云南建投第一水利水电建设有限公司 云南昆明 650500
摘要：当今，小型水库已成为农业灌溉的必要条件。在此重要的基础上，有必要对每个小型水库进行维护工作。由于工程的投资相对较小，并且操作起来相对方便，土工膜被广泛用于小型水库的加固。本文详细分析了施工工艺，最后选择了合适的方案，以确保在小型水库防渗方面取得一定的成果。
关键词：土工膜；小型水库；防渗施工；除险加固；农业灌溉；
1.工程概况
1.1.基本情况
水库位坝顶高程27．20m，蓄水位25．94m，死水位14．75m，下游常水位13．00m。围坝坝基表层为耕植土，结构松散，工程地质较差，坝体主要为砂壤土，采用复合土工膜进行防渗。水库库底面积0．53km2，全部采用铺设复合土工膜水平防渗的形式。复合土工膜选用厚0．50mm的PE膜，上下层均铺设200g/m2的无纺土工布。在铺设过程中，开挖压实、整平至设计高程，然后沿坝坡继续向上铺设至坝脚与坝体防渗连接，使坝体与库底防渗形成完整的防渗体系。
1.2.存在的种种问题
根据土工膜厚度等效变换原理，将土工膜渗透系数扩大到100倍，同时将土工膜厚度也扩大到100倍。铺设土工膜前后的坝体、坝基有限元网格如图1所示。当库水位为22．50m、下游水位为13．00m时，根据土体渗透系数方程及土－水特征曲线，分别采用饱和渗流分析方法与饱和－非饱和渗流分析方法对坝体及坝基进行渗流分析。忽略非饱和区域计算得到溢出点高程降低了0．74m，浸润线比实际浸润线平均降低了0．80m，单宽渗流量比考虑非饱和区域的减少了15．7%。水库通过土工膜防渗后，非饱和区域大大增加，如果忽略非饱和区的渗漏会对计算结果的准确性造成较大的影响。
.png)
图1坝体坝基有限元网格
水库围坝地质条件均匀，本文选取设置渗压井的代表断面1+565进行渗流分析。对无防渗、坝体防渗、坝体坝基防渗3种工况分别进行了渗流计算分析。边界条件设定为：上游水位22．73m，下游水位13．00m。浸润线计算结果见图2。
.png)
图2不同工况下的坝体浸润线
由图2可看出，土工膜铺设对浸润线的影响主要表现为：（1）土工膜防渗处理后，浸润线起点位置比防渗前降低了4．0m左右。（2）浸润线的形状也有变化，浸润线在整个坝体内变得比较平缓，浸润线坡度有所降低。（3）防渗处理前溢出点高程为18．1m，经过防渗处理后溢出点高程为14．6m，降低了3．5m。水库围坝在5个断面（1+050，1+565，2+250，3+250，4+000）分别布置了4个渗压井，本文收集和整理了铺设土工膜后第7个月的渗压观测水位数据，并用于土工膜防渗特性分析。选取代表断面1+565，将计算值与实测值进行对比。计算值与实测值相对误差的绝对值在1．7%～6．8%之间。说明计算值与实测值吻合较好，该土工膜防渗围坝渗流有限元分析模型的参数设置合理，计算结果可信。经过分析可知：（1）土工膜与其下垫层的接触情况是影响土工膜缺陷渗漏量的重要因素。当土工膜与下垫层接触良好时，即使出现较大或多处土工膜缺陷，渗漏量也较小；然而当土工膜与其下垫层接触较差时，较小的土工膜缺陷也会造成较大的渗漏。
（2）土工膜缺陷的位置、尺寸和数目是缺陷渗漏量的重要影响因素。土工膜缺陷在坝坡上的位置对缺陷渗漏量影响相对较小。同一位置下孔径为10mm的土工膜缺陷渗漏量约为孔径为2mm的7倍。缺陷渗流量并不是简单地随着土工膜缺陷数
目增加而同倍数增加。（3）土工膜与下垫层的接触情况以及土工膜缺陷的产生主要取决于施工质量，所以保证施工质量对于减少渗漏量及水库的安全运行具有十分重要的意义
2.防渗处理方案设计
鉴于大坝中存在严重的渗水和局部渗水问题，计划采用和比较两种常用的渗透处理方法。解决方案一：在处理上先利用复合土工膜，在迎水面上铺开5cm的粗砂层，在砂垫层上铺设防渗土工膜，采用两布一膜的防渗土工膜，具体尺寸为（200g/m2/0.5mm/200g/m2），在沙层上铺一层防渗液膜。校准水位高66.30m。放置C25素混凝土防渗护坡。地下的不渗透膜的宽度为5500m。强风化的渗透性片麻岩的层底深度不超过0.8m，层底高度为56.5m。水平铺垫阶段土壤膜表面埋有月泥和泥浆，厚度不超过0.50m。在此基础上，工程的要点及具体工序为：①必须尽可能增加膜的宽度，减少连接的数量，并在不利条件下也能够自如地进行连接和断开连接。