淄博市新城水库扩建工程防渗方案设计探讨

科学技术创新2019.23
1工程概况
新城水库位于山东省淄博市桓台县境内，扩建前水库是一
座中型平原水库，总库容1006万m 3,最高水位19.0m ，死水位
13.0m ；扩建前为淄博市引黄供水工程的调节水库。

水库扩建后总占地面积4859亩，总库容2144万m 3，调蓄库容1857万m 3；设计最高蓄水位21.0m ，坝顶高程23.00m ，防浪墙顶高程24.00m ，最大坝高10.50m 。

水库作为南水北调东线一期工程淄
博续建配套工程，
可调蓄长江水。

水库扩建后围坝坝轴线总长2.653km ，围坝坝轴线总长
6.481km ；水库围坝为粘土与壤土结合的分区坝，
围坝上、下游坡比均1:2.5，原有围坝加高采用沿原有坝体上游1:2.5坝坡向上增加坝高1.6m 至高程22.60m ，原围坝加高2.0m ，坝顶宽度保持8.0m ，下游坝坡坡比保持1:2.5不变。

水库由围坝、隔坝、放水洞、泄水洞、泵站等组成。

在原库南侧扩建，将原南围坝作为隔坝，并设连通洞。

坝上游为预制砼板护坡并铺设复合土工膜进行防渗，库底采用复合土工膜防渗。

2水库防渗方案的设计2.1水库防渗处理的必要性依据本工程的地质勘察报告1层粘土：由于裂隙发育，渗透性不均一，渗透系数范围值0.26～7.23m/d ，建议值为3.00m/d ，具中等透水性；
2层黄土状壤土：该土发育细小虫孔，
双环渗水试验开始时渗漏水流形成小漩涡，说明虫孔的贯通性较强，
渗透系数范围值0.422～9.85m/d ，建议值为6.18m/d ，具中等透水性；
3层壤土：渗透系数范围值0.026～8.01m/d ，建议值为4.08m/d ，具中等透水性；
3-1层粉质壤土：该层土粉粒含量较高，渗透系数范围值0.026～6.25m/d ，建议值为2.24m/d ，具中等透水性；
3层砂壤土的渗透系数建议值为6.00m/d ，具中等透水性；夹层中砂建议值为16.00m/d ，具强透水性；
4层砂壤土：渗透系数范围值0.043～2.76m/d ，建议值2.00m/d ，具中等透水性；
5层壤土：该层土局部部位发育虫孔及裂隙，
含少量姜石，或夹细砂透镜体，渗透性不均一，渗透系数范围值0.011～2.63m/d ，建议值为0.231m/d ，具中等透水性。

根据水文地质实验成果综合分析，在勘探深度内，坝基下伏
地层均具有中等透水性，未见相对不透水层，
诸透水层间水力联系密切，透水性差别较小。

各层土渗透系数参数详见表1。

表1新城水库改扩建工程坝基土的渗透系数一览表
综上所述，在勘探深度内，坝基下伏地层均具有中等透水
性，未见相对不透水层，诸透水层间水力联系密切，
透水性差别较小。

经渗流计算，天然状态下的新建水库侧坝基坝体渗漏量在不考虑库底垂直渗漏的情况下为533.3万m 3，占总库的25%，坝
后出逸坡降大于裂隙粘土允许值，
因此，进行防渗及防渗透变形处理是必要的。

2.2扩建水库防渗方案拟定新城水库属于平原水库，目前平原水库的防渗技术较多，通常分悬挂式垂直防渗和水平防渗两种，具体的防渗方案常用的
有水平铺设土工膜、垂直铺塑、混凝土防渗墙、
水泥搅拌桩及高压喷射灌浆等。

根据不同水库的地质条件、
蓄水深度、工程造价等因素，选择不同的防渗措施。

如选择不当，不但会增加投资，还会破坏土体原有结构，形成渗漏通道，
危及坝体安全。

新城水库扩建防渗方案选择悬挂式垂直防渗和水平防渗两种形式进行比较。

由库区土料试验资料知，粘土、
壤土自然状态的渗透系数分别为3.47×10-4cm/s 、2.67×10-4cm/s ，无相对不透水层，需采取防渗措施。

垂直防渗选工程上应用效果较好适合本工程的塑性混凝土防渗墙，经过计算采用墙厚0.3m ，墙深度至第五层深度为29m ，总投资4338万元。

水平防渗选用全库底水平铺复合土工膜（200g/m 2布／0.5mm 膜／200g/m 2长丝布）、上覆土厚度0.9m 、下设排气盲沟，总投资2942万元。

渗透系数 （K ） 层 号
岩 性
m/d
cm/s 渗透性等级
①层 粘 土 3.00 3.47×10-3
中等透水 ②层 黄土状壤土 6.18 7.15×10-3 中等透水 ③层 壤 土 4.08 4.72×10-3 中等透水 ③-1层 粉质壤土 2.24 2.59×10-3 中等透水 ③-2层 砂 壤 土 6.00 6.94×10-3 中等透水 ③-3层 中 砂 16.0 1.85×10-2 强透水 ④层 砂 壤 土 2.00 2.31×10-3 中等透水 ⑤层 壤 土
0.231
2.67×10-4
中等透水
淄博市新城水库扩建工程防渗方案设计探讨
吴秀英张昕
（山东省水利勘测设计院，
山东济南250013）作者简介:吴秀英（1972-），女，高级工程师，研究方向：
水利工程设计。

摘要:新城水库作为南水北调东线一期工程淄博续建配套工程调蓄长江水，
扩建工程防渗方案选取悬挂式垂直防渗和水平防渗两种方案进行比选，选取了易于施工且防渗效果较好的全库底铺复合土工膜防渗，
防渗效果良好。

