【摘 要】本文通过比较目前广泛应用于河道的防渗技术，结合大凌河水文及地质条件，介绍了垂直铺塑技术在人工湖工程防渗的适用性。

　　【关键词】防渗,垂直铺塑,土工材料

　　1、项目背景

　　义县位于辽宁省西部，县界东靠医巫闾山与北镇接壤，北邻阜新，西界北票，南与锦州毗连。大凌河横贯境内，是一座融历史之厚重与沿海之文明于一体的新型城市。境内东部医巫阎山山脉，南北绵延近百里，山间多为林丛草地，有“绿色宝库”之称;西部属松岭山脉余脉，地下埋藏着丰富的金属、非金属矿藏;中部为丘陵状平原，是主要农产区。流经义县城区的大凌河是辽宁省西部最大的河流，其南支发源于辽宁省建昌县，北支发源于河北省平泉县，南北两支汇合于辽宁省喀左县大城子镇。

　　根据《义县县城总体规划(2009-2030)》(2010年4月)，到规划期末，义县县城形成“一轴一带四心七区”的总体空间结构。

　　一轴：确定原锦阜公路为城区南北联系重要通道和空间发展主轴;

　　一带：确定大凌河为生态走廊、滨水绿带和生态旅游发展带;

　　四心：对现有金三角商业中心进行改造和提升，继续承担商业服务职能;在南部结合交通优势形成商贸中心;在大凌河北侧形成行政中心;整合奉国寺和大凌河旅游资源打造文化旅游中心。

　　七区：形成古城区、老城区、南部新城区、北部新城区、东部产业区、凌北工业区和铁西工业区七个片区。

　　大凌河义县城区段生态河道工程主要内容包括：大凌河1号、2号橡胶坝工程。大凌河1号橡胶坝位于锦阜高速铁路桥上游100m处，回水末端到拟建的2号橡胶坝坝下，回水长度为1450m，坝长387.5m。大凌河2号橡胶坝位于北关桥桥下游500m处，回水末端到锦阜铁路桥下，回水长度为1800m，坝长387.5m。根据橡胶坝蓄满分析，橡胶坝仅依靠白石水库弃水充库的蓄满保证率较低，人工湖周边地层主要由圆砾及卵石组成，属强透水，因此必须进行全截断防渗，减少渗透损失水量，提高人工湖蓄满保证率。

　　2、防渗方案比较

　　根据地质勘察报告，橡胶坝基础为细砂、圆砾、卵石，需要对主河槽防渗设计，形成人工湖。目前，对人工湖可行的防渗处理的方法主要有水平防渗法、开挖截渗槽、板桩、搅拌桩、垂直铺塑法等。由于义县地下水位较高，开挖截渗槽降水比较困难;在砂砾地基条件下采用搅拌桩吃浆量较大，工程质量难控制。经综合分析，本次设计仅对垂直铺塑法和水平防渗法进行方案比较。

　　在满足防洪安全和防渗的前提下，方案设计应尽量满足如下要求：

　　1、技术可行，施工简单方便，工期相对较短。

　　2、在满足防渗要求的前提下，投资相对较低。

　　3、方便工程管理。本工程位于大凌河中游，根据现场勘察和多年河道演变观察，汛期河流泥沙含量较高，为保证工程正常发挥作用，工程运行后可能会定期清淤，因此防渗方案应考虑清淤方便。

　　2.1 垂直铺塑技术

　　垂直铺塑技术是20世纪80年代初开始研制发展起来的一项新的防渗技术，经过二十余年的发展和革新，该技术已日趋成熟并广泛应用于水库大坝和江河、湖泊大堤的防渗加固工程。垂直铺塑法施工工艺简单、施工速度快、成本低、防渗效果好，在国内水利防渗工程中得到了广泛的应用，形成了比较成熟的技术和经验。与较早的其它防渗技术相比较，垂直铺塑防渗技术具有如下特点：

　　1)开槽机造槽经济适用

　　开槽机是垂直铺塑防渗技术施工开槽的主要设备，它是根据防渗技术要求和有利于施工两个方面研制的，槽孔的深浅、宽窄可以调节，能够满足不同工程设计要求。机械结构简单，操作方便，施工速度快，造孔经济适用。

