双河水库坝体防渗比选及复合土工膜施工

马新勇

（阜康市城乡供排水管理站，新疆 阜康 831500）

双河水库坝体防渗比选及复合土工膜施工

马新勇

（阜康市城乡供排水管理站，新疆 阜康 831500）

针对双河水库坝体渗漏问题，综合考虑水库工程地质情况、施工条件及水库整体防渗等因素，提出了心墙＋砂壳、斜墙＋砂壳、土工膜+砂壳3种防渗加固型式，通过比选分析得出最优化的施工方案。

双河水库；坝体；防渗加固方案；土工膜；设计

1 工程概况

双河水库位于阜康市滋泥泉子镇双河村境内，是一座以灌溉为主的平原注入式水库，属Ⅳ等小（1）型水库。水库原设计控制灌溉面积1300hm2，但由于初期设计不够规范及后期缺乏有效地管理维护，致使现状水库保灌面积仅为700hm2，属于病险水库，防洪能力严重不足。该水库区处于白杨河山前冲洪积倾斜平原之上部，库区地层由第四纪上更新世（Q3）卵石、全新世（Q4）淤泥质粉土层组成。但淤泥质粉土层厚度较小，分布不均，平均渗透系数5.3×10-5cm/s（0.04m/d），属弱透水层。下部由巨厚卵石和碎石土组成，分布较稳定，渗透系数4.1×10-3cm/s（3.5m/d），属中等透水层，地下水埋深大于150m，水库区存在垂向渗漏问题，水库年渗漏量254.4万m3，需对水库坝体和库盘进行防渗加固处理。

2 坝体防渗加固比选分析

2.1 防渗加固

根据双河水库项目区土料少、砂砾料丰富的特性，结合当地材料坝和现有料场条件，在不改变现状坝体结构的基础上，运用少量土料或土工膜进行防渗，砂砾料作为防渗支撑体对坝体进行防渗加固。参照邻近流域及本州其他地区的成功坝型经验，初步设计选择心墙+砂壳、斜墙+砂壳、土工膜+砂壳3种坝体防渗加固型式进行比选［1-3］。

2.2 坝体防渗方案比选

2.2.1 黏土心墙防渗（方案1）

该水库坝体现状坝高较设计坝高低得多，适合本水库坝体防渗加固的要求。新建的黏土心墙坐落在现状坝体的后部，心墙最大高度14.44m，设计心墙顶宽3.0m，边坡1∶0.3，最大底宽12m，共需黏土料13.0万m3，T1土料场现有土料储量满足设计需用量。心墙部分投资309万元。

2.2.2 黏土斜墙防渗（方案2）

设计在现有坝体上游坝坡布设黏土斜墙，斜墙最大高度竖向投影10.30m，上游面坡比1∶2.5，设计顶宽3.0m，最大底宽6.0m。经初步估算，斜墙需黏土料7.5万m3，T1土料场现有土料的储量满足要求。坝体防渗加固部分投资170万元。

2.2.3 土工膜防渗（方案3）

设计在现有坝体上游坝坡布设土工膜，本工程共需土工膜4.08万m2，则该部分工程投资102.8万元。

从工程投资角度分析，方案3优于方案1，2。从防渗效果上分析，方案1比方案2同等高程位置的防渗体厚度略大，防渗效果略优，方案3在本地区有较多成功实例，土工膜透水性差，防渗效果较好。但经过坝体渗流稳定分析，3个方案均能满足规范和设计要求。从施工工艺角度上分析，方案1，2的施工经验和技术难度也相当，方案3优于方案1，2，则选择方案3。

2.3 库盘防渗方案选择

由于该水库库盘及坝基均为第四系松散堆积的卵石层，透水性极强，须对坝基或库盘进行防渗。坝基防渗采用库盘铺膜、高压旋喷桩、混凝土防渗墙等多种型式。

高压悬喷桩、混凝土防渗墙等处理的目的是延长渗径、保障坝基渗透稳定，但无法减少坝基和库盘渗漏。而库盘防渗是在库区内铺设PE膜，膜顶部设覆盖层进行保护，不仅可以延长渗径，还可以有效降低库盘渗漏量。

由于新疆属典型的“荒漠绿洲、灌溉农业”发展模式，水资源极为紧缺，大量的水资源浪费，不符合新疆经济发展的模式。同时，由于渗漏量较大导致下游土壤次生盐碱化加重和土壤有效肥力降低，也不符合国家农业产业政策的要求。因此，本设计采用库盘铺膜的防渗型式对库盘和坝基进行防渗。

