不良地基上人工湖防渗方案分析

【摘要】本文以陕西华山清心温泉酒店人工湖为例，结合人工湖湖区及周边地质条件，对几种常用的人工湖防渗方案进行对比分析，优选出适合不良地基上的人工湖防渗方案。并针对优选方案，提出了详细的施工工艺。工程运行结果表明，此方法切实可行，为不良地基上人工湖防渗提供了借鉴。

【关键词】人工湖；不良地基；防渗；施工技术

【中图分类号】 TV223

【文献标识码】A

1、工程概况

陕西华山清心温泉酒店位于华山景区G310国道宝莲灯转盘西北方向100m处，占地面积13万㎡。其中人工湖水景面积2.9万㎡，湖底设计高程为338.2m，湖心处设计水深1.5m，北岸紧邻酒店主楼，南岸距G310国道约20m。人工湖周边淡水资源相对紧张，人工湖补充水源为景区山泉水和地下井水。因此，为了最大限度的减少人工湖对周边景区和建筑物的影响，同时，为了节约水资源，人工湖必须采取可靠措施减少湖水渗漏。

2、人工湖湖区及周边地质条件分析

场地南高北低，地面标高介于363.56～37

4.44m之间，最大相对高差10.88m，地貌单元属山前冲洪积扇，场地地层由第四纪全新世人工填土、冲洪积黄土状土、粉砂、碎石土组成[1 ]。按层分述如下：

①杂填土Q4ml：杂色、褐黄色，土质不均，主要由碎石土及建筑垃圾组成，稍密～中密。本层厚度为1.40～10.20m。

②杂填土Q4al+pl：褐黄色，矿物成分以石英、长石为主，暗色矿物质及云母次之，含卵砾石颗粒，局部夹粉质黏土透镜体，级配差，稍湿，稍密～中密，本层厚度1. 20～4. 40m。

②-l黃土状土Q4al+pl：褐黄色，硬塑，土质不均，含少量碎石，局部夹薄层砂土及碎石层，具有针状孔隙，含有钙质薄膜，具中等～严重湿陷性和自重湿陷性，属中压缩性土，本层厚度为1.00～3. 70m。

③卵石Q4al+pl：灰黄色，母岩成分以微风化的花岗岩、石英岩为主，磨圆良好，级配良好，卵石最大粒径40mm，一般粒径15～20mm，夹漂石及块石，以砂类土填充，稍湿，密实，本层厚度12.00～18.00m。

③-l粉砂Q4al+pl：褐黄色，矿物成分以石英、长石为主，暗色矿物及云母次之。级配差。稍湿，稍密～中密。本层以透镜体形式存在于③卵石层中，厚度0.80～2.30m。

勘探深度范围内未见地下水。人工湖湖底典型工程地质剖面图如图1。

由湖区及周边地质条件分析可知，场地地层且土质不均，杂填土、碎石、卵石较多，渗透性能很好，防渗效果很差，不能作为防渗层。因此必须对人工湖做防渗处理。

3、人工湖防渗方案优选

3.1常用防渗方案简介

人工湖防渗处理常用的方法有以下三种：

（1）黏土或灰土垫层：在湖底夯实一定厚度黏土或者灰土，此方法适用于湖底基土条件好，土质级配良好，渗透系数较小的湖底。

（2）铺设土工合成材料（柔性方案）[ 2]：当湖底基土渗透系数较大，可在湖底铺设HDPE土工膜或者膨润土防水毯。柔性方案施工速度快、耐老化、防身效果好、抗剪能力强，被广泛运用于环保、市政、水利、园林、水产养殖等各个领域。

（3）混凝土铺盖（刚性方案）：防渗效果好、耐久性强、防渗效果好、刚度大、允许湖底水流速度大，同时，由于混凝土可塑性好，施工工艺成熟，用于作业面狭窄、不规则地方，可大大减少工期和作业难度[3 ]。

3.2方案选择

由于本工程地基条件差，不建议选用黏土或者灰土垫层方案，可在柔性方案和刚性方案中比选。考虑到造价因素，排除了混凝土铺盖方案。在柔性方案中，土工膜防渗效果好，施工简便，造价相对适中，后期运营维护较为方便，技术相对成熟，再加上酒店人工湖地基条件差，水资源相对较为紧张，因此，本工程拟选用土工膜方案[4 ]。

4、防渗施工工艺

4.1土方开挖与回填[5 ]

土石方开挖以机械为主，清基时要做好基础面平整及夯实工作，开挖砂砾石可用作基础夯实。湖底设计高程为338.2m，土方开挖深度为设计湖底高程往下3m之内。开挖出的生活垃圾必须换填，建筑垃圾和卵石粒径大于100mm的，要清理掉，已经挖开的基坑，就近采用砂卵石、土方进行分层碾压填筑，基础夯实密实度为不小于0.85。

