水平鋪蓋防滲法在病險水庫治理中的應用

（河北 唐山 063000）

一、工程概況

某水庫流域面積1.1km2，庫容19萬m3，灌溉農田500畝，解決6000多人飲用水問題，是一宗防洪、灌溉、居民飲水相結合的?。ǘ┬退畮臁Ｋ畮彀炊暌挥龊樗O計，二百年一遇洪水校核。工程主要建筑物有均質土壩、溢洪道和放水涵。土壩頂長54.6m，最大壩高20.6m；開放式溢洪道，凈寬5.0m；放水涵內徑0.4×0.4m，放水開關為斜臥管（級竇放水）。工程于1992年11月開工，1994年4月建成。原設計總庫容11萬m3，興利庫容為8.5萬m3，最大壩高14.6m。2000年10月為滿足農業用水需要，對土壩進行了加高，最大壩高到20.6m，加高6.0m，興利庫容提高到11.5萬m3。限于當時的經濟社會條件，水庫設計標準低，配套設施不夠完善，施工也較為粗放。經過近20年的運用，工程建筑物老化，存在工程隱患。危及水庫安全并影響正常效益的發揮。主要問題如下：

壩體施工時采用人工上土，未經機械碾壓，壩體透水性較強，主壩滲水量大，水庫一直不能蓄水至設計水位。

主壩迎水坡塊石風化破碎，浪蝕土體較嚴重；背水坡沒有排水溝和上壩步級，壩面受雨水侵蝕造成表土流失；反濾體堵塞；溢洪道為木制閘門，底板側墻批蕩砂漿剝離，砌石松動，泄洪時水流沿底板滲入山體，出流不暢，因此已廢棄多年無法使用。

放水斜臥管（級竇）漏水嚴重，涵管底淘空斷裂，危及主壩安全。

二、復合土工膜防滲結構設計

（一）復合土工膜規格選擇

復合土工膜規格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應力、材料彈性模量、鋪設范圍內的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關，土工膜厚度設計除應考慮主要由水壓力要求的強度外，尚應考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應用條件，并按國家現行有關標準的規定確定設計厚度及實際厚度。本工程經綜合分析計算，壩坡防滲層采用規格為200g/0.3mm/200g的針刺短線滌綸兩布一膜(PE膜)，庫底鋪蓋防滲層采用規格為150g/0.25mm針刺短線滌綸一布一膜(PE膜)，幅寬均為4m。

（二）復合土工膜防滲體結構層設計

復合土工膜防滲結構自上而下依次為防護層、上墊層、防滲層、下墊層、支持層，由于壩體和庫底土層為細粒土，整平夯實后可直接鋪設土工膜，因此不再設下墊層。上墊層和防護層針對不同部位作了不同處理。壩體馬道（1493.00m）以下，上墊層采用平均厚度20cm厚的砂礫石，滿足防濾要求，防護層采用30cm厚的干砌石護面。馬道以上，上墊層采用5cm厚的砂漿，防護層采用6cm厚的混凝土預制板護面。庫底鋪蓋在復合土工膜上直接覆蓋60～80cm壓實細粒土作為保護層。

（三）庫底鋪蓋埋鋪設計

壩前25m范圍內鋪設規格為150g/0.25mm的復合土工膜(PE膜)鋪蓋，在距壩腳25m的庫底，開挖一防滲齒槽，槽深1.5m，開挖邊坡1：1，口寬3m，將復合土工膜嵌入槽內，并用壤土夯填。

（四）復合土工膜與水庫輸水洞和溢洪道周邊的連接

復合土工膜防滲斜墻與水庫輸水洞和溢洪道剛性建筑物的連接，要求連接嚴密、牢靠，留有伸縮余量，防止因建筑物沉陷而使復合土工膜破壞。輸水洞和溢洪道導流墻澆筑為直立墻，復合土工膜與混凝土連接時，首先在砼面上間隔20cm打孔，安裝膨脹螺栓，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。為防止螺栓、壓條銹蝕，在螺栓和鋼板壓條上刷三層防銹漆。

三、防滲塑膜工程施工

基礎清基→鋪蓋基礎碾壓→壩坡及鋪蓋面平整→土工膜鋪設及搭接處理→膜上覆土

（一）施工準備

復合土工膜材料質量檢測，使用前委托相關實驗部門對產品的各項技術指標進行檢測，各項指標需均符合標準規定和設計要求。坡面應平整、密實、光滑，以防復合土工膜被刺破，要經監理工程師驗收合格后，才可以鋪設復合土工膜。為了施工方便，保證拼接質量，復合土工膜應盡量采用寬幅，減少壩坡現場拼接量，施工前應根據復合土工膜幅寬、現場長度需要，在庫內專用場地剪裁。

（二）鋪膜前基面的處理

基面一定在按設計要求清理好，這是確保防滲效果的關鍵，特別是對尖石、樹根等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實平整。

（三）塑膜的鋪設

塑膜采用幅寬為6m的卷材。施工應在氣溫5℃以上、風力四級以下并無雨天氣進行。由于塑膜具有一定的伸縮性，考慮到溫度的變化，鋪設時不要拉的太緊，使其處于自然狀態，為適應變形，宜留出必須的放松量（大約3%～5%）置成波紋狀折皺。但也不能放的太松，以免夾有大的氣泡，搭接不緊，使塑膜易滑動。鋪膜完畢后，應仔細檢查，接頭是否符合要求，膜面是否有破漏等，否則應及時采取補救措施，直至合格后才能回填保護層。施工人員嚴禁穿硬底鞋。

（四）塑膜的搭接處理

復合土工膜焊接質量的好壞是復合土工膜防滲性能成敗的關鍵，所以務必做好土工膜的焊接，確保焊接質量。焊接前用電吹風吹去膜面上的砂子、泥土等臟物，保證膜面干凈，在焊接部分的底下墊一條長木板，以便焊機在平整的基面上行走，保證焊接質量，正式焊接前，根據施工氣溫進行試焊，確定行走速度和施焊溫度，一般掌握行走速度1.5～2.5m／s，施焊溫度為220～300℃。拼接焊縫兩條，每條寬10mm，兩條焊縫間留有10mm的空腔，用此空腔檢查其焊縫質量。

四、防滲效果分析

本次水庫除險加固工程在施工過程中嚴格按復合土工膜施工技術要求，嚴格現場焊接的質量控制，且經過室內試驗結果表明，復合土工膜各項性能指標均能滿足設計要求，質量得到保證。該工程于2013年4月底完工后蓄水運行，經過半年的運行，干砌石護面平整，沒有出現護面下滑、堆石。壩后無水溢出點，防滲效果較好，對于病險水庫的除險加固，具有較大的經濟效益和很好的推廣使用價值。