XX水库库区防渗处理设计方案证—实施方案
摘针瀑河水库渗漏严重问题保证坝渗流稳定减渗漏量通分析库区质资料推荐采土工膜水防渗处理方案根库区天然铺盖等厚度图分析必渗流计算确定库区土工膜水防渗范围该方案基解决坝存问题保证坝安全
关键词渗流稳定渗漏量防渗处理土工膜中图分类号：TV2234文献标识码：B
1工程概况
瀑河水库位海河流域清河水系瀑河中游坝址座落河北省保定市徐水县解村村北05km处距徐水县城25km水库控制流域面积263km2
瀑河水库总库容0975亿m3洪水标准100年遇洪水设计2000年遇洪水校核座防洪兼顾灌溉中型水利枢纽工程
2工程存问题
长期坝基渗漏严重致工程正常发挥应效益坝次出现涌面积沼泽化现象坝存渗透破坏危险年运观测表明：水库蓄水时坝游水库水位增高变化明显说明坝基渗透强烈1973年10月蓄水库水位达394m1974年3月库水位已降36m总渗漏量1300万m3库水位高38m时库水渗漏明显加剧水库实际运程中发生次涌破坏1960年6月库水位达40m时水库游3～4km处户木南城村带出现严重沼泽化坝发生涌河滩出现涌泉井水外流户木村局部住房面渗水
1963年8月8日库水位达4518m时桩号1+050处坝反滤沟出现涌13处出带泥沙浑水
1977年8月27日时库水位4038m桩号0+406坝反滤沟沟头距坝轴线5875m高程3383m位置发生涌保坝安全采取放水降低库水位措施集中渗流减少月
9月25日库水位4005m述位置次出现涌1978年1979年渡汛安全滤料涌部位进行时处理反滤沟改盲沟1979年8月20日～12月10日4月库水位保持4013～4040m间坝未发生涌现象坝水位明显升高游库水位步变化水位高达3856m
3水库渗漏发生涌原分析
31质条件
根工程质资料桩号0＋100～0＋380段河床砂卵石部卵砾石层连通部卵砾石层仅厚度分布库区部坝基库外广范围形成库外连通形成良渗漏通道
桩号2＋080～3＋220段表层黄土状壤土中夹粗砂层层厚4～6m埋深3～11m顶板高程32～395m河漫滩砂卵石层相通库外连通枯水年该砂层水库水位升时该段成水集中渗漏段
桩号4＋200～5＋700段砂卵石层埋深2～10m顶板高程34．6～44m河漫滩卵砾石层相通库外连通该层厚度桩号4+200段前深层卵砾石层层库水位旦升里成集中渗漏带渗漏量桩号2+080～3+220段渗漏量
范村村北表6～7m广泛分布粗砂层透镜体回水淹没易形成水渗漏1985年勘探时桩号0+500～0+800段发现埋深80m厚08m透水砂带走高程分析砂带坝前延伸坝外副坝坝涌该透水砂带关
水库水防渗重点应放库区游段现代河床二级阶砂层出露埋深较段部位视天然铺盖分布厚度考虑防渗目限度减坝基渗漏量坝卵砾石层渗压水头
32渗漏涌原分析
通现象质条件分析知坝基渗漏基库区现代河床二级阶砂层出露部位渗入部深厚砂卵石层通深厚砂卵石层排泄库外存良渗流通道渗漏严重
钻探剖面知发生涌范围游高程335m左右夹薄层砂层呈条带状分布区域走该段坝轴线行分布宽度约70m厚度般02～07m砂层存坝涌形成基条件反滤沟砂层切割形成空面诱发涌外原涌发生时库水位分析砂层库区游二级阶夹砂层特某处阶坎壁出露砂层相连通库水位升高库水进入阶坎壁出露砂层形成渗流时渗透坡降增流速增强反滤沟空出逸点附形成较集中渗流砂层接触土层产生接触刷携带细颗粒出逸造成涌现象发生
4库区防渗处理方案较
