农村饮水安全工程蓄水池防渗施工方法

2022-08-30崔清

农业科技与信息 2022年15期

崔清

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃兰州 730030）

党中央、国务院高度重视农村饮水安全工作，把农村饮水安全工程作为重要的民生工程来抓。在农村饮水安全工程建设过程中，蓄水池渗漏问题是工程建设中的一个重点和难点，一旦蓄水池施工中各工艺环节及工序安排把控不当，所发生的渗漏问题会对蓄水池的使用运行造成影响，也会对水质带来极大影响，并严重制约农村饮水安全工程使用效能的充分发挥，因此加强蓄水池防渗施工研究十分必要[1]。本文联系实际工程案例，从地基施工处理过程、混凝土施工、防水砂浆抹面、施工缝处理、开展满水试验等方面入手，探讨了农村饮水安全工程蓄水池防渗施工方法，并提出了质量控制措施。

1 实际工程案例

以天祝县某农村饮水安全工程蓄水池为例，设计池深5 m，池底标高2 979.5 m，设计水深4 m，设计水位2 983.5 m，安全超高1 m，池顶标高2 984.5 m，设计容积5 万m（3表1）。

蓄水池内边坡坡比为1∶2.5，池顶以上开挖边坡及填方段池堤外坡比为1∶2.0。调蓄水池池坡自下向上依次为砂砾石基础夯实、厚300 mm 细沙保护层、250 g-PE 0.5 mm-250 g 复合土工膜防渗层、厚300 mm 细砂保护层、厚300 mm 砼格网填碎石护面。蓄水池池底自下而上依次为砂砾石池基夯实、厚300 mm 细沙保护层、250 g-PE 0.5 mm-250 g 复合土工膜防渗层、厚300 mm 细沙保护层、厚300 mm 砂砾碎石压重层。水池池顶采用级配砂砾路面，厚200 mm，池顶迎水面缘石设置防护网，并沿缘石设置8 座太阳能照明灯。蓄水池下游侧土方填筑宽20 m，边坡1∶3.0，并对坡面绿化。地势开阔，总体由北向东南方向倾斜，坡降0.3%～1%；地层具二元结构：上部为冲洪积粉质壤土，表部疏松，下部中密，厚1.5～3 m，局部地段厚达4～4.5 m；下部为砂砾卵石，结构中密，含漂石，厚度大于10 m；地下水位埋深大于100 m。蓄水池基础主要将置于砂砾卵石层中，为良好的持力层。建议：粉质壤土允许承载力0.10 MPa，砂砾卵石允许承载力0.30～0.35 MPa；基础埋深大于2.0 m。施工临时开挖边坡：水上黄土状土1∶0.5、碎石土1∶0.75、砂卵砾石1∶1、基岩1∶0.3，砂卵砾石水下临时开挖边坡1∶1.25～1∶1.5。同时，该农村饮水安全工程蓄水池主要是由2 个池室、1 个进出水管闸阀井和2 个溢水井构成，其中阀门井本身不能渗水，必须保证其密封性。开展蓄水池防渗施工，要将重点落在基础处理以及池壁与池壁连接处、池壁与底板顶板连接处和施工缝处，并根据工程实际情况落实好蓄水池防渗设计、施工、材料等工作的施工作业，以保证最终施工的质量[2]。

2 农村饮水安全工程中蓄水池防渗施工方法分析

2.1 地基施工处理过程

地基开挖和基坑处理是蓄水池防渗施工的基础环节，并且施工质量好坏也会对地基整体稳定性和防渗效果带来极大影响，操作中需要根据工程施工具体要求，对土方进行开挖，开挖基础范围内底面以上的土和岩石。其目的是将不符合设计要求的风化、破碎、有缺陷和软弱的岩层、松软的土和冲积物等挖掉，使蓄水池修建在可靠的地基上；或者是根据结构设计要求，将蓄水池建在指定的高程上。地基开挖的具体施工方法包括松土、爆破、挖掘、装车、运输、卸渣等工序，与一般的土石方开挖相同。施工前应根据蓄水池的情况、地形地质条件、水文气象资料、工期要求等，编制施工组织设计或施工技术措施以及相应的安全措施和应急预案。执行时可以选择适合机械设备进行作业，若一次挖掘无法达到预计深度，可以分2 次或多层进行，自上而下分层开挖，分层修整。同时，为了降低基础沉降量和提高地基承载力，还可以采用换填、强夯、灰土挤密桩、水泥搅拌桩、高压喷射注浆等方式，尤其是软土地基，对地基实施加固作业更为重要，在开挖期间最好可以到达黏土层，挖到设计高程面后预留保护层，待施工前人工开挖或小型机械开挖，并将之作为持力土层，并选择密实性更强的砾石垫层进行置换。垫层厚度计算公式：