4.2防渗结构层施工方案

防渗层采用的结构形式，按照自下而上的次序：

（1）在基础上铺设15cm的砂砾石反滤料，砂砾要求颗粒尺寸在5-40mm之间，其中25--40mm含量不少于50%，砂砾石夯实相对密度不小于0.6；

（2）在砂砾石反滤料上部填筑30cm的粘土，既作为防渗体，又是复合土工膜的着床体，填筑碾压密实不小于0.95，表面平整，无塄坎、无错台、无坑洼，施工期间如果遇雨水浸泡，天晴后应该进行复碾；

（3）铺设两布一膜（200g/0.5mm/200g），要保证连接牢固，密封可靠，严禁未经上部土体覆盖碾压前雨水浸泡；

（4）在复合土工膜上部铺设30cm的粘土，采用自行式碾具自重行走静压，严禁使用振动模式，加厚的填土，可以形成土料运输车辆的行走道路褥垫，填筑碾压密实度不小于0.85，保证土工膜上部施工不被破坏；

（5）最上层，填筑20cm的级配砂卵石，要求粒径尺寸在4.75-90mm之间，该层主要保证蓄（上接168页）水后湖面荡舟、风吹湖面起涟漪时湖水保持清澈而不致变混。

5、土工膜施工要求

土工膜是人工湖最主要的防渗层，因此必须保证土工膜上下部保护层的施工质量和土工膜的铺设质量[6]。

5.1土工膜下部保护层施工

土方按照土方开挖工艺开挖后，首先捡除砖石、瓦块及硬质杂物和有机质植物后使用旋耕机旋第一遍，其次采用推土机整平河床底，旋耕机旋第二遍，再次用平地机平人工捡拾后旋第三遍，最后用平地机平整，平整度误差≤20mm，碾压密实度基础密实度不小于0.85，土工膜下层粘土分层碾压密实度不小于0.95，土工膜上层粘土分层碾压密度不小于0.85。

5.2土工膜铺设

复合土工膜的铺设为了施工方便，保证拼接质量，复合土工膜应尽量采用宽幅，减少现场拼接量.驳岸铺设采用自上而下（复合土工膜长幅平行于驳岸线）铺设，水平方向上由坡脚向外端铺设。

土工膜铺设时，按先边坡，后湖底的顺序分区分块的进行人工铺设。膜应适当放松，应预留3%～5%的富余度，做成突起的波浪形松弛方式，以适应气温变化及基础的沉陷，并避免人为硬折合损伤。为保证施工方便和拼接质量，复合土工膜应尽量采用宽幅，减少现场拼接量，根据需要在单位内裁剪。

5.3土工膜上部保护层施工

在复合土工膜铺设及焊接试验合格后，应及时铺设保护层，保护层的铺设速度应与铺膜的速度相匹配，保护层铺设过程中不得破坏已铺设完工的复合土工膜。

保护层施工工作面不宜上重型机械和车辆，宜铺放木板用手推车，搬运土方材料，推平后人工压实。为更好的保护复合土工膜不受机械或其他人为因素而破坏，结合实际情况，故膜上300mm厚粘土压实采用平板振动器进行分层夯实，夯实密实度不小于0.85。

最上层填筑20cm的级配砂卵石，大吨位运输车辆应在场外卸载，小型推土机配合平地机摊铺、整平，按照碾压试验确定的施工参数进行碾压，碾压机械严禁使用振动模式，应设专人指挥引导，错辙行驶，严禁车辆覆辙行驶。

6、工程运行效果

陕西华山清心温泉酒店人工湖工程于2017年11月初开工，11月底竣工，现已正常运行4个月，各项指标、参数仍在设计要求范围内，整体达到了预计要求，运行状况良好，对整个酒店的观光效果、旅游档次起到了积极地促进作用。

此工程防渗方案表明：在渗透性大、土质不均的不良地基基础，采用土工膜防滲可以有效减少人工湖渗漏，达到防渗效果。且土工膜施工简单、工期短、造价低、便于后期运营管理，为类似工程施工提供了借鉴。

参考文献：

[1]华山清心温泉酒店岩土工程勘察报告[R].西北综合勘察设计研究院.2014.

[2]GB/T17643-1998土工合成材料聚乙烯土工膜[S].北京：中国标准出版社，1998.

[3]周荣官，葛进，赵江倩.沙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.

[4]杨丙峰.防渗膜在人工湖防渗处理中的应用[J].给水排水.2005，（2）：83-84.

[5]《地基基础手册》编委会.地基处理手册[K].中国建筑工业出版社，2000.

[6]《土工合同材料工程应用手册》编委会.土工合成材料工程应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.

作者简介：

李智娟，陕西地建土地综合开发有限责任公司；

宋涛，陕西地建土地综合开发有限责任公司