通2000年2002年库库区进行勘资料天然铺盖等厚度图分析沟外坝前200m范围天然壤土铺盖较连续厚度达4～15m具弱～中等透水性通部分渗漏水量会级阶右侧二级阶河床部位面积土层较薄厚度足3m甚2m存局部砂层砂卵石层出露现象部位出露高程38m库水位38m坝基渗漏加剧原然部位距坝体较远卵石层连续性较厚度较渗透性强渗漏量相
坝坝基质勘探资料表明坝基质条件水文质条件十分复杂卵砾石层厚度分布范围广渗透性强基岩埋深836m河床宽度施工难度费高果达彻底解决渗漏问题保证坝基发生渗透破坏游发生沼泽化效果采深入基岩垂直防渗墙外果着堵排原采游加强防渗游排渗减压相结合防渗措施采水防渗方案
针瀑河水库层分布情况水库渗漏特点分水防渗垂直防渗方案进行分析较提出3设计方案进行选
41土工膜水防渗方案
根工程质资料分析水库坝附壤土覆盖层均厚度5～20m说坝前工铺盖副坝前天然铺盖较垂直入渗部位
库区原河道部位存条天然铺盖薄弱带河道二级阶部位砂层者砂卵石出露
垂直入渗部位造成渗漏原库区弱透水层较薄部位砂层出露部位采土工膜水防渗处理
土坝水防渗处理原堵排保证坝渗流稳定库区天然铺盖等厚度图明显出坝前壤土层厚度较垂直入渗量现代河床部位弱透水层薄局部砂层出露直接深层砂卵石层相通垂直入渗部位现代河床水防渗重点库区面积现代河床位置局部采砂坑范村旧址坑圈井窖导致局部渗漏通道进行封堵处理坝坝部分副坝发生涌位置需增加坝体排水
根计算成果分析砂卵石层渗透系数层壤土渗透系数相差100倍时库区渗漏量层壤土厚度渗透系数直接关系壤土渗透系数10×104cms层壤土厚度较时砂卵石层渗漏量幅度降低者层壤土厚度较渗透系数较时达10×106cms渗漏量会幅度降低渗流计算知壤土厚度达30m时渗透系数达10×105cms水位40m情况水库渗漏量028m3dm水位4659m时水库渗漏量192m3dm基满足防渗求土工膜渗透系数10×1014cms根达西定律知渗漏量渗透系数成正关系土工膜防渗满足防渗求
根质资料发现水库渗流稳定问题原应存渗流通道导致库区渗漏严重坝体游较单薄壤土层承受没消减游水头土体承受水力坡降土体允许出逸坡降发生涌等渗透破坏通游渗流通道进口采取防渗措施消减水头游土体承受水头减达解决坝渗流稳定目
根渗流计算分析库区天然铺盖厚度30m时渗漏加剧天然铺盖厚度30m时渗漏量相较水防渗处理范围天然铺盖厚度30m部位分布现代河床部位
42壤土水防渗方案
天然铺盖厚度30m部位先进行整壤土进行铺盖补强土工膜水防渗方案防渗体土工膜改壤土求作防渗铺盖壤土必须较渗透系数
施工程中采分层碾压控制干容量优含水量土料压实标准根土料击实仪进行击实试验决定
壤土均补强厚度20m求土料粘粒含量少20压实度低093
该方案库区外寻找料场运输库区防渗铺盖占部分库容
43垂直防渗方案
根质勘察资料知坝前天然铺盖厚度均具中等透水性范围垂直入渗较强烈库区河床游段壤土层较薄局部卵砾石层出露坝基卵砾石层厚度较分布连续广泛河床卵石层相通导致库水垂直入渗通卵砾石层库外排泄造成坝基渗漏严重局部段卵砾石层部土层直接接触卵砾石层粗粒含量较高缺少砂粒填充透水性强高水头作易产生层间接触刷潜蚀作会影响坝基渗透稳定解决坝基严重渗漏坝基渗透稳定深厚砂卵石基采混凝土防渗墙防渗行效措施
混凝土防渗墙布置坝轴线游坝脚位置防渗墙顶端埋入坝脚端求穿透深层砂卵石层入相透水层坝基粘性土砂性土碎石土坚硬岩层结构中砂卵石层分布较连续粘土层渗透系数较作相隔水层减少工程量施工难度粘土层较厚部位防渗墙端入粘土层20m粘土层较薄部位求防渗墙嵌入基岩防渗墙均深度62m墙体厚度08m混凝土强度C10