在工厂中，尝试尽可能增大所需尺寸的尺寸，然后将其缠绕在钢管上，最后将其稳妥地运输到施工现场。②平整场地，清除一切的尖角和所有堆积的杂物，积极改造排水设施，固定好沟渠的具体位置。③在底平地上用拖拉机或人工压路机，在倾斜面用车载机装载卷轴，从坡顶向坡地慢慢展开。④铺放时，应留出足够的宽度（约1.5%）以应对温度变化，为防止风吹而影响铺设的整体进程。接头应力与最大拉伸应力方向平行。特别是要注意倾斜角的切断尺寸，确保安装正确。⑤工程中发现损伤后应及时修复，注意防火，施工人员应配备无钉鞋或胶底鞋，保证人员的生命安全。⑥土工膜拼接应先进行拼接试验，胶料使用后应妥善处理，保证在蓄水后不溶解。⑦工程膜的敷设结束后，应尽快填土，以免土膜被破坏。解决方案二：采用多头小径搅拌桩防渗漏处理，将水库填入标准断面后，采用多头小径深层搅拌桩防渗漏处理。防渗墙上面的高度比校核洪水位高66.30米，防渗墙底的高度放在本区相对防渗层较强的风化片麻岩中，深度小于1.00米，防渗墙底高度56.30米，桩长10米，搅拌头直径400毫米，接头最小墙壁的厚度在260毫米以下，接合部分是96毫米，轴距离是304毫米。施工的具体步骤如下根据图纸的标记数据进行放线工作，来确定连续壁的轴线位置。对施工的连续墙挖导水沟，在施工前，一定要必须保证导水管的脏水全部排放干净，②设定钻孔的具体标志，确定每个钻头的位置，平面几何决定各位移桩机基板的具体位置。③将主体移至钻孔设计位置，调整打桩机，水平对准孔位置。④在搅拌站喷浆，保证钻头能够直接接触地面，启动挖掘机，一定要保证钻进的过程中孔口有持续翻滚的水泥浆。⑤钻孔机达到桩子底部的标高时，需要开动钻孔机进行 搅拌工作。另外，保证洞孔口有足够翻滚的水泥浆，然后一直重复上述操作。
表1防渗处理前后大坝渗流、渗透稳定计算成果对比表
⑦防渗墙水泥的型号为42.5级普通硅酸盐，水泥的实际含量为15％，防渗墙的无侧限抗压强度应不小于0.6MPa（90d龄期）。防渗墙穿破后的水力坡度i不得小于60。⑧必须严格控制灌浆水灰比，灌浆量和钻头的提升速度，以确保灌浆工作能够持续进行。
3.方案比较
复合土工膜防渗处理方案操作起来十分简单，每米的坝长度估计约为140元（根据当地2018年材料费用）。多个小直径搅拌桩防渗墙处理方案施工过程复杂。防渗墙的形成效果很难控制，经过专家的估算，每层坝长约2500元。经过各个方案的比较，故采用此方案。
4效益分析
4.1.防渗处理的效果分析
采用复合土膜对大坝进行了防渗处理，并选择了相同的计算条件，再次分析了大坝的渗透和渗流的稳定性。表1显示了处理前后计算结果的比较。计算结果表明，水库迎经过进行防渗处理后，大坝基和大坝体的浸没流量较小，大坝基和大坝体的渗透性较低。土壤渗透性越小，可以大大提高防渗效果。
4.2.防渗处理效益分析
经过防渗处理后可以明显地提高了防洪能力，如此以来，保障了下游人口的生命安全，与此同时，也保证了水田等作物的安全，给作物提供了充分的生长条件进而间接地提高了大坝蓄水的能力，确保实际灌溉面积达到国家规定的实际标准，改善附近的水质条件。通过推进沿线农田水利建设，有助于提高该区的自然灾害减灾能力，改善农业的生态环境的，明显提高养殖能力，极大地提高了当地农民的生活水平，进而改善了水质的整体条件，促进了当地生产的迅速发展。
5.结语
尽管投资的资金较少，但在实际施工中必须保证产品的质量，防止渗漏的现象发生。根据工程的实际情况，选择合适的土工膜并确定其具体尺寸。在生产过程中，我们必须选择有资质保证的公司。产品必须符合国家质量标准。制造商必须始终提供合格证书、性能和证书及手册。复合土工膜进入现场后，监理工程师应及时联系现场的工作人员共同进行复查工作，一旦发现有质量不达标的产品，假冒伪劣产品，以次充好的产品，应立即向有关部门报告，并马上停止使用，并在三天内纠正错误进行整改。如果不改正，就永远不再使用。每道工序完毕后，首先进行相关检查，并向监理单位进行上报，报告产品的实际使用情况。复合土膜经过防渗处理后，既可以达到防渗的效果，保证水库的正常运行，给全社会带来的经济效特别明显。
参考文献：
[1]孙士洪.复合土工膜水平防渗施工及质量控制要点[J].山东水利.2019（10）：47-48.
[2]徐燕华.化学复合土工膜在水库除险加固中的应用效果分析[J].建筑技术开发.2016（07）：132+147.