浅析平原水库设计中的防渗措施

浅析平原水库设计中的防渗措施

作者：黄军辉

来源：《建筑工程技术与设计》2015年第14期

摘要：本文以咸阳双照水库工程为例分析了平原水库渗漏的原因与技术，并介绍了以咸阳双照水库工程的防渗设计，望对平原地区其他水库防渗设计有所帮助。 关键词：平原水库；防渗；复合土工膜 一、工程概述

咸阳双照水库工程是引用渭河水源，宝鸡峡灌区东三支渠引水，在大西安（咸阳）文化体育功能区双照区域洼地内形成的三个平原水库。咸阳双照水库是一座以灌溉为主的Ⅳ等小（1）型水利工程，水库总库容380.8万m³，调节库容为245.1万m³。相应主要建筑物级别为4级，次要和临时建筑物级别为5级。拟建双照水库位于咸阳市西北部大西安（咸阳）文化体育功能区双照区域，地势平缓，东南低，西北高。工程区位于渭河北岸二、三级阶地的武陵塬黄土台塬上，地势西北高东南低，工程所在地面高差一般3～20m之间。洼地周边地形平缓，无发现不良地质现象。 二、平原水库防渗设计分析 （一）平原水库渗漏的原因

大部分的平原是由于河流冲积而成，具有地面平坦，面积广大等特点，多分布在大江、大河的中、下游两岸地区。而这些地区的土质一般为粘土或者沙土，这样的土壤会造成平原水库地基本身就带有很大的渗水性。平原水库受修筑的地理位置等影响，水库的围坝多为封闭的多边形，这种形状与山区的水库相比较，围坝轴线要比山区的水库长得多。围坝轴线较长很大程度上对工程的加固性会造成一定的影响，会导致加固性不如围坝轴线短的工程，从而导致堤坝渗水或者漏水。

（二）设计防渗必要性

由于平原水库的坝基土体都具有一定程度的透水性，在持续高水位作用下，容易造成坝背水坡和坝基不断有水渗出的渗漏现象。平原水库的渗漏危害很多，主要有以下三个方面：造成大量水资源的浪费；影响坝基稳定；造成库外浸没与土壤盐碱化。 （三）平原水库设计中的防渗措施 1、垂直铺塑

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垂直铺塑是利用链斗式挖槽机，通过链条及链斗连续挖掘出渣，形成连续的槽孔，并用泥浆固壁，成槽后随即辅设防渗薄膜，回填粘土。挖槽深度一般≤15m，槽宽为15～30cm。垂直铺塑防渗技术具有施工速度快、机具简易、防渗效果好、造价低等优点，适用于壤土、砂壤土、含砂砾量不大的地层。 2、加固水平防渗铺盖

将黏性土料或混凝土水平铺设在透水地基坝、闸的上游，以增加渗流的渗径长度、减小渗透坡降、防止地基渗透变形并减少渗透流量的防渗设施。复合土工膜是水平铺盖防渗法的一种，是以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料。复合土工膜在渠道防渗、堤坝防渗等方面已有大量成功的经验，工程应用表明，复合土工膜（一般采用两布一膜即可）用作水闸铺盖的防渗材料具有良好的技术和经济效果。表现在： （1）防渗效果好。土工膜具有极低的渗透系数，比粘土铺盖渗透系数低很多，而且具有长期稳定的防渗效果。 （2）施工简单易行，进度快，施工质量容易保证。 （3）具有一定的保温和防冻胀作用，可减少防冻胀成本。 （4）复合土工膜具有较好的力学性能，具有比普通土工膜更好的抗拉、抗顶破和抗撕裂强度，能承受足够的施工期和长期运行的受力和具有较高的适应变形能力；而且复合土工膜外层的土工织物具有很好的与土结合的性能。复合土工膜与土之间的摩擦系数较普通土工膜大，抗滑稳定性好。 3、混凝土防渗墙

混凝土防渗墙是可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基及水文和工程地质条件。如处理坝体、坝基整体防渗，可从坝顶建造防渗墙直达基岩，墙的两端与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接，墙的底部可嵌入新鲜岩层或弱风化基岩内的一定深度在混凝土防渗墙施工中，必须确保施工质量，尤其应注意两槽孔混凝土墙间连接问题，这是保证防渗的关键。在连接部位，从孔口到孔底的任一高度连接的墙厚必须达到设计厚度，而且混凝土墙间必须连接紧密，不能有夹泥层，以防渗透破坏。

三、 咸阳双照水库的防渗设计

库区地形平缓，库盆主要为挖填土方形成，库区地基由一层约两米厚古土壤层，渗透系数小，弱透水，水库渗漏量小。 （一）水库防渗形式选择

根据地质勘查报告，本地区地层主要结构为素填土、黄土、古土壤，其中黄土层具有一定失陷性，根据地层结构，对坝基础防渗形式进行分析，拟定以下四种方案进行比较。方案一：铺设防渗膜方案；方案二：半挖半强夯方案；方案三：半挖半截渗墙方案；方案四：半挖半旋喷桩方案。防渗形式具体比较详见下表。 （二）水库防渗的具体设计

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1、水库岸坡的稳定及防渗设计

库岸边坡由土方挖填堤岸挡墙组成，水库蓄水后岸坡需防渗处理，具体可采取开挖消除土层湿陷性问题，强夯、截渗槽、深层水泥搅拌桩、连续旋喷桩等方案库岸防渗。根据勘探资料分析，坝基土具有自重湿陷性，建议采取预浸水、强夯或挖除工程措施予以消除。坝基透水率q>10Lu，应采用强夯或防渗措施使其透水率q 2、坝基及坝体防渗处理

双照水库坝体为碾压均质土坝，本地区大部分为失陷性黄土状土，渗漏问题比较严重，坝体应做防渗处理。本次设计坝基和库底防渗，采用库底和迎水面边坡均铺设复合土工膜防渗型式。

3、引水渠道

引水渠道从东三支到西库设计引水渠道，设计引用流量为2.9m³/s，引水渠道长281.8m，水面宽度8.0m，平均水深1.5m，渠道深度为2.0m，渠道采用梯形断面，渠道边坡1：2，采用C25混凝土护面，护面厚度0.2m，下部铺设0.3mm防渗膜，规格200g/m2/0.3mm/200g/m2。 3个水库之间采用渠道连接，渠道边坡1：2，采用C25混凝土护面，护面厚度0.2m，下部铺设0.3mm防渗膜，规格200g/m2/0.3mm/200g/m2。

东库与宝鸡峡白鹤输水渠之间输水渠道，渠道采用梯形断面，渠道边坡1：2，采用C25混凝土护面，护面厚度0.2m，下部铺设0.3mm防渗膜，规格200g/m2/0.3mm/200g/m2。 参考文献

[1]《水利水电工程可行性研究报告编制规程》SL618-2013. [2]《防洪标准》GB50201-94.

[3]《库区防护淹没处理规划设计规范》DL/T5064-96.

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