复合土工膜为什么成为土石围堰中不可或缺的防渗材料
钢板桩围堰作为一种成熟且广泛应用的深水基础施工技术，凭借其设计计算简便、施工经验丰富的特点，在各类工程建设项目中占据了重要地位. 这种施工技术允许实时监控各个施工阶段，使得施工团队能够迅速响应并妥善处理施工过程中可能遇到的各种突发状况。在设计围堰时，不仅要考虑其基本的防水和防渗功能，还必须注重结构的简化与施工效率的提升.
复合土工膜，因其成本效益高、施工快捷及优异的防渗性能，已经成为土石围堰中不可或缺的防渗材料，特别是在缺乏适宜黏土资源的地区，其应用尤为广泛[[7-8]]. 然而，一个常见的问题是，由于围堰主体填料与防渗结构间可能出现不一致的沉降和变形[[9]], 复合土工膜在与防渗墙连接部位容易遭受损坏，影响其整体性能。
鉴于上述问题，本项目创造性地结合了复合土工膜与钢板桩防渗墙，提出了一种优化的围堰防渗结构和施工方案。该方案集成了钢板桩防渗墙、复合土工膜以及混凝土基座等关键组件，旨在解决传统结构中出现的不协调沉降问题。这一技术创新已在百色水库灌区银屯进水口工程中成功应用，证明了其在实际工程项目中的可行性和有效性。
通过采用复合土工膜与钢板桩相结合的防渗结构，不仅增强了围堰的整体稳定性，同时也确保了长期的防渗性能，为工程项目的顺利推进提供了坚实的基础。这一集成式设计通过优化不同材料间的接口处理，有效避免了复合土工膜的损坏，从而降低了维护成本，延长了工程的使用寿命。
位于百色水库副坝左侧坝肩上游约420米处的某进水口工程，处于水库的一个分支末端，距主坝5公里，离右江主河道3.7公里。此处的分支水域宽约170米，库底标高大约在190米，常规水深为38米，地形特征为山地峡谷型水库分支。百色水库灌区属于大型二级灌区（等级为II），而该进水口工程级别定为3级，设计抵御洪水的标准为30年一遇，校验洪水标准则为100年一遇。进水口的导流构造物级别设定为4级，设计洪水标准按20年一遇制定。施工围堰全年不间断导流，结构为土石材料。
整个围堰的填筑总体积为305,000立方米，其中包含41,280立方米的土料，215,840立方米的土石混合料及风化料，45,739立方米的石渣，4,781立方米的级配碎石，以及7,718立方米的土工膜垫层。计划拆除的土石围堰体积为177,290立方米。
施工围堰由预留的岩石堤坎与土石围堰组合而成，与进水塔基坑保持约220米的距离。围堰的轴线长度为165米，顶部标高设定在229.4米，而百色水库的常态蓄水位在228.17米高程。依据水库的最高蓄水位历史数据和年度调度计划，围堰的第一阶段顶部高度设在226米，后续通过子堰加高至229.4米。围堰的最大高度为43米，戗堤顶部标高为206米。在第一阶段，围堰顶部宽度为10米，而子堰的顶部宽度则为3米。围堰的剖面结构如图1所示。
该围堰的设计和构建充分考虑了地质条件、水文特性以及施工的安全性与效率，以确保在各种极端气候条件下，进水口工程能够稳定运行，同时保证周边环境和生态系统的安全。
为了实现围堰的防渗目标，采用了土工膜与钢板桩相结合的双层防渗体系。具体来说，围堰中设置了一道钢板桩防渗墙，选用的是拉森Ⅵw型600×210×18规格的钢板桩，桩体长度范围在6至24米之间，确保桩底深入全风化层以下至少1米，以稳固地锚固在地基中。对于高于206米高程的部分，则采用了土工膜作为主要的防渗措施。
在戗堤后方，设置了反滤层和水平排水系统，以防止水流侵蚀并确保水流平稳排出。在内坡的底部，采用了抛石排水棱体作为护脚，以加固结构并提供额外的排水功能。围堰施工的时间窗口与百色水库的水位调控密切相关，这意味着施工周期非常有限，必须在8月中旬前完成全部的围堰填筑工作，以符合水库水位管理的要求。
鉴于此，施工团队面临的挑战在于，要在短时间内完成大规模的围堰建设，其轴线总长达165米，最大高度达到43米，所需填筑的土石方量超过30万立方米。这不仅要求高效的施工组织与管理，还需要精密的工程规划和强大的物资调配能力，以确保围堰能在限定时间内建成，同时满足结构稳定性和防渗效能的需求。
围堰填筑施工是整个工程项目中的关键环节，施工计划需紧密配合水库水位的变化，确保每个施工节点都能按时完成。以下是详细的施工安排：
1. **填筑I区（含戗堤部分）**：总填筑量约为10.3万立方米，主要使用土石混合料与风化石料。围堰压实区要求土石混合料、风化料的压实度≥0.96，石渣料的相对密度≥0.75。计划在17天内完成，平均每日填筑量需达到0.6万立方米。考虑到工作面初始较窄及填筑效率等因素，高峰期填筑强度预计超过0.9万立方米/天，为此安排了1.0万立方米/天的运输能力。
2. **防渗钢板桩施工**：待I区填筑形成足够工作面后，开始施工防渗钢板桩，包括准备工作在内共需8天，总计1,650米，平均施工进度约207米/天。
3. **钢板桩与Ⅲ区、Ⅳ区围堰施工**：I区围堰完工后，同步开展钢板桩施工与Ⅲ区、Ⅳ区围堰的填筑。考虑到土工膜的铺设，水面以上的Ⅲ区、Ⅳ区围堰分为两部分施工，以土工膜位置为界，先施工背水侧，完成边坡修整和级配碎石垫层铺设后，再铺设土工膜，最后填筑迎水面的堰体。
4. **基坑排水**：围堰闭气后，进行基坑排水，总排水量约45万立方米。其中，206米至200米高程段排水量约为24万立方米，计划10天完成，初期排水速率约0.5米/天；200米至190米高程段排水量约为21万立方米，计划8天完成。
5. **排水棱体施工及堰体坡面修整**：基坑基本排水完毕后，进行排水棱体施工和堰体坡面的修整工作。
6. **子堰施工**：226米高程以上的子堰在主堰体完成后，根据实际情况施工，采用编织袋装土的方式进行填筑。
### 施工工艺流程
围堰施工的主要流程如下：
1. **测量放样**
2. **围堰岸坡清理**
3. **戗堤填筑**
4. **围堰防渗（钢板桩与土工膜铺设）**
5. **基坑排水**
6. **围堰填筑**
7. **围堰检修**
8. **围堰拆除**
详细流程请参考图2所示。对于钢板桩与复合土工膜的防渗施工，需在I区围堰填筑出水后，进行钢板桩施工；同时安排Ⅱ区土石混合料及Ⅴ区石渣区的填筑，以拓宽工作面。钢板桩施工完成后，继续进行Ⅲ区、Ⅳ区围堰的填筑碾压及土工膜铺设。在Ⅲ区、Ⅳ区围堰填筑时，按标高分层施工，每层高度为4米，即按210米、214米、218米及222米、226米高程进行填筑和土工膜铺设。在土工膜施工中，Ⅲ区围堰每层分为两部分，先施工背水侧，完成边坡修整及级配碎石垫层铺设后，再进行土工膜的铺设，最后填筑迎水面的土料。
