大體積調蓄水池復合土工膜防滲技術分析

魏 詠

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

近年來，經濟和城市化建設的發展日益加快，缺水問題得到了很大的緩解和改善，在早些年缺水問題困擾很多地區，尤其是落后偏遠地區的大問題。為確保供水的連續性及安全性，修建能夠起到調節作用的調蓄水池是切實可行的措施。調蓄水池的容量需根據水利工程的規模、成本投入、施工周邊的自然環境、地理情況及后期維修等綜合情況確定，常用的形式有混凝土面板結構、格梁混凝土結構等，也有根據自然地形開挖，再做防滲處理的形式。本文項目為天祝縣金強川水源保障工程，開建于2019年，整個工程分為水源工程、供水工程及附屬工程三大系統。水源可謂是工程的源頭，至關重要，仔細篩選后選擇了金強河干流上游處引水，通過樞紐進行調節用水，并采用管網輸送的方式，將金強河的水經引水骨干管網匯聚到約9.8萬m3的調蓄水池內，由調蓄水池調流調壓系統進行供水管網控制，輸送進供水管網系統，以自壓供水的形式流入當地農田。自該調蓄水池工程竣工并正式運行以來，將灌區大田灌溉供水保證率由50%提高至75%，溫室大棚灌溉供水保證率提高至85%，年灌溉供水量達2 991萬m3，對促進地方經濟發展起到了重要作用。現代社會經濟高速發展，人民群眾對生活質量的追求也日益增高，因此，對生活用水的需求量也越來越大，不斷完善水資源系統至關重要，水利工程基礎建設需要在新時代的發展中不斷創新，大力發展智慧水利。

1 調蓄水池

調蓄水池主要用來調節水流量，可以是人工修建（地上蓄水池、地下混凝土池等），也可依靠天然的池塘、湖泊等。調蓄水池的作用日趨豐富，最初在水流量大時截流分流，規避洪澇災害，在雨水量下降后，將蓄水池中儲存的水放出。目前，在農業灌溉用水和百姓的日常用水等方面也發揮著非常重要的作用，極大地提升了供水能力。調蓄水池的占地面積和經濟成本通常都非常巨大，應最大程度地利用已有條件，建設多功能型的調蓄水池。有效的防滲處理是調蓄水池充分發揮性能的關鍵，其中，土工膜防滲處理是核心技術。

2 技術方案的確定

通過升級改造骨干渠系的管網和建設調蓄水池，保障金強川灌區8.58萬畝的農業灌溉用水。新建灌溉支管6條總長25.235km，其中：廟兒溝支管長3.67km，黃草川支管長1.72km，柏林溝支管長5.39km，石灰溝支管長4.18km，火石溝支管長6.19km，大灣支管長4.08km。配套修建各類閥井84座。新建黃草川、柏林溝和大灣調蓄水池3座，總容積29.56萬m3。合理利用了該地區的天然地勢優勢，修建了3座大體積的調蓄水池，池內設置進出水系統，鋪設上水管線及配套的配水管道，引水至上層蓄水池，再經由上層蓄水池引出若干分支的配水支管道，通過重力流自壓將生活用水輸送至各村各戶。

3 工程設計實施

天祝縣金強川水源保障三期項目大灣調蓄水池庫容9.81萬m3、水池底長設計為150m、池底寬100m、最大壩高9.35m。壩上游邊坡1∶2.5，自上而下采用現澆C25混凝土格梁（邊長2.0m×2.0m正方形）填筑砂礫石護砌，板下設5cm厚M10砂漿墊層，復合土工膜（FN/PE-16-400-0.5），30cm厚壤土墊層；下游邊坡1∶2.0，護坡采用回填腐土并綠化。池底鋪塑防滲，自上而下鋪設50cm壤土保護層，兩布一膜復合土工膜，30cm厚壤土墊層，并沿庫底周邊做C25鋼筋混凝土止滑梁，止滑梁寬0.6m、高0.8m。壩下游坡腳處設置2.7m×0.5m（寬×高）的混凝土縱向排水溝，沿壩下游邊坡每隔100m設置一處1.75m×0.5m（寬×高）的C20 混凝土橫向排水溝，將壩頂集水坑的水排至縱向排水溝。