式中，pz为相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kPa）；pcz为垫层底面处土的自重压力值（kPa）；faz为垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。

碎石骨料和细骨料各占一定比例混合前，混合比例应进行实验。当其颗粒组成符合密实级配要求在经过分层铺设、振捣、夯实、碾压等作业以后，地基稳固性会明显提高。此外，50 000 m3的蓄水池地面下挖到2.4 m 左右时，基坑内部就会出现积水情况，主要是因为地下水埋深一般要小于2.4 m。为了保持基坑内干燥的施工环境状态，创造施工的有利条件，要注意对基坑内积水进行有效排除，避免对后续施工带来不利影响。主要措施：在蓄水池的周边开挖1 处或2 处集水坑，集水总管与井点上端的链接管相链接，集水总管再与离心泵和真空泵相链接，真空泵开启后将地下水抽入总管，排气完成之后，由离心水泵的排水管排出。为了保证边坡的安全稳定，应对降水的速率进行监测调整，过程中应注意虑管的堵塞情况，及时清理调整，最终排放地下水高程到基坑设计高程以下，达到降低地下水的目的。在抽水过程中，经过降低地下水的范围土壤会发生结固，导致抽水点半径范围内引起地面不均匀沉降，在降水的同时进行钻孔灌水以保证原地下水位不变，防止沉降的发生。此排水法对于本规模项目适用且灵活简单，设备拆装便捷，降水效果可以达到预期目的。为确保安全运行的同时避免渗漏损失，需对调蓄水池采取防渗措施。目前常见的防渗措施主要有钢筋砼衬砌和复合防渗土工膜等，复合防渗土工膜成本低、效益高，且施工简单方便、速度快，较为广泛地应用于蓄水池工程。参考项目区其他类似工程经验，本工程调蓄池防渗措施选为本设计采用250 g/m2/PE 0.5 mm/250 g/mm2复合防渗土工膜。

2.2 混凝土施工

混凝土施工是蓄水池防渗施工中的重点内容，从混凝土的原材料、生产、运输、入仓浇筑都需要严格按工艺规范控制。原材料的进场包含细度模数、骨料直径、杂质含量均复核进场规范标准，经检测，此项目硫化物含量≤0.4%、吸水率≤2.2%、杂质颗粒含量≤1.45%，堆料场的排水设计及含水量的监测工作落实到位，保证了原砂石骨料指标的设计要求。混凝土的生产操作中要根据工程施工要求，对混凝土施工所需材料进行科学配置，涉及的混凝土水灰比、浆骨比、砂率及外加剂均严格控制，混凝土配合比由实验室试验后确定，生产加工过程中严格按照配料单执行，蓄水池混凝土的检测包含抗冻性、抗渗性、强度的检测，中间产品的质量控制能够避免对生产出来的混凝土强度、抗渗性、安全性等带来不利影响。由于蓄水池水位变化及此地区水体硫酸盐含量为240 mg/L，根据《生活饮用水标准》（GB 5749-2006）中要求硫酸盐≤250 mg/L，此项目优先选用抗硫酸盐并掺用膨胀剂，并掺入F 类I 级粉煤灰，掺量25%以下。同时，在混凝土中掺入适当膨胀剂在拌水以后可以生成大量结晶水化物，所产生的压应力可以有效抵消混凝土干缩时产生的拉应力，进而达到防止混凝土收缩开裂情况出现的目的，再加上膨胀力作用在混凝土内部，钙矾石结晶有效堵塞了毛细管通路，混凝土结构密实性大大提升，并有效降低了渗透系数[3]。蓄水池底板设计厚度为0.2 m，混凝土入仓浇筑时采用台阶法分层推进，台阶宽度＞1 m、台阶高度控制在0.3～0.5 m，以避免冷缝出现。此外，对混凝土进行分层浇筑和振捣作业操作中派专人旁站监督，做好现场记录。浇筑时也要将重点放在进出水管道底部和配筋较密之处，可以选择50 mm 振捣棒，并委派专业的施工人员进行操作，保证无漏振部位，同时也避免过振。在混凝土表面达到不明显下沉、出现一层均匀薄层水泥浆并不再出现气泡方能判断振捣符合要求。水泥混凝土入仓温度应按规范《混凝土温度控制设计规范》NB/T 35092-2017 附录E 的方法计算，温度不宜大于28 ℃。由于蓄水池底板混凝土表面积大，此项目在夏季浇筑后采用喷雾措施，喷雾充满整个仓面，雾滴直径达到50～80 μm，并防止局部表面积水，待混凝土终凝后方可结束喷雾，并立即进行表面流水配合人工洒水进行养护。