综合比较坝体防渗设计采用土工膜的防渗型式，坝体采用砂砾料回填作为支撑体，库盘采用铺设PE膜的型式，使坝体和坝基防渗形成一个简单、安全、经济、有效的封闭防渗体［4］。

3 复合土工膜施工设计

3.1 坝体复合土工膜顶高程

原坝体土质采用含砾低液限黏土和低液限粉土填筑，坝型为均质砾石土坝，坝顶高程725.06m，最大坝高4.5m。为满足校核洪水的设防标准和灌区正常调蓄要求，设计土工膜铺设顶高程728.60m，高出正常蓄水位高程0.4m。设计土工膜铺设顶高程728.60m，高出正常蓄水位高程0.4m。

3.2 坝体复合土工膜材料选择

坝体复合土工膜的规格型号采用200g/m2/PE0.50/200g/m2，幅宽宜采用6.0～8.0m，拉伸强度不低于180N/（5cm），断裂延伸率不低于40%，弹性模量在5℃不低于70MPa，抗冻性（脆性温度）不应低于-60℃，撕裂强度应大于或等于40N/mm，抗渗强度应在1.05MPa水压下48h不透水，渗透系数为10-11～10-12cm/s。土工膜的连接采用热焊拼接，连接强度应大于母材强度［5-6］。

3.3 土工膜与坝体四周处理

本工程结合双河水库的实际情况，设计将坝体复合土工膜顶部采用倒梯型型式埋在坝体内。即在728.60m高程水平折向下游，先设0.45m的水平段，然后以30°角折向下部，至高程728.10m；再水平铺设50cm，以30°角度折向上部至728.60m高程后，回拐10～16cm富裕量结束［7-8］。为保证防渗体系的完整性，混凝土面板与左右岸坡相接时，面板边缘应直接插入岸坡内2.0m，边缘厚0.30m；土工膜埋入底部，并从其底部绕出，开挖面采用黏土回填夯实，岸坡土工膜铺设如图1。

图1 岸坡土工膜铺设

4 结语

（1）双河水库存在严重的渗漏问题，库容为250万m3时，年渗漏量可达254.4万m3，已对水库的安全运行造成巨大威胁，需及时进行防渗加固处理。

（2）结合双河水库项目区土料少、砂砾料丰富的特性，考虑工程地质条件及水库整体防渗需要，设计采用土工膜+砂壳的防渗型式，以形成一个闭合的防渗体系。

（3）工程实践表明，铺设土工膜后库盘渗流情况得到大为改观，浸润线下降明显，至蓄水运行坝体未出现渗漏现象，值得类似工程借鉴推广。

［1］束一鸣.我国水库大坝土工膜防渗工程进展［J］.水利水电科技进展，2015（5）：20-26.

［2］索真真，于宽畏，严峻.扬州市小型水库除险加固中大坝防渗处理设计探索［J］.水利规划与设计，2016（8）：126-129.

［3］赖翼峰，邓坚，陈向日.复合土工膜防渗技术在水库除险加固工程中的应用［J］.水利技术监督，2005（5）：74-76.

［4］王爱林，王樱畯，雷显阳.某抽水蓄能电站上水库库底土工膜防渗设计［J］.岩土工程学报，2016（S1）：10-14.

［5］张文华.全库盆土工膜防渗水库的基础处理设计与探讨［J］.水利规划与设计，2016（9）：98-101.

［6］王爱林，王樱畯，雷显阳.某抽水蓄能电站上水库库底土工膜防渗设计［J］.岩土工程学报，2016（S1）：10-14.

［7］黄辉，施召云.两河口水电站庆大河挡水坝复合土工膜施工质量控制［J］.施工技术，2014（S2）：645-647.

［8］白凤亭，任兴旺.人工湖工程复合土工膜防渗应用技术［J］.水科学与工程技术，2010（2）：65-66.

Comparison and selection of anti seepage reinforcement scheme and construction of composite geomembrane of Shuanghe Reservoir

MA Xin-yong
（Urban and Rural Water Supply and Drainage Management Station， Fukang 831500，China）

Taking into account the geological conditions of the reservoir engineering， construction conditions and the overall reservoir seepage and other factors， three schemes are put forward to solve the seepage of Shuanghe Reservoir：reinforcement wall with sand shell，inclined wall with sand shell and geomembrane with sand shell.The best construction scheme is determined by comparison.

Shuanghe Reservoir； dam； seepage reinforcement scheme； geomembrane； design

TV543 文献标识码：B 文章编号：1672-9900（2017）06-0027-03

2017-10-13

马新勇（1985-），男（汉族），新疆昌吉人，工程师，主要从事水利工程建设与管理，（Tel）13565321376。

王艳肖）