農村飲水安全工程蓄水池防滲施工方法

崔 清

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

黨中央、國務院高度重視農村飲水安全工作，把農村飲水安全工程作為重要的民生工程來抓。在農村飲水安全工程建設過程中，蓄水池滲漏問題是工程建設中的一個重點和難點，一旦蓄水池施工中各工藝環節及工序安排把控不當，所發生的滲漏問題會對蓄水池的使用運行造成影響，也會對水質帶來極大影響，并嚴重制約農村飲水安全工程使用效能的充分發揮，因此加強蓄水池防滲施工研究十分必要[1]。本文聯系實際工程案例，從地基施工處理過程、混凝土施工、防水砂漿抹面、施工縫處理、開展滿水試驗等方面入手，探討了農村飲水安全工程蓄水池防滲施工方法，并提出了質量控制措施。

1 實際工程案例

以天祝縣某農村飲水安全工程蓄水池為例，設計池深5 m，池底標高2 979.5 m，設計水深4 m，設計水位2 983.5 m，安全超高1 m，池頂標高2 984.5 m，設計容積5 萬m（3表1）。

蓄水池內邊坡坡比為1∶2.5，池頂以上開挖邊坡及填方段池堤外坡比為1∶2.0。調蓄水池池坡自下向上依次為砂礫石基礎夯實、厚300 mm 細沙保護層、250 g-PE 0.5 mm-250 g 復合土工膜防滲層、厚300 mm 細砂保護層、厚300 mm 砼格網填碎石護面。蓄水池池底自下而上依次為砂礫石池基夯實、厚300 mm 細沙保護層、250 g-PE 0.5 mm-250 g 復合土工膜防滲層、厚300 mm 細沙保護層、厚300 mm 砂礫碎石壓重層。水池池頂采用級配砂礫路面，厚200 mm，池頂迎水面緣石設置防護網，并沿緣石設置8 座太陽能照明燈。蓄水池下游側土方填筑寬20 m，邊坡1∶3.0，并對坡面綠化。地勢開闊，總體由北向東南方向傾斜，坡降0.3%～1%；地層具二元結構：上部為沖洪積粉質壤土，表部疏松，下部中密，厚1.5～3 m，局部地段厚達4～4.5 m；下部為砂礫卵石，結構中密，含漂石，厚度大于10 m；地下水位埋深大于100 m。蓄水池基礎主要將置于砂礫卵石層中，為良好的持力層。建議：粉質壤土允許承載力0.10 MPa，砂礫卵石允許承載力0.30～0.35 MPa；基礎埋深大于2.0 m。施工臨時開挖邊坡：水上黃土狀土1∶0.5、碎石土1∶0.75、砂卵礫石1∶1、基巖1∶0.3，砂卵礫石水下臨時開挖邊坡1∶1.25～1∶1.5。同時，該農村飲水安全工程蓄水池主要是由2 個池室、1 個進出水管閘閥井和2 個溢水井構成，其中閥門井本身不能滲水，必須保證其密封性。開展蓄水池防滲施工，要將重點落在基礎處理以及池壁與池壁連接處、池壁與底板頂板連接處和施工縫處，并根據工程實際情況落實好蓄水池防滲設計、施工、材料等工作的施工作業，以保證最終施工的質量[2]。

2 農村飲水安全工程中蓄水池防滲施工方法分析

2.1 地基施工處理過程

地基開挖和基坑處理是蓄水池防滲施工的基礎環節，并且施工質量好壞也會對地基整體穩定性和防滲效果帶來極大影響，操作中需要根據工程施工具體要求，對土方進行開挖，開挖基礎范圍內底面以上的土和巖石。其目的是將不符合設計要求的風化、破碎、有缺陷和軟弱的巖層、松軟的土和沖積物等挖掉，使蓄水池修建在可靠的地基上；或者是根據結構設計要求，將蓄水池建在指定的高程上。地基開挖的具體施工方法包括松土、爆破、挖掘、裝車、運輸、卸渣等工序，與一般的土石方開挖相同。施工前應根據蓄水池的情況、地形地質條件、水文氣象資料、工期要求等，編制施工組織設計或施工技術措施以及相應的安全措施和應急預案。執行時可以選擇適合機械設備進行作業，若一次挖掘無法達到預計深度，可以分2 次或多層進行，自上而下分層開挖，分層修整。同時，為了降低基礎沉降量和提高地基承載力，還可以采用換填、強夯、灰土擠密樁、水泥攪拌樁、高壓噴射注漿等方式，尤其是軟土地基，對地基實施加固作業更為重要，在開挖期間最好可以到達黏土層，挖到設計高程面后預留保護層，待施工前人工開挖或小型機械開挖，并將之作為持力土層，并選擇密實性更強的礫石墊層進行置換。墊層厚度計算公式：

