塑膜焊接工艺在杨安镇水库防渗施工中的应用

刘玉花 李海岗

（乐陵市水务局 山东乐陵 253600）

1 引言

我省多年平均水资源总量303亿m3，人均水资源占有量322m3，不足全国平均水平的六分之一，不足世界平均水平的二十五分之一，远远低于国际公认的维持一个地区经济社会发展所必须的人均1000m3水资源量的临界值，属严重缺水地区。乐陵市水资源总量13403万m3，人均198m3，且地下水高氟高碘。全国卫生组织(WHO)制订的“饮用水水质准则”规定氟含量的限值为1.5mg/L，而乐陵有的地区饮用水氟含量竟达到8mg/L，严重影响了居民的健康。因地制宜建设杨安镇平原水库，采取“蓄、引、调”相结合方式，可有效地改善乐陵市的资源性缺水现状，为保证本市的安全饮水提供强有力支撑。平原水库建设中的防渗是工程建设的关键。经过对已建水库防渗措施调研，反复计算及实地试验加以改进，杨安镇水库坝体及坝基防渗采用土工膜和塑膜相互焊接。实践证明此工艺确实有效减少了渗漏，为周围开发建设生态观光农业奠定了基础，带来了一定的经济、社会和生态效益，提高了库区居民的生产和生活水平。

2 基本情况

乐陵市属于黄河中下游冲积平原，地势平缓，稍有起伏。杨安镇水库工程区上部为全新纪（Q4）沙壤土、壤土、粉细砂、黏土，厚度一般小于35.0m。黏性土多呈可塑态，层位有一定变化。地质构造属于华北地台辽冀台向斜，上覆第四系全新统冲击层。库区无活动断裂和石灰岩溶等产生诱发地震的构造和岩性条件。水库占地420hm2，大坝长6290m，坝底高程为8.8～9.5m，坝顶高程18.65m，坝顶宽7m，坝坡比降1/3，在高程12.65m和13.65m 处筑10m 宽内外压重平台。杨安镇水库围坝坝体为壤土碾压均质坝，坝体壤土渗透系数为7.52×10-5cm/s。坝基为冲积堆积和海积堆积的第四系全新统堆积物，厚度约120～180m。在钻孔揭示深度内，第1 层为壤土，层厚为1.5～3.8m，层底板高程5.3～7.9m。该层壤土为中等压缩性土，渗透系数为 3.03×10-5cm/s；第2 层为裂隙黏土，层厚为1.0～2.8m，层底板高程3.2～5.4m。该层壤土为软弱黏性土，渗透系数为3.2×10-3cm/s；第3 层为粉砂，渗透系数为3.2×10-3cm/s；第4 层为黏土，层厚为1.1～2.0m，层底板高程2.8～4.1m，层位较稳定，渗透系数为3.21×10-5cm/s；第5 层为壤土，层厚为1.2～3.0m，层底板高程0.4～1.9m，渗透系数为6.50×10-4cm/s；第6 层为粉砂，层厚为1.8～5.0m，层底板高程-3.2～-1.97m；第7 层为细砂，层厚为4.0m，层底板高程-3.2～-1.97m，渗透系数为3.20×10-3cm/s。其中第4层黏土渗透系数比较小，但只在2＋540～5＋570坝段出现，其余坝段坝基下层为细砂坝基，透水性强，为无限透水地基。围坝坝基的特点是透水层厚且坝线长达6.29km。在未考虑防渗的情况下，年渗漏量为440万m3，渗漏严重，必须采取截渗措施，防渗材质取塑膜和复合土工膜。

3 防渗技术的应用及改进

3.1 防渗设计与施工

根据已建平原水库的经验，坝体防渗选用复合土工膜。本次设计采用300g/m2的PVC 复合土工膜，土工膜上现浇厚14cm 的混凝土护砌。坝基防渗在坝前40m 水平铺设0.3mmPE 薄膜，在坝前40m，PE 膜末端垂直铺设塑膜截渗。根据对此方案的投资和效益进行静态分析，供水成本按0.25 元/m3计，运行年限考虑30年。经计算，方案较为合理，不但减少了渗漏量，提高了工程效益，而且也进一步减少了渗透坡降，增加了围坝的渗流稳定性。

坝体防渗采用人工铺设300g/m2的PVC 复合土工膜，土工膜上现浇厚14cm 的混凝土护砌。

水平铺塑采用人工铺塑办法，其长度根据渗流计算确定为，从上游坝脚向库内延伸40m。为保护薄膜，防止冰冻等因素的破坏，确定埋深为0.6m，选用0.3mm 厚的PE 薄膜。

垂直铺塑在上游坝脚向库内延伸40m 处，由链条机垂直连续开槽，深度可达15m，铺设10m深的0.3mm 厚的薄膜。垂直铺塑与水平铺塑焊接，防渗效果好，耐久性强，投资省。

3.2 防渗施工技术的改进

杨安镇水库工程施工中，借鉴了各地多种类别工程的施工经验，在调研已建水库防渗施工工艺的基础上，经过多次计算并实地试验，将水库坝体及坝基防渗的土工膜和塑膜由相互搭接改为焊接。坝体土工膜的铺设及水平铺塑焊接比较容易操作，而垂直铺塑因为深10m，焊接接缝比较困难。建设单位、设计单位、监理单位和施工单位克服种种困难，将塑膜提出焊接后再平直落下，完成了坝体和坝基的一体防渗。

4 结论

根据防渗设计，选取了多个断面进行计算。当大坝及坝基采用天然铺盖防渗，计算的年平均渗漏量为660万m3，采用上述防渗方案铺塑搭接防渗，年平均渗漏量为308万m3，采用上述防渗方案铺塑焊接，年平均渗漏量为162万m3。预期效益见表1。

表1 塑膜焊接防渗方案预期效益表

平原水库工程防渗至关重要，关系着水库工程效益的发挥，并且还可能引起库外地下水位的上升，甚至超过临界水位使地面发生地表积水和次生盐碱化等诸多问题，给库区居民的生产和生活带来危害。目前水库已竣工运行4年。实践证明，杨安镇水库防渗技术的应用及改进产生了一定的效益，确实有效减少了渗漏，为周围开发建设生态观光农业奠定了基础，带来了一定的经济、社会和生态效益。杨安镇水库筑坝工程于2010年顺利验收。