大体积调蓄水池土工膜防渗技术应用

牛 飞

（庄浪县水务局，甘肃 庄浪744699）

1 项目实施背景

庄浪县中部山区人饮水工程始建于2001年国家实施农村人畜饮水解困的初期，全工程包括水源工程、供水工程和附属工程三部分，水源为关山腹地的鱼儿咀水源，在各集中水眼处建截水墙将基岩孔隙裂隙水通过引水管道集蓄到500m3清水池，然后经过净化处理后进入供水管网系统自压供水入户。该工程建成投入运行以来，基本上解决了南坪、韩店、永宁和郑河等4个乡镇14个村3039户1.4万余人的吃水问题。

随着社会经济的发展，群众生活水平的提高，生活需水量不断增加，加之每年10月至次年3月枯水期期间，特别是遇到大旱或连续干旱年份，甚至出现河道来水枯竭和断流现象，引起泉水干涸、水眼位移或者水位降低而致使水源来水量大幅度减少，造成枯水期供水量不足，季节性缺水现象越来越严重，给受水区内的群众生产、生活带来了严重影响；加之该工程建成运行将近二十年了，现状水源地截水墙部分损坏、引水管道老化、管网渗漏严重，加剧了枯水期供水不稳定的问题。

2 工程技术思路

为切实解决南坪等4个乡镇14个村1.4万人的吃水季节性缺水等供水不稳定的问题，2015年年初对该工程多次进行实地踏勘后提出对原鱼儿咀水源进行维修、巩固。水源工程由两部分构成，一部分利用现状9处截水墙截取11处基岩孔隙水，引水至已建500m3集水池；另一部分利用已建截水墙截取地表径流水，铺设引水管道引水至鱼儿咀沟沟口左岸Ⅱ级扇形、阶梯状阶地，在该处利用自然地形修建3座大体积调蓄水池进行蓄水调节，池内安装潜水泵，铺设上水管线提水至已建许湾蓄水池，经新增水处理设施净化处理后从许湾蓄水池增设一条配水管道，配水至牡丹咀新建蓄水池， 从许湾蓄水池和牡丹咀新建蓄水池各自引出配水支管道通过重力流自压配水至各供水村。

3 工程设计

中部山区人饮巩固提升工程分为水源、取水和输水工程3部分。①水源工程：维修截水墙9处。②取水工程：铺设引水管道850m（其中无缝钢管100m、PE管750m）；新建碾压均质土坝型调蓄水池3座，采用复合土工膜防渗，坝体内边坡为1：2.5，外边坡为1：2.0，池顶设计宽度取4.0m。在每两座池间设连通管，各池池底最低处设放空管； 迎水坡设下库踏步；建闸阀井6座，管理所1处。③输水工程：调蓄池内安装200QJ（R）50-39型卧式潜水泵，铺设上水管道3656m，配套S11-20 KVA变压器。整个项目的主体工程是3座大体积调蓄水池，确保工程建成后安全运行的质量控制点是调蓄水池的防渗处理。

大体积调蓄水池均位于鱼儿咀沟左岸Ⅱ级扇形、阶梯状阶地，阶地宽60～160m，长640m。左岸边坡为砂砾质天然边坡，坡高4.0～6.5m，天然坡比1：0.75～1：1，多数地段为直立陡坎，天然边坡稳定。阶面标高2120～2126m，左岸2级阶地后缘白垩系泥岩出露，岩基边坡稳定。右岸为阶地条田依次分布，边坡稳定。

坝基出露地层由2层组成：第（1）层为第四系全新统冲洪积、坡积黄土状粉土，厚度1.5～3.5m；呈褐黄色。干密度1.35～1.45g/cm3，具有湿陷性，地基土承载力标准值90kpa；第（2）层为第四系全新统冲洪积、砂砾石层，呈褐淡红色，厚度4.5～6.5m，天然状况下为中密实状，干密度1.86～1.92g/cm3，无湿陷性，地基土承载力标准值350kpa。坝肩、坝基渗透系数为 1.84×10-3～4.92×10-3cm/s， 属于中强透水体。

根据原地形及纵坡比确定3座调蓄水池整体呈串珠状布置。1#调蓄水池容积为1.7万m3，2#调蓄水池容积为4.91万m3，3#调蓄水池容积为3.13万m3，3座调蓄水池总容积为9.74万m3。

1#调蓄水池周长427m，长约145m，宽约24m，最小坝高3.68m，最小水深2.68m，最大坝高4.4m，最大水深3.4m，相应正常蓄水位为2131.7m，坝顶高程为 2132.7m，容积1.7万m3。

2#调蓄水池周长434m，长约94m，宽约67m，最大坝高6.86 m，最大水深5.86 m，相应正常蓄水位2131.7m，坝顶高程2132.7m，容积4.91万m3。

3#调蓄水池周边全长452m，长约80m，宽约50m，最大池高17.5m，最大水深4.53m，相应正常蓄水位2119.7m，池顶高程2120.7m，容积3.13万m3。池型均采用黄土均质碾压。

