复杂地质水库防渗施工处理措施

发表时间:2021/5/31   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:董伟伟 高明旺
[导读] 摘要:在我国的水利工程建设的过程中,水库建设工程作为一项重点工程项目,一直受到各个方面的重视和监督管理。
        中铁十局集团第一工程有限公司  山东省济南市  250000
        摘要:在我国的水利工程建设的过程中,水库建设工程作为一项重点工程项目,一直受到各个方面的重视和监督管理。我国的水库工程不仅仅是一项水利工程,更是对我国的农业发展有非常大的作用。因此在进行水库工程建设的过程中对于建设的质量非常重视。但是在水利工程水库建设的过程中还是会出现很多的问题,例如平原地区水库的防渗处理;喀斯特岩溶洼地建坝堵洞成库处理;岩溶区水库防渗处理等等,均采用不同的防渗处理措施。本文主要针对防渗处理作出总结。
        关键词:复杂地质;水库;防渗;措施
        一、工程概况
        王家院水库防渗工程位于泰安市大汶河河滩内,王家院水库实施防渗改造工程后总库容1900.7万立方,死库容247.5万立方,属中型水库。王家院水库库底防渗施工内容主要包括库底防渗工程、库内铺膜防顶托工程、库内部分防渗基层强夯处理、人工岛及北侧库区开挖工程等。由于王家院水库库区地质条件较为复杂,按照地质钻孔所揭示资料进行处理,随着施工阶段勘察成果的深度完善和库区地层揭示,逐步查明溶洞、渗漏通道分布后,需对浅层溶洞单独采取清理及封堵等措施。
        库区南侧为新建围坝,东西两侧为加固围坝。根据揭露的地质结构和地层岩性,综合分析,水库蓄水后造成地质灾害类型主要为岩溶塌陷。根据地质结构及河槽内岩溶出露情况,库区内溶洞大多分布在库区北侧,因此需对北侧围坝库区内进行强夯处理;库底进行水平截渗,在断层两侧20m范围内铺设一层土工格栅,其余库区清基设计标高后回填压实膜下土0.3米,挑拣碎石和对压实土层整平,铺设两布一膜,土工膜上覆盖1.2米厚的土方,压实整平;受地下水位开采的影响,库区处于岩溶水降落漏斗区,若地下水停采,丰水期岩溶水受水压影响,可能在库区内产生一定的承压水头,对土工膜造成托顶影响。
        二、主要施工难点
        1)本水库地质较为复杂,为喀斯特岩溶地貌,库底含石灰岩溶洞、溶沟、溶槽发育,地下岩溶与大汶河相连通,水库建成后蓄水后在水压力下容易造成库底塌陷,蓄水困难。
        2)库内西侧存在断层,需进一步查清断层分部情况。
        3)库内两布一膜铺设面积较大,库底163万平方米,两布一膜采用双轨热熔焊接,焊接质量要求高,库底全部焊接质量需达到100%合格,方可确保蓄水成功。
        4)如何确保两布一膜免受地下水托顶,造成两布一膜破损亦成为本工程难点。
        本文着重叙述喀斯特地貌岩溶库底处理措施、两布一膜焊接施工、库区强夯施工、库内铺膜防托顶施工等。
        三、国内外现状
        我国平原地段水库主要有南水北调寿光市北部双王城水库及山东段大屯水库工程。其中寿光市北部双王城水库修建在黄河下游冲击平原地区,采用的是垂直防渗、水平防渗施工技术,其中垂直防渗采用薄壁混凝土防渗墙,水平防渗采用复合土工膜施工技术;山东段大屯水库位于平原地区,主要采用全库盘水平铺防渗膜的处理方案。经过方案比选亦选用水平库盘铺防渗膜方案。
        国内综合地质条件较差且位于平原地区的水库较为少见,王家院水库即位于平原地区,同时南侧紧邻大汶河,地形地貌复杂,多为喀斯特地貌,库底与既有大汶河相连通,且库内溶洞分部不均匀,前期工程对王家院水库进行了垂直防渗对坝基进行了帷幕灌浆,将开口型溶洞进行了封堵,但是仍不满足蓄水储水效果,施工完成经蓄水试验每天损失水量约18万方。鉴于此种情况结合大汶河水位影响,王家院水库库底采取铺两部一膜方案,为了防止防渗膜顶托作用破坏库底两布一膜,需对库底进行防膜顶托处理。因此这种综合性复杂水库国内比较少见。