式中，pz為相應于荷載效應標準組合時，墊層底面處的附加壓力值（kPa）；pcz為墊層底面處土的自重壓力值（kPa）；faz為墊層底面處經深度修正后的地基承載力特征值（kPa）。

碎石骨料和細骨料各占一定比例混合前，混合比例應進行實驗。當其顆粒組成符合密實級配要求在經過分層鋪設、振搗、夯實、碾壓等作業以后，地基穩固性會明顯提高。此外，50 000 m3的蓄水池地面下挖到2.4 m 左右時，基坑內部就會出現積水情況，主要是因為地下水埋深一般要小于2.4 m。為了保持基坑內干燥的施工環境狀態，創造施工的有利條件，要注意對基坑內積水進行有效排除，避免對后續施工帶來不利影響。主要措施：在蓄水池的周邊開挖1 處或2 處集水坑，集水總管與井點上端的鏈接管相鏈接，集水總管再與離心泵和真空泵相鏈接，真空泵開啟后將地下水抽入總管，排氣完成之后，由離心水泵的排水管排出。為了保證邊坡的安全穩定，應對降水的速率進行監測調整，過程中應注意慮管的堵塞情況，及時清理調整，最終排放地下水高程到基坑設計高程以下，達到降低地下水的目的。在抽水過程中，經過降低地下水的范圍土壤會發生結固，導致抽水點半徑范圍內引起地面不均勻沉降，在降水的同時進行鉆孔灌水以保證原地下水位不變，防止沉降的發生。此排水法對于本規模項目適用且靈活簡單，設備拆裝便捷，降水效果可以達到預期目的。為確保安全運行的同時避免滲漏損失，需對調蓄水池采取防滲措施。目前常見的防滲措施主要有鋼筋砼襯砌和復合防滲土工膜等，復合防滲土工膜成本低、效益高，且施工簡單方便、速度快，較為廣泛地應用于蓄水池工程。參考項目區其他類似工程經驗，本工程調蓄池防滲措施選為本設計采用250 g/m2/PE 0.5 mm/250 g/mm2復合防滲土工膜。

2.2 混凝土施工

混凝土施工是蓄水池防滲施工中的重點內容，從混凝土的原材料、生產、運輸、入倉澆筑都需要嚴格按工藝規范控制。原材料的進場包含細度模數、骨料直徑、雜質含量均復核進場規范標準，經檢測，此項目硫化物含量≤0.4%、吸水率≤2.2%、雜質顆粒含量≤1.45%，堆料場的排水設計及含水量的監測工作落實到位，保證了原砂石骨料指標的設計要求。混凝土的生產操作中要根據工程施工要求，對混凝土施工所需材料進行科學配置，涉及的混凝土水灰比、漿骨比、砂率及外加劑均嚴格控制，混凝土配合比由實驗室試驗后確定，生產加工過程中嚴格按照配料單執行，蓄水池混凝土的檢測包含抗凍性、抗滲性、強度的檢測，中間產品的質量控制能夠避免對生產出來的混凝土強度、抗滲性、安全性等帶來不利影響。由于蓄水池水位變化及此地區水體硫酸鹽含量為240 mg/L，根據《生活飲用水標準》（GB 5749-2006）中要求硫酸鹽≤250 mg/L，此項目優先選用抗硫酸鹽并摻用膨脹劑，并摻入F 類I 級粉煤灰，摻量25%以下。同時，在混凝土中摻入適當膨脹劑在拌水以后可以生成大量結晶水化物，所產生的壓應力可以有效抵消混凝土干縮時產生的拉應力，進而達到防止混凝土收縮開裂情況出現的目的，再加上膨脹力作用在混凝土內部，鈣礬石結晶有效堵塞了毛細管通路，混凝土結構密實性大大提升，并有效降低了滲透系數[3]。蓄水池底板設計厚度為0.2 m，混凝土入倉澆筑時采用臺階法分層推進，臺階寬度＞1 m、臺階高度控制在0.3～0.5 m，以避免冷縫出現。此外，對混凝土進行分層澆筑和振搗作業操作中派專人旁站監督，做好現場記錄。澆筑時也要將重點放在進出水管道底部和配筋較密之處，可以選擇50 mm 振搗棒，并委派專業的施工人員進行操作，保證無漏振部位，同時也避免過振。在混凝土表面達到不明顯下沉、出現一層均勻薄層水泥漿并不再出現氣泡方能判斷振搗符合要求。水泥混凝土入倉溫度應按規范《混凝土溫度控制設計規范》NB/T 35092-2017 附錄E 的方法計算，溫度不宜大于28 ℃。由于蓄水池底板混凝土表面積大，此項目在夏季澆筑后采用噴霧措施，噴霧充滿整個倉面，霧滴直徑達到50～80 μm，并防止局部表面積水，待混凝土終凝后方可結束噴霧，并立即進行表面流水配合人工灑水進行養護。

