[科普中国]-库盘防渗

对于库盘防渗，根据地质条件，一般结构从上到下为：砂砾石(卵)防护层，细砂(或土)过滤层，土工膜、细砂(或土)过滤层、基础。

防护层的主要作用是防止土工膜被风浪淘刷而暴露。

保护层主要起保护膜不被有棱角尖砾刺破。

南五宫水库库盘防渗方案比选工程概况南五宫水库1位于新疆沙湾县城以南4km处，距老南五宫水库西边约1. 0km利用金沟河古河床地形条件修建的一座注入式水库，水库坝型为均质土坝，最大坝高23. 8m，坝顶长度2054m库盘采用塑膜水平防渗，防渗面积达86万m2水库总库容为900万m3，有效库容835万m3，正常蓄水位为602. 10m，死水位为589. 0m，正常蓄水位时水面面积为1. 59km2水库枢纽由大坝(主坝、东副坝、西副坝)，库盘防渗，水库放水涵洞，水库引水渠及进水闸，水库放水渠等工程组成水库建成后可调节灌溉面积13. 75万亩。

库盘防渗方案比选针对库盘存在的三个主要地质问题，结合当地条件，库盘防渗作了两个方案进行比选。

1）壤土铺盖防渗方案

在水库主坝左右两岸山坡坡顶上，分布有大量的第四系上更新统一一全新统风积、洪积黄上击实后渗透系数很高，除天然含水量偏低外，其余各项指标基本符合筑坝技术要求。

该方案对库盘土层厚度大于1. 5m且水头小于5m的区域，采用打畦灌水浸泡，18t 振动碾碾压6遍处理，对于土层厚度小于1. 5m，水头大于Sm的区域首先采用推土机清废，打畦灌水浸泡，振动碾碾压6遍。

根据水头大小，使砾石层上铺盖土层的允许渗流水力梯度小于4为原则，进行铺土厚度控制。并在库盘内587. 5m高程以上区域的铺盖表面再铺30cm厚的砂砾石，以防水位变动淘礼土层的铺填质量按坝体施工的要求进行控制。

2）塑膜防渗方案

根据地质部门提供的库盘土层等埋深线图，对库盘内土层厚度小于1. 5m的区域进行塑膜防渗，对土层厚度大于1. 5m的浅水区(水深小于5. 0m)，采用打畦灌水浸泡，18t振动碾碾压6遍处理塑膜的铺设顺序为：库盘推土机清废，装载机挖土60m-80m，预留30cm厚的土层，推土机平整振动平碾碾压3遍，然后铺塑膜，膜上覆土采用机械运土，人工平上然后在587. 5m高程以上铺30cm厚的砂砾石，以防水位变动淘刷。

塑膜厚度国内一般采用顾淦臣教授曲线交会法计算曲线交会法因缺少塑膜的应力应变关系曲线而无法计算而采用前苏联水科院公式计算塑膜厚度又偏薄根据有关资料，有专家建议在10m 水头下采用0. 3m膜，30m以下水头采用0. 5mm塑膜较宜参照甘肃夹山子水库设计、施工经验，其最大坝高32. 5m，采用的塑膜厚度为0. 4mm 、0. 3mm 、0. 2mm三种厚度南五宫水库最大坝高23. 8m，塑膜厚度暂按0. 2mm 、0. 4mm两种考虑对水头小于5. 0m区域，铺0. 2mm塑膜，对水头大于5. 0m区域，铺0. 4mn塑膜。

土工膜水库库盘防渗技术及应用防渗结构土工膜2虽具有一定的抗刺破、抗顶破能力，但在水头变大时，常被膜下尖砾顶破，尤其在基土级配不良，和存在角砾的情况下，更易破坏。

由于土工膜在运输、施工过程中可能造成的偶然性损伤，据国外对施工缺陷分析，约每4000m2出现一个，缺陷等效孔径为1 mm一3 mm，与建筑物连接部位为5mm，对于施工水平低下的等效孔径为10mm。这些缺陷是造成渗漏的主要通道，如膜下基土不具备反滤，易形成流土，如渗透力超出膜的承受力，则会引起更大的漏洞。所以膜下必须设置过滤层，厚度不宜太大，一般垫30cm一50 cm细砂和壤土。

反渗透压力分析 在正常蓄水位和死水位之间的库底，当水位快速下降时，渗漏的水量来不及向下渗漏，表层的土体会产生反渗透压力，设计时要考虑反渗透压力的影响。土工膜施工1）铺设膜前基面的处理

由于土工膜抵抗树根、杂草穿透力弱，要求土工膜铺设在比较坚实，平整的基面上。为此，对基面的乱石及其他杂物要清除干净，对坡度变化较大的地方要削填平整。对于塌坑、裂缝、洞穴等要填平、库盘清理完成后，作为水库的持力层，必须密实，使蓄水后沉降变形小，使土工膜的变形在其延伸范围内，膜的下垫层，也必须密实，且垫层中不得含有石块及可能破坏塑膜的杂物。

2) 膜的铺设与搭结处理

土工膜的铺设应平行坝轴线方向滚动展开，顺水流方向搭接，两膜之间采用焊接。膜块间的结点应为T字型，不得做成十字型，坡面上土工膜的铺设其接缝排列方向应平行或垂直最大坡度线，且应按由下而上的顺序铺设，坡面弯曲处应使膜和接缝妥帖坡面。

3) 膜上覆保护料

覆土施工为避免损伤膜料，只能由人工和人力车进行覆盖，人工整平铺匀，采用进占法，机械不得在现场转弯、调头。

土工膜防渗应重点注意问题1) 应根据工程重要性、作用水头、施工水平，并应方便接缝质量的检测，经技术经济比较，合理选择膜材种类、厚度、材料力学性能参数。

2) 应重点做好土工膜与岸坡防渗面板及坝体防渗体的连接，要确保接缝、接头止水的封闭性，保证土工膜与岸坡岩石和混凝土面板连接可靠。

3) 应重点做好土工膜上垫层及保护层设计，采取有效措施，避免产生人为因素破坏而导致漏水缺陷。

4) 土工膜下面应设置有效的排水系统，防止库水位较低时，因反向水压力顶托土工膜遭到破坏。

5) 应加强对土工膜缺陷及接缝质量检测方法的研究，完善运行期渗漏监测手段，及时发现渗漏部位和渗漏量，并预先制定对策和措施。

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学