　　2)防渗材料性能好

　　垂直铺塑防渗技术所采用的防渗材料一般为土工膜。这类材料防渗效果好，其本身渗透系数一般小于10-4cm/s，柔性好，易于施工，寿命长，在地下良好的保护状态下，其工作寿命至少在50年以上。

　　3)施工速度快，工程造价低

　　垂直铺塑防渗技术所以被广泛应用，一是开槽机结构简单，操作方便，施工速度快，造价低;二是防渗材料的单位面积造价经济，且易于施工。

　　2.2 水平防渗法

　　在基础渗透系数较大、相对不透水层较深的地质条件下，也可采用全断面土工膜的水平防渗方法，土工膜上压盖1.5~2.0m厚砂砾料盖重。该方法常应用在人工湖防渗中，具有如下特点：

　　1)防渗材料性能好

　　水平防渗所采用的防渗材料一般为土工膜。这类材料防渗效果好，其本身渗透系数一般小于10-4cm/s，柔性好，易于施工，寿命长，在地下良好的保护状态下，其工作寿命至少在50年以上。

　　2)施工技术简单

　　土工膜铺设技术已经是比较成熟的施工工艺，施工方便。

　　2.3 工程量及投资比较

　　通过对上述两种防渗处理方式进行技术经济比较，垂直铺塑方案投资优势明显，施工方便进度快，因此结合大凌河河道整治工程的实际条件和年度计划安排，本工程拟采用机械垂直开槽铺设土工膜的结构形式进行防渗处理。

　　3、 垂直铺塑方案设计

　　3.1 防渗材料的选择

　　目前，土工合成材料逐渐形成了功能齐全的系列产品和相应工艺技术。在防渗工程上，应用较多的土工膜，无论是在物性、水力特性和环境特性上都经过了许多大小工程的考验，应用二十多年后取样检测性能优良。土工膜现已广泛应用于岩土工程的各个领域，不同的工程对材料有不同的功能要求，并以此选择不同类型和不同种类的土工膜。土工膜的一般性能包括物理、力学、化学、热学和耐久性等。在工程应用中更重视其防水(渗透性及透气性)、抗变形的能力及耐久性。大量工程实践证明，土工膜有很好的不透水性，有很好的弹性和适应变形的能力，能承受不同的施工条件和工作应力，有良好的耐老化能力，处于水下、土中的土工膜的耐久性更为突出。总之，可以认为土工膜具有十分突出的防渗性能。

　　3.2 方案设计

　　帷幕轴线位置位于主河槽护坡防护结构外，垂直铺塑时，部分树木及坑塘会影响到垂直铺塑帷幕轴线的位置，施工时可根据实际情况适当调整帷幕轴线的位置。

　　根据地勘报告，橡胶坝两岸及其回水长度内均需要进行防渗，总防渗长度8290m，其中左岸长3306m，右岸长4984m。帷幕上部采用1.0m宽0.3m厚混凝土压顶，下部入基岩0.3m。

　　根据《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》(SL/T225-98)的规定，当采用土工膜作为防渗层，截断地下水流或地上水流时，可采用聚乙烯土工膜、复合土工膜，土工膜厚度应不小于0.5mm，采用热熔法焊接。

　　3.3 垂直铺塑施工

　　场内运输：采用自制平板车，平板车宽1.2m，长4.0m，一次可以运输3~4卷土工膜，装车后由人工运至施工现场。

　　垂直铺塑施工方法：首先用挖掘机在需要防渗的土体中垂直开出槽孔，并以泥浆护壁，然后将与槽深相当的整卷土工膜下入槽内，倒转轴卷，使土工膜展开，相邻两幅之间用搭接的方式连接，最后进行膜两侧的填土，即形成防渗帷幕。回填素混凝土压顶，目的是密封，以防止水从下部绕渗，待土工膜出槽后，将其与建筑物防渗体系连接，不得外露。在与建筑物连接处，土工膜应留有足够的富裕，以防建筑物变形时拉断土工膜。

　　4、 结语

　　采用垂直铺塑防渗技术，在主河槽上沿橡胶坝两侧各设一道垂直铺塑防渗体伸入相对不透水层，使每道橡胶坝上游都形成一个全封闭防渗体，减少渗透损失水量，提高了人工湖蓄满保证率。