jié)池防滲形式綜合比較表

5 防滲設(shè)計

5.1 池體防滲

本工程調(diào)節(jié)池池體采用復(fù)合土工膜斜墻防滲層，土工膜防滲層包括土工膜、保護(hù)層和支持層。

池體上游護(hù)坡防滲工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)包括下部支持層、土工膜防滲層及上部保護(hù)層。

膜上保護(hù)層：采用在復(fù)合土工膜上采用20 cm 厚現(xiàn)澆混凝土面板作為面層，其下設(shè)5 cm 厚M10 砂漿墊層。

土工膜防滲層：采用規(guī)格為300 g/m2/PE0.8 mm/300 g/m2的兩布一膜復(fù)合土工膜，幅寬為8 m。

膜下支持層：根據(jù)本工程筑池材料為均質(zhì)土料（凍脹土），在膜下設(shè)置40 cm 厚砂礫石防凍層。

5.2 基礎(chǔ)防滲

通過地質(zhì)資料分析，調(diào)節(jié)池基礎(chǔ)地層中夾粉砂透鏡體，透鏡體底高程位于地面以下5 m～6 m 范圍內(nèi)。針對本工程地層情況，基礎(chǔ)處理[3]全段采用水泥土攪拌樁截滲墻垂直防滲形式，截滲墻深度8 m。這樣在池體基礎(chǔ)上游形成一個封閉空間，可以有效降低滲透壓力，大幅減少調(diào)節(jié)池基礎(chǔ)滲漏量，降低滲流出口的出逸比降。

池體全段布置一小段土工膜水平鋪蓋與基礎(chǔ)水泥土攪拌樁連接，其水平寬度取6 m，鋪蓋及水泥土攪拌樁范圍內(nèi)清除0.5 m 厚表土后進(jìn)行建基面碾壓，再鋪設(shè)復(fù)合土工膜，土工膜應(yīng)與基礎(chǔ)水泥土攪拌樁及混凝土蓋帽膨脹螺栓錨固連接，以形成一道封閉的防滲體系，上覆不少于1.2 m 厚土體。另外攪拌樁與土工膜阻滑墻之間設(shè)置混凝土連接板，板厚0.3 m，寬3 m，混凝土指標(biāo)為C25F200（二級配），連接板每5 m 設(shè)置一道伸縮縫，縫內(nèi)填高壓閉孔塑料板。

水泥土攪拌樁截滲墻水泥選用42.5 級抗硫酸鹽水泥。設(shè)計水泥土攪拌樁的有效厚度為0.3 m，水泥用量初定為土重的13%，水泥漿水灰比初擬為0.55，水泥土攪拌樁采用二序成墻。

6 結(jié)語

水泥土攪拌樁施工工藝是近年發(fā)展起來的新技術(shù)，具有防滲加固效果顯著、工程造價低廉、適用地層廣泛、施工速度快等優(yōu)點，在水利工程防滲中，以攪拌樁形成的防滲墻，可取得較好的防滲效果，并在多個地區(qū)的平原水庫都得到了很好的應(yīng)用。本工程結(jié)合實際地層情況采用了池體土工膜斜墻防滲+基礎(chǔ)水泥土攪拌樁截滲墻的防滲型式，該結(jié)構(gòu)防滲效果明顯，墻體耐久性好，強(qiáng)度高。