冠县店子水库防渗方案比选

杨　涛，陈保国，凌　新

（1.冠县水务局，山东 聊城 252500；2.鄄城县旧城引黄灌区管理处，山东 鄄城 274600）

冠县店子水库防渗方案比选

杨涛1，陈保国2，凌新1

（1.冠县水务局，山东 聊城 252500；2.鄄城县旧城引黄灌区管理处，山东 鄄城 274600）

通过对南水北调东线冠县店子水库防渗工程方案比较，分析了不同防渗方式的工程质量、防渗效果、施工难易及工程投资大小，选出了最佳防渗方案，为平原地区水库建设提供参考。

冠县；店子水库；水平防渗；渗漏量

冠县店子水库库区（包括坝址区）地貌属于黄河冲击平原，地下水类型为第四系孔隙潜水。在勘探深度内，地层以第四系全新统冲击堆积和冲击洪积的砂壤土、裂隙黏土和粉细砂为主，均具有中等透水性。

店子水库设计蓄水位40.87 m，库区周边地面高程39.23～39.70 m，低于水库蓄水位。库区周围地下水位埋深18.20～19.70 m，库内水位38.33 m，库外水位37.30 m。根据坝体结构和坝基地质情况等资料，选取0+500、2+000、3+000、3+700四个断面进行渗流计算分析。经计算，在无防渗措施情况下，月末平均蓄水位对应的年渗透量为157.64万m3，占水库总库容的22.0%，渗漏严重，必须采取防渗措施。

1　坝基防渗方案的比较

1.1水平防渗方案

由于库底铺膜防渗工艺施工方便，防渗效果明显，在平原水库防渗工程中开始大面积应用。水平截渗采用坝坡、库底全部铺设土工膜的设计方案，土工膜选用两布一膜。针对店子水库土工膜铺设面积较大，设计采用排水排气盲沟、逆止阀及压重组合措施。为了保证土工膜铺盖质量，防止施工和运行中的损坏，复合土工膜上部设置保护土层，根据库区地下水位较深的实际情况，填土压重土料从库内取土。

1.2垂直截渗方案

垂直截渗按防渗体形成原理不同，可分为防渗材料置换式和介入式，可针对不同地质条件选用合适的施工工艺。

1）混凝土防渗墙。为置换式垂直截渗。施工工艺为开槽后浇筑混凝土。由于施工工艺不同，各种工法成墙最小厚度不同。目前，使用液压抓斗配合冲击钻建造薄截渗墙技术深度可达30余米；采用射水法成槽或锯槽机成槽的最小墙厚大于0.22 m。施工中，对槽孔稳定性要求较高，墙底端易出现粗颗粒落淤，影响墙体与相对不透水层的衔接可靠性，局部透水性增加。本设计按墙厚0.30 m、深入坝基4层壤土、孔深15～18 m考虑，每平方米单价约350元。

2）高喷墙板。为介入式垂直防渗。其优点是施工简便、设备简单、占地少，临时工程费低，施工振动小、噪音小。缺点：一般高压喷射高压区的有效半径不大于0.5 m，0.5 m以外为高喷扩散区，两区域材料差异巨大。技术上受土料性质、施工工艺等条件的影响较大，孔与孔之间结合紧密与否不易检查，单孔斜度不易控制，处理效果往往不理想。该工艺每平方米单价430元。

3）深层搅拌桩。为介入式垂直截渗。该技术施工方法是：用水泥浆做固化剂，通过深层搅拌桩机将水泥浆喷入土层，同时钻头搅拌拌和，形成具有一定强度的水泥土防渗墙。适用于黏土、砂土、粉质黏土等，墙深不超过15 m。但地质勘察结果表明，店子水库坝基下4层壤土下伏深度15～18 m，坝基渗漏土层深厚，其工艺垂直度控制、整体防渗效果等可靠度不足。该工艺每平方米单价140元，工程总造价较低。

4）振动切槽防渗板墙。振动切槽防渗板墙为一种介入式垂直防渗，利用大功率振动器将振管下端的切头振动挤入地层，在挤入和提升切头的同时，水泥砂浆从其底部喷出、形成浆槽并凝固成墙体，后续施工利用切头副刀在相邻已成浆槽内振动搅拌和导向，从而建成连续完整的板墙。缺点是浇筑砂浆时无导管，浇筑过程中与水振动混合，对坝脚稳定有一定的不利影响，在水库围坝中应用较少。

综上所述，结合本工程实际，从工程质量保证程度、工程投资、施工简便易行等多种因素综合分析，垂直截渗措施选取混凝土防渗墙方案与水平铺膜防渗方案进行经济技术比选。

2　坝基防渗方案的选择

2.1水平防渗方案渗漏量计算

1）土工膜渗漏。土工膜的渗漏量按渗流量有限元进行计算，土工膜渗透系数根据规范取为1x10-10cm/s，总渗漏量计算值为20.01万m3，各断面计算结果见表1。

表1　水平防渗方案大坝渗流计算成果表

2）缺陷渗漏量。缺陷渗漏量根据《平原水库工程设计规范》（DB37/1342-2009）附录C.3.2条进行计算，由于施工中缺陷出现的偶然性较大，且不易发现，根据相关工程统计分析得出，施工中产生的缺陷，等效孔径一般为1～5 mm，偶然因素产生的缺陷，等效孔径一般为10 mm。考虑到山东省材料质量及施工技术水平，在施工条件较好的情况下，设计取每4 000 m2出现一个孔径为3 mm的孔进行缺陷渗漏量计算。

水库水位是动态变化的，结合水库调蓄过程计算每月渗漏量，结果见表2。

表2　土工膜缺陷渗漏量计算成果表

3）库区总渗流量。经计算，采取水平防渗措施后，库区年总渗漏量为：土工膜渗漏量20.01万m3和缺陷渗漏量37.89万m3，共计57.90万m3，占水库总库容的8.1%，防渗效果明显。

2.2垂直截渗方案渗漏量计算

混凝土防渗墙垂直截渗方案渗漏量按渗流有限元进行计算，渗透系数根据工程经验取为1x10-7cm/s，各断面计算结果见表3。

表3　垂直截渗方案大坝渗流计算成果表

经计算，采取垂直截渗措施后，库区年总渗漏量为89.90万m3，占水库总库容的12.5%，防渗效果比较明显。

2.3投资比较

水平防渗方案工程投资为4 675.92万元，垂直截渗方案工程投资为2 139.64万元，根据综合分析可以看出，水平防渗方案效果优于垂直截渗方案，但水平方案投资比垂直方案高2 002.74万元，考虑两个方案渗漏量计算结果相差不大，但是投资相差较多，综合技术经济比较，推荐采用投资较省的混凝土防渗墙垂直截渗方案。

（责任编辑崔春梅）

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1009-6159（2016）-05-0012-02

2015-11-29

杨涛（1976—），男，助理工程师