宁夏盐池县花马池地下防渗工程设计

齐 进 ，吴先敏 ，张海龙

（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013；2.山东省水利工程局，山东 济南 250013）

花马池生态水资源综合利用工程位于宁夏回族自治区盐池县，是集公共设施建设、生态环境改善、保护森林、涵养水源、洪水资源化利用、改善投资环境、发展生态旅游、促进经济社会发展的综合性工程。工程建设内容主要包括引水管涵、上池、下池以及配套建筑物。花马池上池为沉砂调节池，库容102.14万m3，池长2833m，面积0.44km2；下池为生态景观池，库容为346.18 万 m3，池长 4331m，面积 1.2km2。

花马池生态水资源综合利用工程地下防渗专项工程为山东省援助建设项目，主要任务是对花马池上、下池的坝基进行截渗以有效减少坝基渗漏量提高水资源的利用率。

1 地下防渗的必要性

库区表部由粉细砂、壤土、砂壤土组成，基底为白垩系志丹群环河组（K1z4）砂岩、泥岩为弱透水或微透水层，属于相对隔水层。通过库区测绘，未发现透水构造，压水试验资料显示，基岩的透水率下部均小于10Lu。

坝址区自上而下揭露的主要地层有第四系全新统（Q4eol）风积砂，第四系全新统（Q4pl）粉细砂、壤土、砂壤土；白垩系志丹群环河组（K1z4）砂岩、泥岩。粉细砂的渗透系数为 1.3×10-3cm/s～1.7×10-3cm/s，砂壤土的渗透系数为 1.08×10-4cm/s～9.41×10-4cm/s， 壤土渗透系数为2.2×10-5cm/s～2.2×10-4cm/s。

为便于说明坝基渗流情况分别选取上池大坝桩号1+230及下池大坝桩号2+218断面进行渗流分析。依据地勘试验成果，选定大坝各分区土料渗透系数。

上池正常蓄水位1376.00m，下池正常蓄水位1367.50m，采用GeoStudio中的Seep/W软件分别计算防渗前后坝基单宽渗漏量，分析结果见表1。

上池按计算断面控制长度1500m估算，大坝年渗漏量约65.37万m3，约占总蓄水量的64.00%；坝基防渗后，大坝年渗漏量约38.10万m3；可有效减少年渗漏量约27.27万m3，约占总蓄水量的26.70%，防渗效果明显。下池按计算断面控制长度2400m估算，大坝年渗漏量约96.97万m3，约占总蓄水量的28.0%；坝基防渗后，大坝年渗漏量约43.01万m3；可有效减少年渗漏量约53.66万m3，约占总蓄水量的15.5%，防渗效果较好。

表1 坝基单宽渗漏量及防渗效果

综上分析，坝基防渗后可有效减少花马池上、下池坝基渗漏，节约了西北地区尤显珍贵的水资源；同时坝基防渗后降低了坝体浸润线，减小了坝脚出逸坡降，增强了大坝安全性，采取地下防渗措施是必要的。

2 地下防渗设计

在总体方案咨询论证、规划设计、审查并修订的基础之上，针对花马池上、下池的地质条件、工程内容、蓄水水位、功能定位等要求分别选取了不同防渗方案。

2.1 上池地下防渗

花马池上池最大坝高7.0m，正常蓄水位1376.00m，蓄水最大深度5.5m，基岩最大埋深约13.20m。

坝址区自上而下揭露的主要地层有第四系全新统（Q4eol）风积砂，第四系全新统（Q4pl）粉细砂、壤土、砂壤土；白垩系志丹群环河组（K1z4）砂岩、泥岩。

图1 花马池上池地下防渗典型断面图

图2 花马池下池地下防渗典型断面图

根据地质勘察所描绘坝轴线地质纵剖面图，花马池上池基岩埋置最大深度约12.7m，下池桩号1+225～1+525基岩最大埋深约10.2m。按已有工程实施经验ZCJ一次成墙搅拌桩机成墙深度可达17m，上述范围内的土层及深度可满足多头小直径水泥搅拌桩的施工要求，搅拌桩入岩0.5m。上池多头小直径水泥搅拌桩典型断面设计如图1所示。

2.2 下池地下防渗

花马池下池是生态水综合利用工程中主要的生态景观池，最大坝高 8.40m，正常蓄水位 1367.50m，蓄水最大深度约6.9m，基岩最大埋深约17.9m。根据已探明的库区及坝址区工程地质情况，库区内无大的节理裂隙及漏水通道，坝址区粉砂质泥岩透水微弱可视为相对不透水层。根据挡水深度、岩面高度，分别选用混凝土防渗墙、单排及双排多头小直径水泥搅拌桩进行坝基垂直截渗。

桩号1+225～1+525段基岩最大埋深10.2m，采用单排多头小直径搅拌桩，入岩0.5m；1+525～2+578段基岩埋深10.0～19.00m，采用厚度0.3m的薄塑性混凝土防渗墙，防渗墙入岩深度不小于1.0m，防渗墙最大深度20.00m；2+578～3+159段基岩最大埋深15.00m，位于原山洪沟河道上，采用双排多头小直径搅拌桩，入岩0.5m。下池塑性混凝土防渗墙典型断面设计如图2示。

3 结 语

花马池地下防渗设计根据上、下池不同蓄水及功能要求，坝段不同地质情况分别采用了塑性混凝土防渗墙、单排及双排多头小直径水泥搅拌桩防渗措施。不同的防渗形式既保证了工程防渗质量又节约了工程投资提高了施工效率。多头小直径水泥搅拌桩所形成的复合防渗土体及塑性混凝土防渗墙所形成的柔性防渗墙体的弹性模量与土体差异不大，与土体变形协调性好。防渗体入岩嵌固保证了防渗体系的完整。

花马池坝基截渗后可有效减少年渗漏量约80.93万m3，约占总蓄水量的18%，防渗效果较好，在缓解和消除坝后浸没方面成效显著。坝基防渗后减小了坝脚出逸坡降避免了坝基渗透破坏。

地下防渗专项工程建成后，减少坝基渗漏、节约水资源、降低引水费用、惠及周边群众，带来重大的社会效益和经济效益。特别是少雨干旱期，将更加显现出该工程的巨大作用。