李三尖水库围坝防渗技术方案的选择

浅谈李三尖水库围坝防渗技术方案的选择
[摘要] 禹城市李三尖水库建在废弃的老河道上，库区浅部地层主要为砂壤土、壤土、粉细砂。

其中砂壤土、壤土透水性和富水程度较弱，水平方向连续性较好，但下部的粉细砂土层，粘粒含量低，透水性和富水程度较强，分布面积较广。

不能满足防渗要求，需做防渗处理，通过技术方案比较最终选择深层搅拌桩截渗墙防渗，满足工程技术需要，节约了投资。

[关键词] 水库围坝防渗技术方案选择
李三尖水库位于禹城市西部、徒骇河以北的老苇河河道上，南起徒骇河，北至八沟里村，孙木匠、郝屯、于屯、庞桥以东，李三尖、王李、尉庄以西。

水库距禹城市区4km，行政区域属房寺镇。

李三尖水库于2008年3月开工，2008年6月一期筑坝工程完工；二期防渗、排渗工程，入库泵站及输变电工程，沉沙池、泄（引）水闸、供水洞和管理设施2009年12月完工。

水库主要功能是灌溉；其次，工业及居民生活用水。

水库控制流域面积为240平方公里；总库容1140万立方米；调节库容为1058万立方米，死库容110万立方米。

设计蓄水深9m，库底高程17.5m，正常蓄水位26.0米，最高蓄水位26.5米，最大坝高9.0米，水库面积1.21km2，总装机容量1100kw,灌溉面积22万亩，年供水量2497万立方，工程总投资14075万元。

李三尖水库工程位于黄河冲积平原，上部为全新纪（q4）砂壤土、壤土、粉细砂、粉质粘土，地层分布不均，厚度不一，颜色多为棕
黄—浅灰—褐黄色，层位变化较大。

在大地构造单元上属华北地台辽冀台向斜，上覆第四系全新统冲积层。

根据勘探资料，库区浅部地层主要为砂壤土、壤土、粉细砂。

其中砂壤土、壤土透水性和富水程度较弱，水平方向连续性较好，但下部的粉细砂土层，粘粒含量低，透水性和富水程度较强，分布面积较广。

围坝坝基防渗设计：
（1）坝基渗透性质
根据地质勘察报告，该区坝基土层的渗透性质如下
水库区各土层渗透系数建议值
层号岩性渗透系数（cm/s）渗透系数（m/d）
①-1 素填土 1.00e-04 0.086
①-2粉砂 1.44e-03 1.24
①-3壤土 4.62e-04 0.40
①-4壤土5.06e-04 0.44
①砂壤土 1.25e-040.11
②粉细砂 2.06e-03 1.78
③-1砂壤土 1.30e-04（经验值） 0.11
③-2 粉砂2.0e-031.73
③壤土9.67e-050.084
④粉质粘土1.97e-060.002
备注该值主要依据室内试验结果，并结合当地经验
（2）天然状态渗流计算
根据坝段地形特点、坝体结构、坝基地质情况等资料，选取桩号2+500、4+900、6+696三个断面为计算断面进行渗流分析计算。

渗流计算水位组合为库内水位26.5m，库外水位为22.0m。

透水地基上均质土坝渗流计算公式：
式中：k、k0为坝体、坝基渗透系数；
h1、h2为上、下游水深；
m1、m2为上、下游坝坡边坡系数，分别为3、3；
l为上游水面与上游坝坡交界点至下游坝脚的水平距离；
t为地基深度，取t＝18m。

坝体采用砂壤土和壤土填筑，渗流系数为0.09577m/d，经计算，库区坝体渗漏量为0.0368m3/d/m，坝体总的渗漏量为：
0.0368×6696×365=8.99万m3
经计算，桩号0+000～2+500坝基单宽渗漏量为1.03880m3/d/m，该段渗漏量为： 1.03880×2500×365=94.8万m3
桩号2+500～4+900、桩号4+900～6+696段渗漏量分别为106.4万m3、63.1万m3。

