Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
蓄水池及配套工程设计方案
罗盖特蓄水池及配套工程设计方案
1 工程概况及问题的提出
罗盖特蓄水池及配套工程是罗盖特连云港有限公司的一个项目。蓄水池位于江苏省连云港市经济技术开发区，地势较平坦，场地地面标高在2.9米左右，地基土主要为杂填土、淤泥、和黏土，地下水位在埋深1m左右。
本项目的主要内容包括：(1)河水蓄水池一座，容积约40000m3,蓄水高度2m，面积约为20000m2及相应的配套工程；(2)污水蓄水池一座，容积约20000m3,蓄水高度2m，面积约为10000m2及相应的配套工程；(3)两条现有排水渠的改造，将现在有的明沟改成暗管，用于污水排水污水蓄水池或达标后排入河道；(4)两个20m×20m×1.0m污泥蓄水池及相应配套工程。
由于蓄水池所处的特殊地位，污水蓄水池为了防止和减少污水渗流污染地下水和附近的河道；
河水蓄水池为了防止渗流造成水资源的严重浪费及地下水渗入蓄水池导致含盐量等增加给后续处理造成困难，故本次工程项目防渗的效果直接关系到工程的质量以及工程的建设和运行成本。因此，防渗方案的选择是本次工程设计中的一个核心内容。
2 设计依据
1 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
2 《给排水设计手册》(第三、五册)
3 罗盖特（中国）精细化工有限公司河水处理项目《岩土工程勘察报告》（2008）
4 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）
5 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
6 《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）
7 《碾压式土石坝施工规范》（DL/T 5129-2001）
8 《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）
9 《混凝土水池软弱地基处理设计规范》（CECS86 : 96）
10《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范》（CECS138 : 2002）
3 项目区工程地质条件
本次方案设计地质条件参考附近场地罗盖特（中国）精细化工有限公司河水处理项目《岩土工程勘察报告》（2008）。
地形与地貌
拟建场地原为农田，经回填整平后地势较为平坦。场地属滨海相海积平原地貌单元，标高在米左右。
地基土的岩土工程分析与评价
根据揭露的地层土体工程地质特征及原位测试统计结果与土样室内试验统计结果，对场地内地基土综合评价如下：
①-1层素填土，成分杂，性质不均匀，工程性质较差，为软弱土；
①-2层粘土，高压缩性，低强度，厚度很薄，性质不均，工程性质一般，为软弱土；
②层淤泥，性质较均匀，高压缩性，低强度，工程性质极差，为软弱土；
③-1层软土夹粉质粘土，性质不均匀，中压缩性，低～中等强度，工程性质差，为中软土；
③-2层粉细沙，性质不均匀，高强度，工程性质较好，为中硬土。
场地稳定性及不良地质作用
场地所在区域新构造运动显着，第四纪早更新世以来有明显的升降活动。据资料记载，自1668年山东郯城大地震之后，该地区未发生过较强烈的地震，是一个相对稳定的平静地区。但周边小震不断发生，且地处郯庐断裂带的东侧。近年我国东部沿海及海域时有发生，可能会波及本区。
本场地位于滨海平原区，场地无采空区，场地不临近河床无侵蚀河岸，不靠近活动性断裂带，场地内不良地质作用不发育。因此该场地为稳定场地，总体上适宜于工程建设。
场地赋存的深厚淤泥为性质极差的软弱土层，具有高含水率、高液限、高孔隙率，具有低强度、低渗透性、高压缩性及触变性、流变性的工程特点。长期荷载作用下易产生缓慢及较大沉降，地震作用下易引起震陷。
场地与地基的地震效应
场地的不良地质作用不发育，特殊类型土为软土，本场地的不良地质条件为地震作用下的软土震陷和上覆荷载后的软土变形沉降。
场地抗震设防烈度为7度（第三组），设计基本加速度值为。
4 蓄水池平面设计
根据建设方提供的平面图及相应的规范，考虑到场区内部规划铁路两侧安全保护距离及充分利用现有场地，本项目蓄水池离场地规划铁路路堤坡脚不少于8米，污水蓄水池设计成三角形型式，为了防止污水形成死角恶化水质并进行倒角处理，河水蓄水池设计成蹄形，具体详见蓄水池平面设计图。