关键词:淄博;新城水库;防渗中图分类号:TV223.4文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2019)23-0090-0290--
2019.23科学技术创新
两种防渗措施技术上都可行，现有水库防渗措施为全库底铺设
单膜，水库运行效果良好，通过经济技术综合考虑，
新城水库扩容水库防渗措施采用库盘铺膜及坝体复合土工膜防渗相结合的防渗方案。

取土筑坝时，
采用①层和②层分层开采方式，整个库底均匀取土填筑坝体，剩余土料均匀铺于库底，
混合碾压密实，再进行库底防渗膜铺设。

2.3水库新建库区防渗设计2.
3.1防渗设计
扩建水库的坝基及库底防渗采用全库底铺设防渗膜方案。

a.库底防渗设计
施工工艺：库底取土筑坝后，再挖深0.9m ，整平、碾压，
压实度不小于0.92，碾压影响深度不小于0.3m ；铺设复合土工膜；
回填开挖出的土，膜上覆土0.9m 厚，回填完毕在顶层碾压一遍，
一定注意保护复合土工膜，以免扎破。

接缝采用焊接。

为了坝体稳定和排除非饱和土内的气体，取土区距内坝脚50m 开始，1：10坡至库底9.5m 高程；在50m 平台的中间设砂带与塑料排气管结合的排气沟，东、西、南、北坝段上各设顺坝坡至防浪墙的排气沟。

图1扩建水库库底防渗图b.坝体防渗设计由地质报告知，筑坝土料天然状态的渗透系数较大，但击实试验后的坝料渗透系数满足均质坝的填筑要求，考虑到坝料的不均匀性、施工过程中的不可预见因素对坝体质量的影响，从降低渗漏量、保证坝体安全的角度出发，上游坝坡仍采用铺设复合土工膜的防渗措施。

c.材料上游坝坡、库底防渗复合土工膜规格：
两布一膜（长丝布），200g/m 2/0.5mm/200g/m 2。

2.3.2防渗后新建库区渗流计算成果a.渗流计算全库底铺设防渗膜、上游坝坡铺设复合土工膜防渗后，理论上渗漏量很小。

但是，由于膜本身的渗透性及缺陷渗漏量，
运行中，仍然存在渗漏量。

库底全铺塑方案渗漏量分为土工膜渗漏和缺陷渗漏两部分。

土工膜的渗漏量按达西定律计算。

施工缺陷出现的偶然性
较大，且不易发现，Giroud 根据国外六项工程统计分析得出，
施工中产生的缺陷，约4000m 2
出现一个。

接缝不实形成的缺陷，
尺寸的等效孔径一般为1～3mm ；偶然因素产生的缺陷，
尺寸的等效孔径一般为10mm 。

缺陷渗漏量较大，设计中应考虑。

缺陷渗
漏量按《土工合成材料工程应用手册》
（中国建筑工业出版社）的公式计算。

式中：Q-土工膜缺陷引起单土工膜防渗层的缺陷渗漏量（m 3
/s ）；
A-土工膜缺陷孔的面积总和（m 2）；
g-重力加速度（m/s 2）；
Hw-土工膜上下水头差（m ）；
μ-流量系数，
一般μ=0.60-0.70。

对于库底全部铺塑方案土工膜渗漏量和水平铺塑缺陷渗漏量的计算，PE 土工膜上水位选用水库调节计算逐月月末水位，
求出逐月渗漏量，进而求出年渗漏量。

经计算，年缺陷渗漏量31万m 3，年土工膜渗漏量3.8万m 3，年渗漏总量34.8万m 3。

按渗透系数计算的渗流量：复核土工膜的防渗性能参数取5×10-10cm/s ，采用加拿大geo-studio 的seep/w 渗流计算模块，计算全年渗流量为133.3万m 3。

b.渗透变形分析
根据设计坝型、断面尺寸、坝坡复合土工膜防渗、
全库底防渗进行渗透变形计算，各种工况坝体出逸坡降、
坝脚出逸比降、截渗沟出逸坡降均小于土料允许出逸坡降，满足规范要求。

计算截渗沟上游坡的垂直出逸坡降为0.02，沟底座落在裂隙粘土
层。

工程实践中发现，由于裂隙粘土存在裂隙，
裂隙的张开宽度远大于其充填物粉砂及砂壤土颗粒粒径，
因此裂隙粘土分布区裂隙中的松散细颗粒在库水压力作用下，较容易被地下水带走，有可能产生管涌破坏，因此，截渗沟必须进行护砌，且设反滤层。

设计采用预制混凝土板0.10ｍｍ厚，下铺0.1m 碎石垫层（粒径5~20mm ）、300g/m 2的长丝土工布一层。

3结论
2014年12月30日，工程顺利通过下闸蓄水验收。

下闸蓄水运行以来，已经正常运行5年。

配套工程自建成后，
为淄博市工业和城市供水提供了水源保证，
缓解了淄博地区水资源短缺状况，发挥了较大的经济、社会及生态效益。

截至目前，
截至目前，已利用南水北调配套工程调引长江水2743万m 3、黄河水68665万m 3，工程运行状况良好，工程经济效益初步显现。

渠水清澈、绿树成荫，碧波荡漾、芳草如画，工程建设极大地改善了周边环
境，工程社会效益、生态效益日益彰显。

参考文献
[1]李传奇,李超超,王帅等.平原水库土工膜防渗特性分析[J].长
江科学院院报,2016,(4):135-139.[2]张文华.全库盆土工膜防渗水库的基础处理设计与探讨[J].水
利规划与设计;2016,(9):98-101.[3]赵坤,赵铁斌,李旺林等.大屯水库土工膜气胀变形影响因素分析[J].人民黄河
,2017,(8):117-119.
Q m =91--。