大体积调蓄水池复合土工膜防渗技术分析

魏 咏

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

近年来，经济和城市化建设的发展日益加快，缺水问题得到了很大的缓解和改善，在早些年缺水问题困扰很多地区，尤其是落后偏远地区的大问题。为确保供水的连续性及安全性，修建能够起到调节作用的调蓄水池是切实可行的措施。调蓄水池的容量需根据水利工程的规模、成本投入、施工周边的自然环境、地理情况及后期维修等综合情况确定，常用的形式有混凝土面板结构、格梁混凝土结构等，也有根据自然地形开挖，再做防渗处理的形式。本文项目为天祝县金强川水源保障工程，开建于2019年，整个工程分为水源工程、供水工程及附属工程三大系统。水源可谓是工程的源头，至关重要，仔细筛选后选择了金强河干流上游处引水，通过枢纽进行调节用水，并采用管网输送的方式，将金强河的水经引水骨干管网汇聚到约9.8万m3的调蓄水池内，由调蓄水池调流调压系统进行供水管网控制，输送进供水管网系统，以自压供水的形式流入当地农田。自该调蓄水池工程竣工并正式运行以来，将灌区大田灌溉供水保证率由50%提高至75%，温室大棚灌溉供水保证率提高至85%，年灌溉供水量达2 991万m3，对促进地方经济发展起到了重要作用。现代社会经济高速发展，人民群众对生活质量的追求也日益增高，因此，对生活用水的需求量也越来越大，不断完善水资源系统至关重要，水利工程基础建设需要在新时代的发展中不断创新，大力发展智慧水利。

1 调蓄水池

调蓄水池主要用来调节水流量，可以是人工修建（地上蓄水池、地下混凝土池等），也可依靠天然的池塘、湖泊等。调蓄水池的作用日趋丰富，最初在水流量大时截流分流，规避洪涝灾害，在雨水量下降后，将蓄水池中储存的水放出。目前，在农业灌溉用水和百姓的日常用水等方面也发挥着非常重要的作用，极大地提升了供水能力。调蓄水池的占地面积和经济成本通常都非常巨大，应最大程度地利用已有条件，建设多功能型的调蓄水池。有效的防渗处理是调蓄水池充分发挥性能的关键，其中，土工膜防渗处理是核心技术。

2 技术方案的确定

通过升级改造骨干渠系的管网和建设调蓄水池，保障金强川灌区8.58万亩的农业灌溉用水。新建灌溉支管6条总长25.235km，其中：庙儿沟支管长3.67km，黄草川支管长1.72km，柏林沟支管长5.39km，石灰沟支管长4.18km，火石沟支管长6.19km，大湾支管长4.08km。配套修建各类阀井84座。新建黄草川、柏林沟和大湾调蓄水池3座，总容积29.56万m3。合理利用了该地区的天然地势优势，修建了3座大体积的调蓄水池，池内设置进出水系统，铺设上水管线及配套的配水管道，引水至上层蓄水池，再经由上层蓄水池引出若干分支的配水支管道，通过重力流自压将生活用水输送至各村各户。

3 工程设计实施

天祝县金强川水源保障三期项目大湾调蓄水池库容9.81万m3、水池底长设计为150m、池底宽100m、最大坝高9.35m。坝上游边坡1∶2.5，自上而下采用现浇C25混凝土格梁（边长2.0m×2.0m正方形）填筑砂砾石护砌，板下设5cm厚M10砂浆垫层，复合土工膜（FN/PE-16-400-0.5），30cm厚壤土垫层；下游边坡1∶2.0，护坡采用回填腐土并绿化。池底铺塑防渗，自上而下铺设50cm壤土保护层，两布一膜复合土工膜，30cm厚壤土垫层，并沿库底周边做C25钢筋混凝土止滑梁，止滑梁宽0.6m、高0.8m。坝下游坡脚处设置2.7m×0.5m（宽×高）的混凝土纵向排水沟，沿坝下游边坡每隔100m设置一处1.75m×0.5m（宽×高）的C20 混凝土横向排水沟，将坝顶集水坑的水排至纵向排水沟。

该金强川水源保障三期项目主要包括新建灌溉支管6条总长25.235km，其中：庙儿沟支管长3.67km，黄草川支管长1.72km，柏林沟支管长5.39km，石灰沟支管长4.18km，火石沟支管长6.19km，大湾支管长4.08km。配套修建各类阀井84座，新建黄草川、柏林沟和大湾调蓄水池3座，运用复合土工膜防渗技术进行防渗，每座水池通过自流水进入管网，每个水池的池底最低位置设置进出水系统，配套管网系统，采用自动调节阀进行输水，阀井设置监控系统进行跟踪监测，通过一系列智能系统进行输水、送水。整个工程项目的重中之重是 3 座大体积的调蓄水池，因此，处理好调蓄水池的防渗工作尤其关键，重要性不言而喻。

以三大调蓄水池开发地的原地形与纵坡比等数据作理论分析，3座大体积调蓄水池整体的布局采用串珠式管网结构，每个储水池预留储水容量，3座大体积调蓄水池的总储水容量达29.56万m3，以便充分满足当地万户居民的用水需求。

4 调蓄水池防渗技术

4.1 技术要点

该水利工程项目中的3大调蓄水池的防渗设计与处理是技术方案的核心环节，也是调蓄水池能否充分发挥储水、蓄水功能的关键所在，其中，重点在于水池池壁、池底的防渗设计。在3大调蓄水池的池壁施工完成后进行了多次的碾压试验来作理论验证与分析。实际应用中采用的是复合土工膜防渗技术，技术方案中选用了高规格的复合土工膜，两布之间夹一膜设计，其两面长丝土工布的总重量为400g/m2（两面分别为200g/m2），中间防水的PE塑料膜厚度为0.5mm，撕裂强度大于16kN/m。