44方案较
较分析知：①垂直防渗方案防渗效果防渗墙深度坝线长防渗墙总面积达32万m2施工难度工期长达4年工程总投资高达46371万元②壤土水防渗方案施工较易防渗处理效果土工膜水防渗方案总投资13998万元土工膜水防渗方案施工粘壤土库区库外较远方运土库容定减施工时严格控制碾压质量施工求严格③土工膜水防渗方案施工容易防渗效果壤土防渗方案总投资598399万元3方案中施工条件优越施工方法简单土工膜埋存老化导致防渗失效耐久性较
通综合分析较采土工膜水防渗补强方案
5土工膜水防渗方案设计
51天然铺盖渗透稳定分析
库区低点高程335m校核洪水位4683m黄土状壤土层承受水头1333m根碾压式土石坝设计规范（SL2742001）规定斜墙容许渗透梯度5心墙容许渗透梯度4实际防渗体容许渗透梯度视土性质异轻壤土3～4壤土4～6粘土6～8通常控制防渗体容许梯度5～6渗透稳定考虑库区较低部位天然铺盖30m部位需做防渗处理保证防渗层渗透稳定
52库区处理前渗漏量分析
确定土工膜防渗范围时需投资防渗效果两方面考虑处理范围达预期防渗效果处理范围会投资量
天然铺盖厚度2m区域铺设土工膜防渗正常蓄水位情况总渗漏量达1046万m3d显然渗漏量太防渗效果明显天然铺盖厚度30m区域铺设土工膜防渗需土工膜面积20757万m2渗流量205万m3d铺设土工膜范围扩天然铺盖厚度40m区域时渗流量171m3d铺设土工膜面积增3279万m2
正常蓄水位410m情况库区铺设土工膜防渗渗漏量达37万m3d考虑水库达410m情况较少持续时间短库水位数情况维持40m库水位400m390m时渗漏量分174万m3d7438m3d库水位低390m渗漏量更库区铺设土工膜防渗处理满足蓄水运求推荐处理范围：高程40m天然铺盖厚度30m区域局部水头较高部位适扩天然铺盖厚度30～40m区域
53土工膜设计
531材料选择
选聚乙烯（PE）膜土工膜厚度选取05mm
选材料物理力学性指标应符合列求：密度应低900kgm3破坏拉应力应低12MPa断裂伸长率应低300弹性模量（E）5℃应低70MPa抗冻性（脆性温度）应低60℃
联接强度应母材强度撕裂强度应等40Nmm抗渗强度应105MPa水压48h渗水渗透系数应1011cms
时根环境保护求土工膜应满足饮水工程卫生性求材料均符合国家现行关环保标准规定
532结构设计
土工膜防渗结构设计包括膜保护层支持层土工膜防渗层
膜保护层作减缓土工膜老化防御水流波浪土工膜刷蓄破坏冰冻损害作压重抵抗膜水气压力浮起等材料原壤土压实样检查膜直接接触壤土中尖锐材料考虑水深流速日晒冰冻等素选定膜保护层厚度60cm水面部位考虑波浪刷局部加厚100cm
膜支持层基土整场铺设土工膜根库区质资料膜黄土状壤土没尖锐石子等物直接铺设土工膜时注意检查局部尖锐材料刺破土工膜砂卵石出漏部位砂卵石部铺设10cm厚壤土铺设土工膜
根库区防渗特点采埋压式PE土工膜防渗根土工膜膜保护层间摩擦系数计算控制边坡系数5
533联接设计
土工膜联接坏直接影响防渗效果土工膜周边相透水天然铺盖紧密联接形成封闭透水结构体周边设锚固槽槽深度膜50cm槽底宽50cm土工膜锚固槽膜膜间搭接宽度应满足焊接工艺求取10cm
通瀑河水库险加固工程初步设计提出土工膜水防渗设计方案通证分析该方案科学合理行
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XX水库库区防渗处理设计方案证—实施方案