2.3 防水砂浆抹面

在开展防水砂浆抹面施工时，水泥可以采用普通硅酸盐水泥，砂可使用中砂，工作中需要采用3～5 mm 孔径的筛，将材料含泥量控制在3%以内，外加剂可以采用抗裂防水剂。实际施工中需要将凸出的混凝土进行剔平，并在清扫干净表面尘土垃圾以后，使用配制好的水泥砂浆进行抹面作业。根据基层表面平整和垂直情况，对抹灰层厚度进行严格控制，一般不能低于7 mm，若墙面凹度比较大则需要采用分层方式进行操作，在抹灰之前也要将墙面提前浇透，并在墙面湿润状态下刷一层胶素水泥浆，针对水池内壁、顶板底面、底板顶面也要采用防水砂浆进行抹面，厚度应控制在20 mm 以内，待完成抹灰作业以后注意喷水进行养护，以防止空鼓裂缝发生[4]。

2.4 施工缝处理

施工缝是发生渗漏问题最多的地方，特别是在蓄水池施工面积较大的情况下，开展浇筑混凝土施工很容易受到水化热影响而出现较大施工缝，进而加大渗漏问题发生概率。为妥善解决这一问题，可以在施工缝中间设置止水钢板带，操作中可以在施工缝处沿接茬纵向先埋设一半的钢板带在混凝土当中，在浇筑下仓混凝土之前对钢板带表面清理干净，然后再对新的混凝土进行浇筑，可以防止渗漏问题出现。

2.5 开展满水试验

在完成蓄水池主体部分施工以后，池体达到设计强度要求，并且清理干净，内外缺陷处理并通过相关方的验收备案，实验前还应当将预留孔洞做临时封堵，并且经过验算得出能承受实验的压力，就可以根据施工规范要求对其开展满水试验。操作中需要明确充水高度。充水前准备好测定蒸发量的设备，本项目采用无渗漏严密、直径500 mm，高300 mm 的敞口钢板水箱，设水位测针，注水深度200 mm，将水箱固定在水池中。同时，选定观测点对蓄水池沉降进行观测，记录各观测点的初始高程后开始充水实验。充水工作开始以后，注意观察蓄水池渗漏情况，整个试验要充水3 次，并且每次充水深度按照1/3 进行设计，24 h 渗透率不能超过 2 L/(m2·d），待满足蓄水池满水试验相关要求以后才能开展下一步作业。

3 农村饮水安全工程蓄水池防渗施工质量把控有效策略

为保证农村饮水安全工程蓄水池防渗施工质量，实际工作中还要注意以下事项：一是蓄水池防渗施工设计。蓄水池防渗施工涉及内容有很多，并且任何一个环节操作出现差错都会对最终施工质量带来不利影响，要在开展蓄水池施工之前对防渗施工需要考虑的因素进行总结和分析，并做好各环节相关工作，为防渗施工有序、高效进行奠定良好基础，避免发生设计不合理、防渗涂料选择不当等问题。二是严格把控材料质量。蓄水池防渗施工对材料选用要求较高，特别是在混凝土结构、涂刷防渗涂料等施工过程中，除了要保证所选择材料质量过关以外，还要对混凝土水灰比加强控制，以提高混凝土强度和抗渗性。在选择防水材料时，应优先考虑新型材料，如改性沥青防水卷材、水泥基渗透结晶性防水涂料、混凝土永凝液等，实际应用不仅可以对混凝土和钢筋起到较好的保护作用，还具有较高的防渗、耐腐蚀性能。三是加强蓄水池防渗试验。在完成蓄水池主体施工以后，要及时开展防渗试验工作，对蓄水池施工质量进行检验，针对出现的渗漏问题也能及时发现和尽早处理，切实保障蓄水池质量和饮水工程良好运行[5]。