該金強川水源保障三期項目主要包括新建灌溉支管6條總長25.235km，其中：廟兒溝支管長3.67km，黃草川支管長1.72km，柏林溝支管長5.39km，石灰溝支管長4.18km，火石溝支管長6.19km，大灣支管長4.08km。配套修建各類閥井84座，新建黃草川、柏林溝和大灣調蓄水池3座，運用復合土工膜防滲技術進行防滲，每座水池通過自流水進入管網，每個水池的池底最低位置設置進出水系統，配套管網系統，采用自動調節閥進行輸水，閥井設置監控系統進行跟蹤監測，通過一系列智能系統進行輸水、送水。整個工程項目的重中之重是 3 座大體積的調蓄水池，因此，處理好調蓄水池的防滲工作尤其關鍵，重要性不言而喻。

以三大調蓄水池開發地的原地形與縱坡比等數據作理論分析，3座大體積調蓄水池整體的布局采用串珠式管網結構，每個儲水池預留儲水容量，3座大體積調蓄水池的總儲水容量達29.56萬m3，以便充分滿足當地萬戶居民的用水需求。

4 調蓄水池防滲技術

4.1 技術要點

該水利工程項目中的3大調蓄水池的防滲設計與處理是技術方案的核心環節，也是調蓄水池能否充分發揮儲水、蓄水功能的關鍵所在，其中，重點在于水池池壁、池底的防滲設計。在3大調蓄水池的池壁施工完成后進行了多次的碾壓試驗來作理論驗證與分析。實際應用中采用的是復合土工膜防滲技術，技術方案中選用了高規格的復合土工膜，兩布之間夾一膜設計，其兩面長絲土工布的總重量為400g/m2（兩面分別為200g/m2），中間防水的PE塑料膜厚度為0.5mm，撕裂強度大于16kN/m。

4.2 土工膜防滲技術標準和操作流程

大體積調蓄水池土工膜防滲施工是有嚴格的技術標準和規范操作流程的。

（1）土工膜膜底下的雜質及無關物品必須清理干凈，任何雜物的殘留都會影響最終的防滲效果。

（2）劃分鋪設區。選擇土工膜幅寬作為劃區分塊的主要依據，在每個劃分區內做標記，并將其固定在砂漿層外層較醒目的位置，以便施工。根據標記完成指定區域的鋪設工作之后，需要填寫質量檢查記錄表并存檔。

（3）重點考慮鋪設土工膜時的天氣狀況。應錯開光照和紫外線特別強的時間或大風、暴雨、冰雹、沙塵暴等極端惡劣天氣，因為特殊天氣不僅不利于施工，也對施工人員的人身安全造成威脅，還會嚴重影響土工膜鋪設的質量，加大蓄水滲漏的風險。

（4）對施工人員的要求。現場施工人員必須穿安全防護鞋工作，普通鞋子不具備防滑、防砸、絕緣的功能，難以發揮保護作用。鋪設時禁止將硬物放置在土工膜上，同時，禁止吸煙，避免火災隱患，注意防火、滅火，降低工程風險發生的概率。

（5）施工時需注意的事項與操作指導。比較關鍵的幾點包括：土工膜與膜上砂漿層需要壓平貼緊，但也需留出一定余量的松弛度；水庫坡口處的土工膜，鋪設時應該高于最高水位，其高度要≥0.5m；坡頂以上的土工膜則要求在鋪設完成之后壓緊并整齊卷好；為了應對狂風、沙塵暴、龍卷風等極端天氣，在鋪設大體積調蓄水池的土工膜時，全部的土工膜都要用沙袋按間距壓實，直至土工膜上的水泥砂漿保護層完成施工為止；當天鋪設的土工膜必須在當天完成所有土工膜的焊接工作，否則會影響焊接質量，也會對土工膜的防滲功能造成不利影響。