摘针瀑河水库渗漏严重问题保证坝渗流稳定减渗漏量通分析库区质资料推荐采土工膜水防渗处理方案根库区天然铺盖等厚度图分析必渗流计算确定库区土工膜水防渗范围该方案基解决坝存问题保证坝安全
关键词渗流稳定渗漏量防渗处理土工膜中图分类号：TV2234文献标识码：B
1工程概况
瀑河水库位海河流域清河水系瀑河中游坝址座落河北省保定市徐水县解村村北05km处距徐水县城25km水库控制流域面积263km2
瀑河水库总库容0975亿m3洪水标准100年遇洪水设计2000年遇洪水校核座防洪兼顾灌溉中型水利枢纽工程
2工程存问题
长期坝基渗漏严重致工程正常发挥应效益坝次出现涌面积沼泽化现象坝存渗透破坏危险年运观测表明：水库蓄水时坝游水库水位增高变化明显说明坝基渗透强烈1973年10月蓄水库水位达394m1974年3月库水位已降36m总渗漏量1300万m3库水位高38m时库水渗漏明显加剧水库实际运程中发生次涌破坏1960年6月库水位达40m时水库游3～4km处户木南城村带出现严重沼泽化坝发生涌河滩出现涌泉井水外流户木村局部住房面渗水
1963年8月8日库水位达4518m时桩号1+050处坝反滤沟出现涌13处出带泥沙浑水
1977年8月27日时库水位4038m桩号0+406坝反滤沟沟头距坝轴线5875m高程3383m位置发生涌保坝安全采取放水降低库水位措施集中渗流减少月
9月25日库水位4005m述位置次出现涌1978年1979年渡汛安全滤料涌部位进行时处理反滤沟改盲沟1979年8月20日～12月10日4月库水位保持4013～4040m间坝未发生涌现象坝水位明显升高游库水位步变化水位高达3856m
3水库渗漏发生涌原分析
31质条件
根工程质资料桩号0＋100～0＋380段河床砂卵石部卵砾石层连通部卵砾石层仅厚度分布库区部坝基库外广范围形成库外连通形成良渗漏通道
桩号2＋080～3＋220段表层黄土状壤土中夹粗砂层层厚4～6m埋深3～11m顶板高程32～395m河漫滩砂卵石层相通库外连通枯水年该砂层水库水位升时该段成水集中渗漏段
桩号4＋200～5＋700段砂卵石层埋深2～10m顶板高程34．6～44m河漫滩卵砾石层相通库外连通该层厚度桩号4+200段前深层卵砾石层层库水位旦升里成集中渗漏带渗漏量桩号2+080～3+220段渗漏量
范村村北表6～7m广泛分布粗砂层透镜体回水淹没易形成水渗漏1985年勘探时桩号0+500～0+800段发现埋深80m厚08m透水砂带走高程分析砂带坝前延伸坝外副坝坝涌该透水砂带关
水库水防渗重点应放库区游段现代河床二级阶砂层出露埋深较段部位视天然铺盖分布厚度考虑防渗目限度减坝基渗漏量坝卵砾石层渗压水头
32渗漏涌原分析
通现象质条件分析知坝基渗漏基库区现代河床二级阶砂层出露部位渗入部深厚砂卵石层通深厚砂卵石层排泄库外存良渗流通道渗漏严重
钻探剖面知发生涌范围游高程335m左右夹薄层砂层呈条带状分布区域走该段坝轴线行分布宽度约70m厚度般02～07m砂层存坝涌形成基条件反滤沟砂层切割形成空面诱发涌外原涌发生时库水位分析砂层库区游二级阶夹砂层特某处阶坎壁出露砂层相连通库水位升高库水进入阶坎壁出露砂层形成渗流时渗透坡降增流速增强反滤沟空出逸点附形成较集中渗流砂层接触土层产生接触刷携带细颗粒出逸造成涌现象发生
4库区防渗处理方案较
