摘要：系统介绍了武威市某人工湖的防渗设计方案，由于该人工湖面积达到35.4万m2，要形成大规模的水面，需要选择一种防渗效果好、投资低的防渗处理工艺。本文设计采用复合土工膜防渗措施。由于复合土工膜铺设面积大，地下水埋藏又较浅，人工湖蓄水前后及水位变化时对土工膜的顶托破坏必须考虑。设计通过排水排气盲沟、逆止阀、覆土压重组合措施解决大面积土工膜铺设产生的气胀问题。该方法可为今后同类工程实施提供技术指导。
关键词：人工湖；复合土工膜；高地下水位；防渗
1 工程简介
某人工湖位于杨家坝河和海藏河入汇口处，蓄水面积共计51.2万m2，为了减少工程开挖土方量，规划为高、低两级湿地水面，其中靠上游侧湿地设计水面高程1495.0m，水面面积约35.4万m2（530亩），设计最大水深2.0m；下游侧湿地水面高程1492.8m，水面面积15.1万m2（227亩），设计最大水深2.0m。
根据《岩土工程详细勘察报告》，湖区主要以中等透水性的粗粒土为主。根据湖区5个20m深孔资料显示，下部砂卵（砾）石层中也无连续隔水层分布。预测湖区产生的渗漏量较大，蓄水区周边可能产生的浸没影响范围较大。根据地质勘察成果，湿地区域地下水位为1490.0～1495.0m，其中上游湿地区域地下水位为1493.0～1495.8m，下游湿地区域地下水位为1490.0～1494.0m。由此可以看出，上游湿地设计湖面高程大部分高于地下水位，若不采取防渗，湿地的渗漏量较大。
为了节约水资源，保持设计高度的水面景观，需进行防渗；下游侧蓄水区底高程较低，蓄水区地下水出溢，存在地下水与蓄水相互补给情况，同时考虑本区域面积较小，旨在恢复湿地功能，因此该区域不进行工程防渗。
根据武威地区的蒸发观测资料分析，多年平均降水量为158.4mm，蒸发量为2021.0mm，干旱指数为12.76，属于温带干旱气候区。与此同时，如何形成大面积的人工湖，水源问题是关键，其中如何减少人工湖的渗漏成为重中之重。
2 防渗方案设计比选
本工程针对黏土铺盖防渗，复合膨润土防水毡，聚乙烯防渗膜防渗等几种常用措施进行比较。
（1）方案一：黏土铺盖防渗
黏土层防渗需要采用一定厚度的黏土，对黏土进行分层碾压，碾压后渗透系数<10-5cm/s。其优点是若当地具有合适资源，方便就地取材，施工简单，建设费用较低，可以保持一定的渗透水量。此外，黏土在一定条件下对污染物具有截污和净化能力，有利于维持水质和原有的生态环境。但是黏土并非随处可得，若长距离运输会额外增加成本，且采用黏土防渗，渗透系数相对较高。
（2）方案二：复合膨润土防水毡
膨润土防水毡是一种新型土工合成材料。膨润土具有遇水膨胀的特性，按化学成分可分为钠基和钙基两大类膨润土。钙基膨润土膨胀时，其遇水膨胀可为自身体积的3倍左右；钠基膨润土遇水膨胀，可吸附自身重量5倍的水，其体积膨胀到15～17倍以上。膨润土防水毡即是由两层土工合成材料间夹封膨润土，再通过针刺复合而成。膨润土防水毡渗透系数可达到5×10-11。
（3）方案三：复合土工膜防渗
复合土工膜防渗即在湖底铺设一层或多层土工膜，复合土工膜是由塑料薄膜和无纺布复合而成的土工织物。目前国内主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）和EVA（乙烯/醋酸乙烯共聚物）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆土工膜是一种高分子化学柔性材料，延展性强，密度较小，适应变形能力高，耐低温，耐腐蚀等特点，其防渗效果显著，渗透系数可达到10-10～10-11cm/s，是一种成熟且可行的防渗技术。