4.3 土工膜拼接

4.3.1 土工膜拼接技術規范

在進行土工膜現場拼接工作時，要嚴格遵守技術規范要求：首先，土工膜的接頭在應用之前，需要做工藝試驗，以驗證接頭的性能是否滿足施工條件。其次，焊接的方式方法有很多種，包括激光焊、弧焊、激光電弧復合焊等，不同的材料選用不同的方式。例如，汽車車身的薄板適合用激光焊，船舶的厚板適合用復合焊等，對焊接的質量和性能有很大的影響。針對土工膜防滲應用，最理想最符合實際應用的焊接方法是雙焊縫搭接，焊接工具以自動調溫（調速）熱合機和熱壓擠壓焊接機為主，塑料熱風焊槍（用于局部修補）作為輔助修補的手段。

4.3.2 土工膜拼接施工工序

①用潔凈的紗布將土工膜焊縫的搭接處擦拭干凈，表面無水、無油、無污物之后，需要沿平行方向對齊，搭接縫的長度要大于100mm。

②密切關注施工當天的天氣情況，將焊接設備調整至適合當天天氣的工作狀態。

③做土工膜樣品焊接試驗。

④對焊接的樣品做撕拉試驗，要求焊縫無破損、母材無破裂。

⑤焊接試驗合格之后，需要用熱合機逐段逐縫地進行一次輔助焊接。

⑥實時監控施工現場的氣溫、氣壓、空氣濕度、潔凈度及材料性能，根據實際情況適時調整焊機參數，使焊機的工作溫度始終保持在0℃～200℃的范圍內。

⑦焊縫焊完之后，對土工膜的焊縫進行外觀目測檢查，焊縫應均勻、平直，無虛焊、漏焊、皺褶、燙傷、空洞，然后對每條焊縫進行充氣檢驗，即雙焊縫加壓檢測法，將待測段兩端封死，入氣針充氣至0.15～0.20MPa，保持1～5min，壓力無明顯下降即為合格，否則應及時檢查、補焊。檢測完畢，應立即對檢測時所作的充氣打壓穿孔，利用熱熔焊槍采用擠壓焊接法補焊。出現虛焊、漏焊時，必須切開焊縫，采用熱熔的方式對土工膜焊縫進行檢測。

5 應用復合土工膜防滲技術的效益與意義

該水利工程項目中的3座大體積調蓄水池于2020年10月上旬開始蓄水運行。 蓄水池蓄水防滲效果良好，耐老化、使用期長。3大調蓄水池投產后徹底緩解了打柴溝、華藏寺等周邊鄉鎮供水不穩不足、季節性缺水的狀況，解決了當地村民灌溉用水的問題，為當地經濟發展起到了良好的促進作用。

6 結語

3座大體積調蓄水池土工膜防滲技術的應用取得了預期的效果，參與水利工程建設的技術人員均已系統地掌握了復合土工膜的鋪設、焊接、檢驗及應用技術，為日后在全國范圍內建設水庫、蓄水池或其他水利工程中大規模運用土工膜防滲技術積累了成功的經驗、完善的技術及人才儲備。實際應用效果已經驗證了土工膜防滲效果理想、質量可靠、使用壽命較長，是一項值得大力推廣及廣泛應用的水利工程防滲技術。對比傳統常規應用鋼筋水泥等材料進行防滲的做法，選用土工膜不僅能夠降低工程造價、便于施工、縮減工期與經濟成本，還具有極強的耐酸堿度、抗老化、抗光照及紫外線的特性，在各種復雜水利環境中能夠做到經久耐用。大體積調蓄水池土工膜防滲技術在水利工程中的成功應用，不僅創造了政府百姓多方共贏的社會效益，還創造了巨大的經濟效益，具有重大的社會意義。