2.3 防水砂漿抹面

在開展防水砂漿抹面施工時，水泥可以采用普通硅酸鹽水泥，砂可使用中砂，工作中需要采用3～5 mm 孔徑的篩，將材料含泥量控制在3%以內，外加劑可以采用抗裂防水劑。實際施工中需要將凸出的混凝土進行剔平，并在清掃干凈表面塵土垃圾以后，使用配制好的水泥砂漿進行抹面作業。根據基層表面平整和垂直情況，對抹灰層厚度進行嚴格控制，一般不能低于7 mm，若墻面凹度比較大則需要采用分層方式進行操作，在抹灰之前也要將墻面提前澆透，并在墻面濕潤狀態下刷一層膠素水泥漿，針對水池內壁、頂板底面、底板頂面也要采用防水砂漿進行抹面，厚度應控制在20 mm 以內，待完成抹灰作業以后注意噴水進行養護，以防止空鼓裂縫發生[4]。

2.4 施工縫處理

施工縫是發生滲漏問題最多的地方，特別是在蓄水池施工面積較大的情況下，開展澆筑混凝土施工很容易受到水化熱影響而出現較大施工縫，進而加大滲漏問題發生概率。為妥善解決這一問題，可以在施工縫中間設置止水鋼板帶，操作中可以在施工縫處沿接茬縱向先埋設一半的鋼板帶在混凝土當中，在澆筑下倉混凝土之前對鋼板帶表面清理干凈，然后再對新的混凝土進行澆筑，可以防止滲漏問題出現。

2.5 開展滿水試驗

在完成蓄水池主體部分施工以后，池體達到設計強度要求，并且清理干凈，內外缺陷處理并通過相關方的驗收備案，實驗前還應當將預留孔洞做臨時封堵，并且經過驗算得出能承受實驗的壓力，就可以根據施工規范要求對其開展滿水試驗。操作中需要明確充水高度。充水前準備好測定蒸發量的設備，本項目采用無滲漏嚴密、直徑500 mm，高300 mm 的敞口鋼板水箱，設水位測針，注水深度200 mm，將水箱固定在水池中。同時，選定觀測點對蓄水池沉降進行觀測，記錄各觀測點的初始高程后開始充水實驗。充水工作開始以后，注意觀察蓄水池滲漏情況，整個試驗要充水3 次，并且每次充水深度按照1/3 進行設計，24 h 滲透率不能超過 2 L/(m2·d），待滿足蓄水池滿水試驗相關要求以后才能開展下一步作業。

3 農村飲水安全工程蓄水池防滲施工質量把控有效策略

為保證農村飲水安全工程蓄水池防滲施工質量，實際工作中還要注意以下事項：一是蓄水池防滲施工設計。蓄水池防滲施工涉及內容有很多，并且任何一個環節操作出現差錯都會對最終施工質量帶來不利影響，要在開展蓄水池施工之前對防滲施工需要考慮的因素進行總結和分析，并做好各環節相關工作，為防滲施工有序、高效進行奠定良好基礎，避免發生設計不合理、防滲涂料選擇不當等問題。二是嚴格把控材料質量。蓄水池防滲施工對材料選用要求較高，特別是在混凝土結構、涂刷防滲涂料等施工過程中，除了要保證所選擇材料質量過關以外，還要對混凝土水灰比加強控制，以提高混凝土強度和抗滲性。在選擇防水材料時，應優先考慮新型材料，如改性瀝青防水卷材、水泥基滲透結晶性防水涂料、混凝土永凝液等，實際應用不僅可以對混凝土和鋼筋起到較好的保護作用，還具有較高的防滲、耐腐蝕性能。三是加強蓄水池防滲試驗。在完成蓄水池主體施工以后，要及時開展防滲試驗工作，對蓄水池施工質量進行檢驗，針對出現的滲漏問題也能及時發現和盡早處理，切實保障蓄水池質量和飲水工程良好運行[5]。

4 結語

為防止農村飲水安全工程蓄水池出現滲漏問題，在實際施工中要注意地基加固處理、混凝土施工、防水砂漿抹面等內容，在嚴格按照施工規范進行操作的基礎上，完成主體施工以后及時開展滿水試驗，檢查蓄水池是否存在滲漏問題，如存在滲漏問題及時采取有效的措施，確保其施工質量，為農村飲水安全工程穩定可靠運行打下堅實基礎。