在两池间设连通管，池底最低处设放空管，3#调蓄池内安装卧式潜水泵，通过阀门井内蝶阀控制；迎水坡设下库踏步。

4 调蓄水池防渗处理

1＃、2＃、3#调蓄池坝体经分层碾压粉质黏土形成，基础置于砂砾石层上，软基段换填处理。拟定迎水坡坡比 1∶2.5，背水坡坡比 1∶2.0，大坝坝坡从外至内分为4层：第①层为6cm厚C20砼预制板，第②层为3cm厚M10水泥砂浆，第③层为0.4mm厚土工膜，第④层为粘土坝体。池底开挖至设计标高后，再将基底原状土翻夯深1000 mm，翻夯至设计压实度后再进行池底防渗处理，防渗处理从上至下分为4层：第①层为6cm厚C20砼预制板，第②层为3cm厚M10水泥砂浆，第③层为20cm厚中粗砂垫层，第④层为0.4mm厚土工膜。

本工程3座大体积调蓄水池池壁、池底防渗处理的关键是采取土工膜防渗，设计采用FN2/PE-20-400-0.6型高规格复合土工膜，两布一膜，布为长丝纺织针刺非织造土工布。从遮光、抗紫外线及抑制植物生长等方面考虑，膜体颜色选黑色，膜厚0.4mm，单位面积质量1152g/㎡，断裂强度不小于20KN/m，CBR顶破强力不小于4.5KN，撕破强力不小于0.7N。

在蓄水池池壁碾压完成后经多方论证，确定本工程采用FN2/PE-14-400-0.4型高规格复合土工膜，为两布一膜，布为长丝纺织针刺非织造土工布。从遮光、抗紫外线及抑制植物生长等方面考虑，膜体颜色选黑色，膜厚0.4 mm，单位面积质量800 g/m2，断裂强度不小于14.0KN/m，CBR顶破强力不小于2.5KN，撕破强力不小于0.48N。

施工技术要求： （1）膜下一切杂物须清扫干净；（2）将铺设区按土工膜幅宽分块标记于砂浆层表面，按照标记位置铺设并填写质量检查记录表；（3）避开当地当时太阳紫外线强烈的13.00～16.00时段或大风、下雨等天气条件铺设；（4）严禁作业人员穿硬底鞋或者带钉鞋，铺设时作业区内禁止吸烟，同时注意防火。禁止将硬物放置于土工膜上；（5）土工膜与膜下砂浆层要求压平贴紧并留一些松弛度；（6）库坡土工膜的铺设高度，要求高于最高水位以上且超高值不小于0.5m；（7）坡顶以上土工膜要在覆盖后压紧并整齐卷好；（8）为防止大风，在铺设时所有土工膜要用砂袋或其他软性重物压住至膜上水泥砂浆保护层完成施工，当天铺设的土工膜要在当天全部完成拼接。

现场拼接技术规定：（1）土工膜的接头施工前要先进行工艺试验；（2）焊接形式最好采取双焊缝搭接；（3）主要焊接工具要选用自动调温（调速）电热锲式双道塑料热合机和热压挤压焊接机，辅助焊接工具选用塑料热风焊枪（用于局部修补）。

现场拼接步骤：（1）首先拿干净纱布擦净焊缝大接线处，达到无水、无尘、无垢，土工膜要平行对正，搭接长度大于100mm；（2）根据现场天气条件，将焊接设备调节到最佳工作状况；（3）在调节好的工作状况下，接着进行小样焊接试验，试焊接长1米以上的PE土工膜样品；（4）采取现场撕拉检验试样，焊缝无破坏、母材未撕裂便合格；（5）现场试验合格后再用已热合机逐副进行焊接；（6）要根据作业区气温和材料性能，随时调控焊机工作状况，焊机工作温度宜控制在180-200℃之间；（7）PE 土工膜焊缝处不允许出现虚焊、漏焊或超量焊，若出现必须割开焊缝，再用热熔机对该部位用大于破损直径的母材补焊；（8）焊缝双缝宽度宜采用2×10mm；（9）横向焊缝间错位长度要求不小于 500mm；（10）T字形接头要采取母材补300mm×300mm的疤，并将疤角修圆。

5 工程建设及效益

该工程于2018年6月底开工建设，2019年9月底调蓄水池开始蓄水运行。经测算该工程日补充供水量可达780m3，年补充供水量将近29万m3，运行后解决了韩店、永宁、郑河、南坪4个乡（镇），14个村，2985户1.4万人的供水不稳定、季节性缺水的问题。

6 结语

该工程调蓄水池采用土工膜防渗为全市农村供水工程中首次应用，通过本工程的实施，参与工程建设的水利技术人员均已经全面掌握了土工膜的铺设、检测及应用技术，实践证明采用土工膜防渗效果好、使用寿命长，经济效益也十分显著，一是与常规采用砼及钢筋砼防渗相比较，采用土工膜造价低、节省工程建设资金；二是两者相比较，采用土工膜施工方便、简捷、工期短；三是土工膜具有较强的耐酸碱、抗老化、抗紫外线的能力，能适应各种水环境而且经久耐用。为今后在全县、全市水利工程建设渠道、水库、蓄水池及其他水工建筑物中大幅度推广采用土工膜防渗提供了成功的经验。