库区全坝段年渗漏量约273.3万m3，占库区总库容的25.2%。

由此可见，库区渗漏不满足要求，需作防渗处理。

（3）防渗方案选择
方案一：水平防渗
该方案采用复合土工膜作为防渗材料，从上游坝脚沿清基高程向
库内水平防渗40m，防渗总面积24.8万m2。

水平防渗土工膜与围坝防渗土工膜焊接。

复合土工膜为两布一膜，膜厚0.4mm，土工布200g/m2，水平土工膜上覆1.0m土料压实。

方案二：水平防渗+垂直防渗
该方案采用复合土工膜作为防渗材料，从上游坝脚向库内水平防渗10m再做平均深9.5m的垂直铺塑。

水平防渗面积6.42万m3，垂直防渗面积6.1万m3，防渗总面积12.52万m2。

水平防渗土工膜与围坝防渗土工膜及垂直防渗土工膜焊接。

复合土工膜为两布一膜，膜厚0.4mm，土工布200g/m2，水平土工膜上覆1.0m土料压实。

方案三：深层搅拌桩截渗墙防渗
深层搅拌桩截渗墙防渗是利用水泥作为固化剂，运用多头小直径深层搅拌桩把水泥喷入土体，使多个圆形互相套接形成水泥土墙，达到截渗目的。

强度大于0.3mpa，渗透破坏比降大于200。

具有以下特点：①形成的水泥土墙体厚度均匀连续，接头少，墙体弹模低，适应变形能力强，工程效果好。

②施工时不需要开槽，因此可避免其它截渗方法因开槽出现的塌孔、土层中有孔洞无法夯实等问题。

③在施工中不破坏堤坝，增加了堤坝的强度。

④该技术施工工艺简单，使用人力较少，施工工效高，可缩短建设工期，工程造价较低。

⑤适用土层范围较广，粘土、砂土、粉质粘土，含砾直径小于0.05m 的砂砾层、淤泥，甚至有土体架空或空洞也可施工。

该截渗方案现已广泛应用，截渗效果良好。

该方案截渗墙位于高程21.5m平台处，截渗墙厚度0.2m，平均深
度13.5m，防渗面积8.7万m2，可节省平台处及平台以下坡面复合土工膜防渗面积13.39万m2。

方案四：混凝土防渗墙
该方案是利用专门的造槽机械设备营造槽孔，并在槽孔内注满泥浆，然后用导管在注满泥浆的槽孔内浇筑混凝土并置换出泥浆，筑成墙体。

混凝土墙厚度0.2m，平均深度9.5m，防渗面积6.1万m2。

各方案比较如下：
方案一：
水平防渗：投资396.8万元，优点1.施工速度快；2.造价较低。

缺点1.防渗效果差；2.库区地下水位较高，施工困难。

方案二：
水平防渗+垂直防渗：投资377.2万元，优点1.施工速度快；2.施工经验丰富；3.造价低。

缺点1.目前垂直铺塑的施工工艺易形成渗水通道，防渗效果较差；2.库区地下水位较高，施工困难。

方案三：
深层搅拌桩截渗墙：投资850.86万元，优点1.施工不需开槽，直接搅拌成桩，施工速度快，工效高，耐久性好，强度高；2.施工工艺简单；3.适用范围广，防渗效果。

缺点造价较高。

方案四：
混凝土防渗墙投资1044万元，优点1.施工工艺较为成熟，施工质量易于控制；2.成墙完整连续，防渗效果好。

缺点施工速度慢，施工工期长，造价高。

通过比较方案一、二具有工程造价低，施工工艺简单等优点，但防渗效果较差；方案三、四虽截渗效果较好，但投资较大。

由于库区地下水位较高，方案一、二施工难度大，经综合考虑，选择采用方案三深层搅拌桩截渗墙防渗方案。