        四、主要防渗处理措施
        1. 喀斯特地貌岩溶库底处理
        根据地质勘探情况,王家院水库库区内和坝基下存在溶洞、溶沟、破碎带等情况,为防止蓄水后引起塌陷及确保与大汶河水系不相同,对岩溶地带采取灌填、封盖措施。
        施工前首先抽掉库内既有雨水,利用地质雷达全面检测库内岩溶情况,对检测发现的溶洞进行详查并做好记录,对库区内溶洞主要采用C20一级配混凝土进行填充,水泥采用微膨胀水泥,砂采用粒径0.3~0.5mm的中粗砂,粗骨料含泥量不应大于1%;细骨料含泥量不应大于2%;水采用自来水或可饮用的天然水。灌填完毕后,在洞口顶部浇筑混凝土封盖,尺寸为既有洞口周长向外扩展1米,厚度20cm,顶标高确保在建基面30cm以下。
        2. 两布一膜焊接施工
        库内两布一膜铺设面积较大,库底163万平方米,两布一膜采用双轨热熔焊接,每块复合膜宽度6米,长度50米,焊接缝多且焊接质量要求高,库底全部焊接质量需达到100%合格,方可确保蓄水成功。
        复合土工膜施工前先作工艺试验,进行焊接设备的比较、焊接温度、焊接速度以及施工工艺等试验,工艺试验及相应的施工参数确定后方可大面积施工,施工前对所有复合膜进行编号,复合膜采用双轨热熔焊接,焊缝双缝宽度宜采用2*10mm;横向焊缝间错位尺寸大于或的等于500mm;T型接头采用母材补疤,补疤尺寸为300*300mm,补疤直角应修园,复合土工膜焊接完成后,应逐条进行焊缝检测,焊接检查采用气筒加针头插入(带压表)充气0.12MPa保持1分钟后,压力无明显下降为合格。
        3. 库内铺膜防托顶施工
        王家院水库库内程岩溶地质,前期对大汶河南侧围坝降水时,库内水位随之下降,证明库内与大汶河相连通,因此导致前期蓄水失败。后期王家院水库蓄水后水位高于大汶河水位,同时为确保库底铺膜不受大汶河水位顶托影响,需采取一定的措施。
        在王家院水库库底设排气、排水盲管,间距50m,交叉点互相连接,并在交叉点处设逆止阀。为有效排出库底膜下水,在北侧围坝坝角外10m处设4排30cm管径排水盲管,并在西北侧设置排水钢管,排至大汶河内;同时在水库北侧增设排水减压井,对地下水位进行观测,井内设水位观测计,如发现水位标高超过设计值,采用强制排水措施保护库底土工膜防托顶。
        4. 库区强夯施工
        根据地质勘察结论及库内喀斯特地貌,对北侧围坝库区存在局部脱空、沉陷的地带及库内深淤泥基坑或外漏溶岩地带进行强夯。
        强夯前,在库区强夯范围内选取一个实验区。根据初步确定的强夯参数,提出强夯试验方案,进行现场试夯。强夯对地基进行加固,夯锤重量选用150kN,初步确定夯锤落距为10.0m,强夯夯点布置采用1、2序正方形布置,间距4.5 m,间隔 夯击,第一遍夯沉量平均值大于15cm时在原点采用第二遍夯实,第二遍与第一遍夯沉差小于6cm时改为夯击能不小于300KNM的满夯连打2边,夯击时注意夯坑周围地面不发生过大隆起。
        五、结论
        经过喀斯特地貌岩溶库底处理措施、两布一膜焊接、库区强夯、库内铺膜防托顶施工后,王家院水库蓄水达到了蓄水效果。这四项处理措施为同类型水库防渗处理提供了参考。
        参考文献:
        [1]张燕.平原水库防渗技术分析.水利科技与经济,2009,15(01):64-65+73.
        [2]唐安军,刘红.土工膜水库库盘防渗技术及应用.水利规划与设计,2010(05):86-88.
        [3]李锦玉.浅谈复合土工膜在人工湖防渗工程中的应用及施工.水利规划与设计,2011(04):73-75.
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