通2000年2002年库库区进行勘资料天然铺盖等厚度图分析沟外坝前200m范围天然壤土铺盖较连续厚度达4～15m具弱～中等透水性通部分渗漏水量会级阶右侧二级阶河床部位面积土层较薄厚度足3m甚2m存局部砂层砂卵石层出露现象部位出露高程38m库水位38m坝基渗漏加剧原然部位距坝体较远卵石层连续性较厚度较渗透性强渗漏量相
坝坝基质勘探资料表明坝基质条件水文质条件十分复杂卵砾石层厚度分布范围广渗透性强基岩埋深836m河床宽度施工难度费高果达彻底解决渗漏问题保证坝基发生渗透破坏游发生沼泽化效果采深入基岩垂直防渗墙外果着堵排原采游加强防渗游排渗减压相结合防渗措施采水防渗方案
针瀑河水库层分布情况水库渗漏特点分水防渗垂直防渗方案进行分析较提出3设计方案进行选
41土工膜水防渗方案
根工程质资料分析水库坝附壤土覆盖层均厚度5～20m说坝前工铺盖副坝前天然铺盖较垂直入渗部位
库区原河道部位存条天然铺盖薄弱带河道二级阶部位砂层者砂卵石出露
垂直入渗部位造成渗漏原库区弱透水层较薄部位砂层出露部位采土工膜水防渗处理
土坝水防渗处理原堵排保证坝渗流稳定库区天然铺盖等厚度图明显出坝前壤土层厚度较垂直入渗量现代河床部位弱透水层薄局部砂层出露直接深层砂卵石层相通垂直入渗部位现代河床水防渗重点库区面积现代河床位置局部采砂坑范村旧址坑圈井窖导致局部渗漏通道进行封堵处理坝坝部分副坝发生涌位置需增加坝体排水
根计算成果分析砂卵石层渗透系数层壤土渗透系数相差100倍时库区渗漏量层壤土厚度渗透系数直接关系壤土渗透系数10×104cms层壤土厚度较时砂卵石层渗漏量幅度降低者层壤土厚度较渗透系数较时达10×106cms渗漏量会幅度降低渗流计算知壤土厚度达30m时渗透系数达10×105cms水位40m情况水库渗漏量028m3dm水位4659m时水库渗漏量192m3dm基满足防渗求土工膜渗透系数10×1014cms根达西定律知渗漏量渗透系数成正关系土工膜防渗满足防渗求
根质资料发现水库渗流稳定问题原应存渗流通道导致库区渗漏严重坝体游较单薄壤土层承受没消减游水头土体承受水力坡降土体允许出逸坡降发生涌等渗透破坏通游渗流通道进口采取防渗措施消减水头游土体承受水头减达解决坝渗流稳定目
根渗流计算分析库区天然铺盖厚度30m时渗漏加剧天然铺盖厚度30m时渗漏量相较水防渗处理范围天然铺盖厚度30m部位分布现代河床部位
42壤土水防渗方案
天然铺盖厚度30m部位先进行整壤土进行铺盖补强土工膜水防渗方案防渗体土工膜改壤土求作防渗铺盖壤土必须较渗透系数
施工程中采分层碾压控制干容量优含水量土料压实标准根土料击实仪进行击实试验决定
壤土均补强厚度20m求土料粘粒含量少20压实度低093
该方案库区外寻找料场运输库区防渗铺盖占部分库容
43垂直防渗方案
根质勘察资料知坝前天然铺盖厚度均具中等透水性范围垂直入渗较强烈库区河床游段壤土层较薄局部卵砾石层出露坝基卵砾石层厚度较分布连续广泛河床卵石层相通导致库水垂直入渗通卵砾石层库外排泄造成坝基渗漏严重局部段卵砾石层部土层直接接触卵砾石层粗粒含量较高缺少砂粒填充透水性强高水头作易产生层间接触刷潜蚀作会影响坝基渗透稳定解决坝基严重渗漏坝基渗透稳定深厚砂卵石基采混凝土防渗墙防渗行效措施
混凝土防渗墙布置坝轴线游坝脚位置防渗墙顶端埋入坝脚端求穿透深层砂卵石层入相透水层坝基粘性土砂性土碎石土坚硬岩层结构中砂卵石层分布较连续粘土层渗透系数较作相隔水层减少工程量施工难度粘土层较厚部位防渗墙端入粘土层20m粘土层较薄部位求防渗墙嵌入基岩防渗墙均深度62m墙体厚度08m混凝土强度C10