由于本工程区属于温带干旱气候区，且湖底是渗透性极强的砂卵石地层。因此该工程区形成大规模的水面需采用渗透系数较低的防渗措施。本设计阶段推荐采用复合土工膜防渗。
3 考虑高地下水对防渗措施的影响
该人工湖位于杨家坝河和海藏河入汇口处，地下水较为丰富，然而该地下水并不能完全补充人工湖的设计需水量，且该地基基础为砂石基础，渗透系数偏大，因此设计采用复合土工膜防渗措施。对于在土壤水分较多地区，尤其是地下水丰富这种情况，湖底的底下水对防渗和铺设层的压力是一个不可勿视的因素，稍有不慎就会出现“浮底”现象。在施工过程中以及土工膜防渗运行过程中高地下产生的影响以及相应的处理措施如下：
首先根据地下水的埋深情况，在工程施工前，采用开挖排水沟进行降排水，布置一条主沟，在主沟两侧布置支沟，支沟间距100m，支沟像主沟排水，主沟集中排至库外，以期降低地下水至土工膜底高程0.5m以下，确保建基面干燥作业。
其次工程运行过程中，大量积水产生的气体会逐渐顶起防渗膜形成鼓膜，随着内部气体逐渐增加，内部压力逐渐增大，很可能会导致防渗膜破裂，从而防渗工程质量降低或无效。在地下水丰富的地区，一定要做好排气工程，一般的做法是在湖底建设排气沟或排气管。在土工膜的下方设置排水排气盲沟，并利用逆止阀的作用，防止气胀破坏。在湖底整平后，按设计要求铺设排水排气盲沟，盲沟间距为50m×50m，矩形布设，盲沟尺寸为300m×300m，并将挖出的土运走。盲沟内先把1.5m宽、300g/m2的土工布铺设平整，沿盲沟边脚下按，使土工布与盲沟周边靠紧，然后人工回填10cm厚的粗砂，回填时应注意把砂踩压密实，然后铺设软式透水管，边铺软式透水管边填第二层砂，确保管体中心与盲沟中心一致，最后人工整平并压实上层砂。每隔一个盲沟交点部位设一处逆止阀，间距为100m，矩形布设。
4 土工膜防渗工程施工过程中的几点说明
土工膜在施工过程中，应注意一下几点：
（1）土工膜在铺设前应先通过基础面的验收，合格后方可进行铺设，保证铺设面平整，不允许出现凹凸不平现象，清楚铺设面上的杂草物，排除铺设工作面范围内的积水。
（2）人工湖湖底开挖时，斜坡较多，在斜坡上搭接土工膜时，应将高处的土工膜搭接在低处的土工膜面上。
（3）土工膜拼接好后，必须妥善保护，避免阳光直晒，以防受损。铺好的防渗土工膜应在12小时内在其上铺筑2cm厚的细砂保护层和1m厚的砂砾石保护层。
5 结语
采用土工膜进行人工湖防渗技术措施，在国内运用了多年，工程的技术措施在施工实践中日渐成熟。但是作为高地下水位的人工湖，大面积的铺设土工膜进行防渗，有些环节还需深入研究。在以后的设计和施工中应不断的研究和总结经验，使人工湖防渗技术更上一个台阶。
参考文献
[1]刘占杰.平原水库高地下水位大面积铺膜防渗体系施工技术[J].城市建设理论研究，2015，22：10870-10871.
[2]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，2017，39（8）：117-119.
[3]李迎春.东方不夜城人工湖防渗工程的设计与施工[J].防渗技术，2001，7（1）：18-20.
[4]周荣官，葛进，赵江倩.砂土地基上人工湖防渗方案的技术分析与经济比较[J].水运工程，2004，（10）：13-18.
刘红萍，女，（1986.02—），硕士研究生，目前从事防洪工程，城市河道景观工程设计。
论文作者:刘红萍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/6
标签：防渗论文; 土工膜论文; 人工湖论文; 黏土论文; 湿地论文; 工程论文; 地下水论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;