4.2 土工膜防渗技术标准和操作流程

大体积调蓄水池土工膜防渗施工是有严格的技术标准和规范操作流程的。

（1）土工膜膜底下的杂质及无关物品必须清理干净，任何杂物的残留都会影响最终的防渗效果。

（2）划分铺设区。选择土工膜幅宽作为划区分块的主要依据，在每个划分区内做标记，并将其固定在砂浆层外层较醒目的位置，以便施工。根据标记完成指定区域的铺设工作之后，需要填写质量检查记录表并存档。

（3）重点考虑铺设土工膜时的天气状况。应错开光照和紫外线特别强的时间或大风、暴雨、冰雹、沙尘暴等极端恶劣天气，因为特殊天气不仅不利于施工，也对施工人员的人身安全造成威胁，还会严重影响土工膜铺设的质量，加大蓄水渗漏的风险。

（4）对施工人员的要求。现场施工人员必须穿安全防护鞋工作，普通鞋子不具备防滑、防砸、绝缘的功能，难以发挥保护作用。铺设时禁止将硬物放置在土工膜上，同时，禁止吸烟，避免火灾隐患，注意防火、灭火，降低工程风险发生的概率。

（5）施工时需注意的事项与操作指导。比较关键的几点包括：土工膜与膜上砂浆层需要压平贴紧，但也需留出一定余量的松弛度；水库坡口处的土工膜，铺设时应该高于最高水位，其高度要≥0.5m；坡顶以上的土工膜则要求在铺设完成之后压紧并整齐卷好；为了应对狂风、沙尘暴、龙卷风等极端天气，在铺设大体积调蓄水池的土工膜时，全部的土工膜都要用沙袋按间距压实，直至土工膜上的水泥砂浆保护层完成施工为止；当天铺设的土工膜必须在当天完成所有土工膜的焊接工作，否则会影响焊接质量，也会对土工膜的防渗功能造成不利影响。

4.3 土工膜拼接

4.3.1 土工膜拼接技术规范

在进行土工膜现场拼接工作时，要严格遵守技术规范要求：首先，土工膜的接头在应用之前，需要做工艺试验，以验证接头的性能是否满足施工条件。其次，焊接的方式方法有很多种，包括激光焊、弧焊、激光电弧复合焊等，不同的材料选用不同的方式。例如，汽车车身的薄板适合用激光焊，船舶的厚板适合用复合焊等，对焊接的质量和性能有很大的影响。针对土工膜防渗应用，最理想最符合实际应用的焊接方法是双焊缝搭接，焊接工具以自动调温（调速）热合机和热压挤压焊接机为主，塑料热风焊枪（用于局部修补）作为辅助修补的手段。

4.3.2 土工膜拼接施工工序

①用洁净的纱布将土工膜焊缝的搭接处擦拭干净，表面无水、无油、无污物之后，需要沿平行方向对齐，搭接缝的长度要大于100mm。

②密切关注施工当天的天气情况，将焊接设备调整至适合当天天气的工作状态。

③做土工膜样品焊接试验。

④对焊接的样品做撕拉试验，要求焊缝无破损、母材无破裂。

⑤焊接试验合格之后，需要用热合机逐段逐缝地进行一次辅助焊接。

⑥实时监控施工现场的气温、气压、空气湿度、洁净度及材料性能，根据实际情况适时调整焊机参数，使焊机的工作温度始终保持在0℃～200℃的范围内。

⑦焊缝焊完之后，对土工膜的焊缝进行外观目测检查，焊缝应均匀、平直，无虚焊、漏焊、皱褶、烫伤、空洞，然后对每条焊缝进行充气检验，即双焊缝加压检测法，将待测段两端封死，入气针充气至0.15～0.20MPa，保持1～5min，压力无明显下降即为合格，否则应及时检查、补焊。检测完毕，应立即对检测时所作的充气打压穿孔，利用热熔焊枪采用挤压焊接法补焊。出现虚焊、漏焊时，必须切开焊缝，采用热熔的方式对土工膜焊缝进行检测。

5 应用复合土工膜防渗技术的效益与意义

该水利工程项目中的3座大体积调蓄水池于2020年10月上旬开始蓄水运行。 蓄水池蓄水防渗效果良好，耐老化、使用期长。3大调蓄水池投产后彻底缓解了打柴沟、华藏寺等周边乡镇供水不稳不足、季节性缺水的状况，解决了当地村民灌溉用水的问题，为当地经济发展起到了良好的促进作用。

6 结语

3座大体积调蓄水池土工膜防渗技术的应用取得了预期的效果，参与水利工程建设的技术人员均已系统地掌握了复合土工膜的铺设、焊接、检验及应用技术，为日后在全国范围内建设水库、蓄水池或其他水利工程中大规模运用土工膜防渗技术积累了成功的经验、完善的技术及人才储备。实际应用效果已经验证了土工膜防渗效果理想、质量可靠、使用寿命较长，是一项值得大力推广及广泛应用的水利工程防渗技术。对比传统常规应用钢筋水泥等材料进行防渗的做法，选用土工膜不仅能够降低工程造价、便于施工、缩减工期与经济成本，还具有极强的耐酸碱度、抗老化、抗光照及紫外线的特性，在各种复杂水利环境中能够做到经久耐用。大体积调蓄水池土工膜防渗技术在水利工程中的成功应用，不仅创造了政府百姓多方共赢的社会效益，还创造了巨大的经济效益，具有重大的社会意义。