5 蓄水池坝体结构设计
(1) 确定断面尺寸及平面布置
根据规范要求，参照已建工程并考虑本工程的具体情况，确定坝坡、坝顶高程、坝顶宽度、防渗措施，确定岸坡坝段的坝型及断面尺寸。绘出坝的剖面及平面布置图。
①坝坡设计。土石坝的坝坡一般与坝型、坝高、土石料的性质等因素有关，其范围大致在 1 ：2～1 ：4 之间。设计坝坡时，可参照已建工程进行类比，初拟一个坝坡。考虑到本土坝的高度较低，坝体迎水面坝坡按低限取值为1 ：2，背水面坝坡为1 ：，经边坡稳定性计算，满足设计要求。
②确定坝顶高程。本次按建设方给定的初始资料确定，坝顶标高为5.1m，池底标高2.9m。施工期的坝高为2.1米，土坝建成后场地土进行回填，回填至标高3.4m，蓄水池成为半地下结构。
③坝顶宽度。坝顶的最小宽度按下面的方法确定：当坝高小于100m 时，坝顶最小宽度 bmin 取为 H／10 ，并不小于 3m，当坝顶有公路通过时，应满足交通要求以及防汛抢险等要求，本次坝顶宽度按照最小值3m设计。
④排水体设计。可根据实际情况选择贴坡排水或棱体排水，再进行构造设计。
蓄水池坝体结构剖面图详见土坝设计图。
6 蓄水池防渗方案比选
本工程就针对HDPE防渗、现浇混凝土板防渗、黏土铺盖防渗等几种常用措施进行比较。
方案一：HDPE防渗
根据目前国内水利工程、园林湖区的防渗技术及有关规程规范的技术要求，采用HDPE防渗是一种十分成熟且可行的防渗技术。其结构分3层：下部支持层、HDPE防渗膜层和上部保护层。对于支持层一般采用铺设不小于5cm～15cm厚的砂土或黏土作垫层，并应在施工过程中保持支持层不受破坏；也可以用土工合成材料或在支持层上铺设一层土工合成材料覆盖。对于HDPE膜料，在运输及铺设过程中应严格按照技术要求进行；同时应进行现场铺设试验，确定焊接温度、速度等施工工艺参数，并对焊缝进行严格检验。对于保护层其厚度一般在10cm以上，所用材料及施工过程不应损坏以下防渗层。
该技术的特点是：
(1)施工方便，即施工所需的设备简单，便于大面积施工，施工质量较容易控制；
(2)适用范围广，适用于多种类型的土质条件、气候条件和不同材料的建筑物；
(3)造价低廉，即相对于其他刚性材料的防渗措施如防渗混凝土等，其造价相对较为低廉；
(4)防渗效果显着。按照有关国家标准，HDPE的渗透系数一般都小于×10-13cm/s，经初步测算，采用该防渗措施后，本工程的正常渗漏量完全可以控制在最小范围内；
(5)使用寿命较长。防渗膜料的使用寿命一般可达到30～50年以上。
从国内目前已建成的类似工程来看，如图1所示，HDPE已被大量应用于水库、蓄水池、人工湖、灌溉渠道等工程，如苏州工业园区美国蓝牙集团景观人工湖防渗工程，防渗面积约万m2，防渗措施采用厚的HDPE防渗膜，取得了良好效果。
图1 蓄水池HDPE防渗效果图 | |
方案二：现浇混凝土板防渗
现浇混凝土板防渗也是实际工程中广泛采用的一种措施。其基本结构一般采用等厚板。当下面基础有较大膨胀、沉陷等变形时，除采取必要的地基处理措施外，还需采用楔形板、中部加厚板等相应措施。
该技术的特点是：
(1)防渗、抗冲性能好，耐久性强；
(2)适用范围广，适用于多种类型的土质条件、气候条件和不同材料的建筑物；
(3)同时施工技术也比较成熟，在已建工程中被广泛采用。
方案三：黏土铺盖防渗
黏土铺盖进行防渗主要采用一定厚度的黏土。其优点是可以就地取材，施工简便，同时造价比较低，所以也是一种富有实效的措施。
以上三种方案进行比较的结果见下表1。
表1 防渗方案比较表
序 号 | 主要防渗 结构 | 主要优点 | 主要缺点 | 单位面积造价 估算（元/m2） |
方案一 | 防渗膜加黏性土、砂卵石保护层 | 适用广， 防渗效果好 | 施工时质量控制工序较多 | 26 |
方案二 | 80mm厚防渗混凝土防渗加砂卵石保护层 | 适应性好，耐久性强 | 在软弱地基上适应变形较差、施工周期较长 | 40 |
方案三 | 500mm厚黏土防渗加中细砂、砂卵石保护层 一个土一个于 | 造价低， 施工 简便 | 防渗效果、防冻性、耐久性较差 | 18 |
通过分析可以看出，三种防渗措施各有其优缺点。其中，方案一、方案二的防渗效果要远优于方案三，而方案二除了适应变形的性能较差、施工周期较长外，其造价也明显高于方案一。因此，从技术上可行、经济上合理的要求分析，采用HDPE防渗膜进行防渗比采用混凝土或黏土铺盖进行防渗有着明显的优越性。
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