44方案较
较分析知：①垂直防渗方案防渗效果防渗墙深度坝线长防渗墙总面积达32万m2施工难度工期长达4年工程总投资高达46371万元②壤土水防渗方案施工较易防渗处理效果土工膜水防渗方案总投资13998万元土工膜水防渗方案施工粘壤土库区库外较远方运土库容定减施工时严格控制碾压质量施工求严格③土工膜水防渗方案施工容易防渗效果壤土防渗方案总投资598399万元3方案中施工条件优越施工方法简单土工膜埋存老化导致防渗失效耐久性较
通综合分析较采土工膜水防渗补强方案
5土工膜水防渗方案设计
51天然铺盖渗透稳定分析
库区低点高程335m校核洪水位4683m黄土状壤土层承受水头1333m根碾压式土石坝设计规范（SL2742001）规定斜墙容许渗透梯度5心墙容许渗透梯度4实际防渗体容许渗透梯度视土性质异轻壤土3～4壤土4～6粘土6～8通常控制防渗体容许梯度5～6渗透稳定考虑库区较低部位天然铺盖30m部位需做防渗处理保证防渗层渗透稳定
52库区处理前渗漏量分析
确定土工膜防渗范围时需投资防渗效果两方面考虑处理范围达预期防渗效果处理范围会投资量
天然铺盖厚度2m区域铺设土工膜防渗正常蓄水位情况总渗漏量达1046万m3d显然渗漏量太防渗效果明显天然铺盖厚度30m区域铺设土工膜防渗需土工膜面积20757万m2渗流量205万m3d铺设土工膜范围扩天然铺盖厚度40m区域时渗流量171m3d铺设土工膜面积增3279万m2
正常蓄水位410m情况库区铺设土工膜防渗渗漏量达37万m3d考虑水库达410m情况较少持续时间短库水位数情况维持40m库水位400m390m时渗漏量分174万m3d7438m3d库水位低390m渗漏量更库区铺设土工膜防渗处理满足蓄水运求推荐处理范围：高程40m天然铺盖厚度30m区域局部水头较高部位适扩天然铺盖厚度30～40m区域
53土工膜设计
531材料选择
选聚乙烯（PE）膜土工膜厚度选取05mm
选材料物理力学性指标应符合列求：密度应低900kgm3破坏拉应力应低12MPa断裂伸长率应低300弹性模量（E）5℃应低70MPa抗冻性（脆性温度）应低60℃
联接强度应母材强度撕裂强度应等40Nmm抗渗强度应105MPa水压48h渗水渗透系数应1011cms
时根环境保护求土工膜应满足饮水工程卫生性求材料均符合国家现行关环保标准规定
532结构设计
土工膜防渗结构设计包括膜保护层支持层土工膜防渗层
膜保护层作减缓土工膜老化防御水流波浪土工膜刷蓄破坏冰冻损害作压重抵抗膜水气压力浮起等材料原壤土压实样检查膜直接接触壤土中尖锐材料考虑水深流速日晒冰冻等素选定膜保护层厚度60cm水面部位考虑波浪刷局部加厚100cm
膜支持层基土整场铺设土工膜根库区质资料膜黄土状壤土没尖锐石子等物直接铺设土工膜时注意检查局部尖锐材料刺破土工膜砂卵石出漏部位砂卵石部铺设10cm厚壤土铺设土工膜
根库区防渗特点采埋压式PE土工膜防渗根土工膜膜保护层间摩擦系数计算控制边坡系数5
533联接设计
土工膜联接坏直接影响防渗效果土工膜周边相透水天然铺盖紧密联接形成封闭透水结构体周边设锚固槽槽深度膜50cm槽底宽50cm土工膜锚固槽膜膜间搭接宽度应满足焊接工艺求取10cm
通瀑河水库险加固工程初步设计提出土工膜水防渗设计方案通证分析该方案科学合理行
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