新疆阿克苏市生态水调节池防渗设计与探讨

董秀斌

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

新疆阿克苏市生态水调节池工程位于阿克苏市东南部68 km 处，为引水注入式。其主要任务是调蓄生态水，解决空台力克区域田间防护林灌溉和柳园小镇镇区林草灌溉的用水要求。调节池总容积924.1 万m3，池轴线长7.42 km，最大池深6.5 m。本工程等别为Ⅳ等小（一）型，主要由引水工程和调节池工程组成。引水工程主要由引水干渠及渠系建筑物组成；调节池工程主要由池体、放水建筑物、放空建筑物等组成。

2 调节池基础地质概况

工程区位于台兰河冲洪积平原中下部，地形平坦，坡面坡降小。调节池地质构造条件较为简单，无断裂通过，地层为大厚度的第四系覆盖层，应力不易集中，构造稳定性较好。

地层岩性主要为第四系全新统冲洪积低液限粘土、含砂低液限粉土及含细粒土砂，局部存在细砂及中粗砂层。粘土层广泛分布在库区内，呈多层状分布，地面2.5 m～4.0 m 以下分布厚度1.0 m～1.5 m 的粘土层，成为池底天然良好的隔水层。基础表层含盐量较高，多为盐渍土，且承载力较低，具有较高压缩性，需清除表层0.3 m～0.5 m 后再进行池体填筑施工。

3 防渗形式选择

根据料场地质勘察成果及池基础基土体物理力学试验成果，考虑到本工程料场及池基础土体不均一，含有低液限粘土、含细粒土砂、含砂低液限粉土、粉土质砂等。

本次设计结合上述情况，选择复合土工膜斜墙+上游土工膜水平铺盖和复合土工膜斜墙+基础水泥土搅拌桩截渗墙两种防渗形式进行综合比较[1]。

3.1 方案一：合土工膜斜墙+上游土工膜水平铺盖

调节池池体为均质土料填筑，池体采用复合土工膜斜墙防渗的形式[2]，自上游至下游分别设置20 cm 厚C25F200 现浇混凝土板，5 cm 厚砂浆垫层作为土工膜上部保护层，复合土工膜，40 cm 厚砂砾石防冻层。池体迎水面坡度1∶2.75，护坡采用20 cm 厚C25F200 现浇混凝土板。调节池上游全段设置土工膜水平铺盖，其长度取10 倍水头，上覆1.2 m 厚土体，池体防渗土工膜延伸至铺盖结束处。下游背水面坡度1∶2.5。

图1 方案二池体典型横剖面图

3.2 方案二：复合土工膜斜墙+基础水泥土搅拌桩截渗墙

本方案调节池池体结构也是复合土工膜斜墙防渗，池体布置与方案一相同。

池体全段布置一小段土工膜水平铺盖与基础水泥土搅拌桩截渗墙连接，其长度取6 m，铺盖及水泥土搅拌桩范围内清除0.5 m 厚表土后碾压，再铺设复合土工膜，与截渗墙锚固连接，上覆1.2 m 厚土体。另外搅拌桩与土工膜阻滑墙之间设置混凝土连接板，板厚0.3 m，宽3 m，混凝土指标为C25F200（二级配），连接板每5 m 设置一道伸缩缝，缝内填高压闭孔塑料板。

设计水泥土搅拌桩截渗墙的有效厚度为0.3 m，底部深入基础8 m，水泥浆水灰比初拟为0.55。

4 方案比选

通过对两种防渗方案在地形地质条件、结构布置、对当地气候的适应性、运行期维护管理、施工条件及难易程度及工程投资等方面进行综合分析比较，认为方案二更合适。两种方案综合比较见表1。

图2 方案二池体典型横剖面图

表1 生态水调节池防渗形式综合比较表

5 防渗设计

5.1 池体防渗

本工程调节池池体采用复合土工膜斜墙防渗层，土工膜防渗层包括土工膜、保护层和支持层。

池体上游护坡防渗工程结构设计应包括下部支持层、土工膜防渗层及上部保护层。

膜上保护层：采用在复合土工膜上采用20 cm 厚现浇混凝土面板作为面层，其下设5 cm 厚M10 砂浆垫层。

土工膜防渗层：采用规格为300 g/m2/PE0.8 mm/300 g/m2的两布一膜复合土工膜，幅宽为8 m。

膜下支持层：根据本工程筑池材料为均质土料（冻胀土），在膜下设置40 cm 厚砂砾石防冻层。

5.2 基础防渗

通过地质资料分析，调节池基础地层中夹粉砂透镜体，透镜体底高程位于地面以下5 m～6 m 范围内。针对本工程地层情况，基础处理[3]全段采用水泥土搅拌桩截渗墙垂直防渗形式，截渗墙深度8 m。这样在池体基础上游形成一个封闭空间，可以有效降低渗透压力，大幅减少调节池基础渗漏量，降低渗流出口的出逸比降。

池体全段布置一小段土工膜水平铺盖与基础水泥土搅拌桩连接，其水平宽度取6 m，铺盖及水泥土搅拌桩范围内清除0.5 m 厚表土后进行建基面碾压，再铺设复合土工膜，土工膜应与基础水泥土搅拌桩及混凝土盖帽膨胀螺栓锚固连接，以形成一道封闭的防渗体系，上覆不少于1.2 m 厚土体。另外搅拌桩与土工膜阻滑墙之间设置混凝土连接板，板厚0.3 m，宽3 m，混凝土指标为C25F200（二级配），连接板每5 m 设置一道伸缩缝，缝内填高压闭孔塑料板。

水泥土搅拌桩截渗墙水泥选用42.5 级抗硫酸盐水泥。设计水泥土搅拌桩的有效厚度为0.3 m，水泥用量初定为土重的13%，水泥浆水灰比初拟为0.55，水泥土搅拌桩采用二序成墙。

6 结语

水泥土搅拌桩施工工艺是近年发展起来的新技术，具有防渗加固效果显著、工程造价低廉、适用地层广泛、施工速度快等优点，在水利工程防渗中，以搅拌桩形成的防渗墙，可取得较好的防渗效果，并在多个地区的平原水库都得到了很好的应用。本工程结合实际地层情况采用了池体土工膜斜墙防渗+基础水泥土搅拌桩截渗墙的防渗型式，该结构防渗效果明显，墙体耐久性好，强度高。