
华南地区某水资源配置工程需在珠三角三面临江的岛尖上新建一座平原调节水库。库区面积约1平方公里,由长约3772米的土堤围合而成,堤顶高程6.8米,正常蓄水位4.2米,死水位-1.0米,库底高程-1.7米,总库容约482万立方米。水库主要建筑物包括大坝、进库闸、泵站及支线进水闸。该区域地质条件复杂,土壤为重金属超标软土,下夹中等透水性淤泥粉细砂层。由于特殊的地形地质,水库与江水存在双向渗漏风险,且库底超标淤泥与外江水均可能污染库水。因此,工程需解决在软土地基上实施全库盆双向防渗以及高地下水位条件下的底板抗浮两大关键技术难题。
库区现状地面高程为-1.0至1.2米,地势平坦。地层自上而下主要包括:平均厚2.5米的人工填土层、平均厚4.2米的淤质黏土层、平均厚4.5米且渗透系数较大的淤质粉细砂层、平均厚5.9米的淤质黏土层以及平均厚6.1米的泥质细砂层。基岩埋藏较深。
防渗与抗浮结构设计从水平与垂直两个维度展开。水平防渗方面,为隔绝库水与重金属超标底泥及外江水的直接接触,保障供水安全,库底采用全库盆铺设土工膜并结合混凝土封闭的综合方案。具体结构自下而上为:300g/㎡土工布、300mm厚碎石排水排气盲沟(内设Φ200软式透水管)、200g/㎡长丝土工布、0.5mm厚PE土工膜、200g/㎡长丝土工布、100mm厚中粗砂垫层,最后覆盖200mm厚C25混凝土面板。膜下布设的排水排气盲沟可有效防止气胀破坏,并与集水井连通以调控膜下水位。
垂直防渗方面,针对长约3.1公里坝轴线下方存在的渗透性较强的淤质粉细砂层,为防止渗透破坏并降低库盆底板扬压力,在坝轴线上游17.8米处设置两排Φ800连体水泥搅拌桩形成防渗墙。桩间距0.6米,桩端深入下部相对不透水的淤泥质黏土层2米,墙顶回填高塑性黏土与坝身粘土形成封闭区,有效截断内外水力联系。
针对库盆抗浮与土工膜保护,采取了系统措施:首先,利用膜上200mm厚混凝土底板提供压重;其次,通过库周设置的集水井及连通膜下盲沟的排水系统,可灵活抽排以降低地下水位。在不同工况下——如施工期通过降水维持底板稳定、运行期控制库内水位不低于0.2米、检修放空或清淤时通过集水井强力抽降库周地下水至所需高程——这些措施共同确保了底板抗浮稳定,并有效预防了土工膜顶托或气胀现象的发生。
该方案通过水平防渗隔离污染源、垂直防渗截断渗流通道、综合措施确保抗浮稳定的系统设计,为在沿海复杂软土地基上建设安全、环保的平原水库提供了可行的技术路径。
