平原水库全库盆土工膜防渗设计及抗浮结构设计

基于本水库与河道双向防渗及库水与底泥隔绝的要求，防渗设计从水平防渗和垂直防渗两个方面进行，全库盆土工膜防渗设计方案在满足库水与地下污染物、外江水隔离的前题下，能够更好的适应由于库盆大面积软土导致的不均匀变形，具有刚性防渗体不具备的优点。

1、水平防渗设计

平原水库库址土壤铬、镍、砷等多种重金属含量超《土壤环境质量标准》一级标准，蓄水后土壤中的重金属可能会溶出，给供水水质带来一定的风险，因此为保证供水水质安全，在水库库周及库底采取隔水防渗措施，避免水库水体与超标土壤接触。隔离措施采用全库盆库底铺设土工膜+砼封闭方案。针对本工程土工膜铺设面积大的特点，土工膜下部设置排水排气盲沟，防止气胀破坏，库盘防渗土工膜采用膜布分置。膜下总体布置为:土工膜下排水排气盲沟间距60m，矩形布设，断面尺寸为矩形300mm(宽)×300mm(高)，盲沟内布设一条Φ200的软式透水管，管周回填碎石，碎石外包一层300g/m2的土工布。库底从下至上依次设置土工布300g/m2、碎石厚300mm(盲沟)，长丝土工布200g/m2、PE土工膜厚0.5mm、长丝土工布200g/m2、中粗砂厚100mm，C25砼厚200mm。Φ200的软式透水管沿上游坡埋至校核水位以上后伸至上游。同时在水库四周布置4根测压管进行扬压力监测。

2、垂直防渗设计

根据坝轴线工程地质纵剖面图，水库坝轴线长度约3.8km，其中有约3.1km长的范围在水库库底开挖高程-2.15m附近地层为淤质粉细砂层，该层渗透系数为4×10-3cm/s，具中等透水性，与外侧水道、河涌连通。库盆开挖时在外江水位作用下，将引起渗透破坏。同时水库正常运用时，由于库盘采用土工膜隔离防渗措施，当水库处于低水位时，受外江高水位作用下，土工膜受膜下渗透压力作用，将可能出现鼓起等抗浮失稳现象。因此必须对该层进行防渗围封处理，隔截内外水联系通道。垂直防渗采用在距坝轴线上游17.8m处设2排Φ800连体水泥搅拌桩防渗墙，间距0.6m，桩端伸至②-4淤泥、淤泥质黏土层2m，防渗墙顶回填高塑性黏土，与坝身黏土形成封闭区。通过连体水泥搅拌桩形成防渗桩墙，利用水泥搅拌桩体整体性、水稳性及不透水性等特点，将渗透系数较大的淤泥质粉细砂层截断，使得渗径加长，起到防渗效果，降低库盆底板的扬压力。

3、库盆抗浮和保护措施

当土工膜下地下水水位由降雨、附近河道水位升高或库水渗漏造成短时间内抬升，使得非饱和土中气体受到挤压，或库内水位骤降造成膜下气压不能同步降低等情况发生时，可导致膜下形成封闭气场，可能造成土工膜气胀现象。应对以上情况，工程措施为采用库底厚度20cm的混凝土底板压重及水库四周各设一个集水井降水位，膜下布置的排水排气盲沟与集水井连接。外江常水位为1.0m，库地下水位为0.19m，混凝土底板底面高程为-2.15m，虽沿库周布置了一道连体搅拌桩防渗墙，墙底伸至淤泥质黏土层2m，但在外江水位作用下，库盆砼底板下水位将保持在0.19m左右，当库内水位变化时，有可能导致底板抗浮失稳，故采取在膜上设置20cm的混凝土板压重，必要时可通过集水井采用临时水泵将库周地下水位降低，可防止膜顶托或膜气胀现象。采取保护措施后预期可达到如下效果:①施工期间，通过施工区域降水使得地下水位与底板底高程接近，抗浮稳定;②水库正常运行期，要求库内水位不低于0.2m，泵站运行最低库水位为1.6m，库外正地下水位为0.19m，抗浮稳定;③库内检修工况，要求库内最低水位为0m;如需放空进行库底检修，可通过四座库周集水井采用临时水泵将库周地下水位降低至高程-2.15m;进行清淤工况也可通过集水井将库周地下水位降至与库内水位齐平，便于清淤作业。

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