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）。

3.1 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2.9米左右。

3.2 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。

3.3 场地稳定性及不良地质作用

场地所在区域新构造运动显著，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。

3.4 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0.10g。

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 ：1.5，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。

6.1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)防渗效果显著。按照有关国家标准，HDPE的渗透系数一般都小于

1.0×10-13cm/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1.5万m2，防渗措施采用0.5mm厚的HDPE防渗膜，取得了良好效果。

图1 蓄水池HDPE防渗效果图

6.2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。

6.3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

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。

6 蓄水池防渗设计

综合以上比较分析，结合蓄水池池底底及岸坡的地质情况，本工程完全适合采用HDPE防渗膜这一防渗技术。因此，本工程拟定的防渗措施为：河水蓄水池防渗采用0.75mm厚的HDPE防渗膜进行防渗，污水蓄水池采用1mm厚的HDPE。考虑到就地取材，防渗膜料下的垫层采用15cm的黏土，在膜料上铺设15cm厚的黏土保护层，以保证其防渗效果，以上铺设10cm厚的中细砂过渡层和10cm厚的砂卵石面层。对污水蓄水池池底防渗，考虑到清淤要求，湖底除采用防渗膜进行防渗和必要的保护层外，面层建议采用80mm厚的现浇混凝土层护面，以防清淤时损坏防渗

膜料。蓄水池岸边防渗层建议采用一布一膜的复合防渗膜，上游坡面可采用浆砌石或混凝土预制块进行防护，下游坡建议采用草皮护坡，既经济又符合环保要求。

7 HDPE铺设技术要求

(1) HDPE土工膜铺设以前应请监理工程师共同对现场条件进行全面确认，保证填埋库区的基础表面平整，没有凹凸不平现象，无尖刺颗粒，无可能破坏HDPE 硬杂物等存在，土工膜的各种异物，并对防渗材料的质量（各项性能指标，表面是否有气泡、孔洞、皱纹、破损等）进行严格检查，确认无误后方可进行铺设。

(2) 铺设每卷材料应进行编号，并按顺序进行铺设。土工膜编号后交监理工程师存档，以便检测。

(3) 现场存放的土工膜材料不得长时间暴晒，并远离火源。

(4) 在铺设过程中，工作人员不得穿对土工膜有损伤的鞋子，不得在铺设现场吸烟和进行其它可能破坏土工膜的活动。

(5) 对铺设好的防渗材料应及时压放土袋，以防被风刮起。

(6) 土工膜室外铺设和焊接施工应在气温5℃以上，风力4级以下并无雨、无雪的天气进行。

(7) 不允许任何车辆直接在HDPE土工膜及无纺布上通行，不允许土工膜、无纺布上使用铁等金属或尖锐工具。

(8) 施工中应尽量避免由于温度的变化导致材料的收缩、皱纹现象或使材料产生应力。

(9) HDPE土工膜在焊接过程中，应及时请监理工程师对操作程序、铺设、焊接质量进行检查，发现有质量问题应及时进行修补。

(10) 土工膜中间平台锚固沟及坡顶锚固沟内都不得有树根及明显尖刺物质。

(11) 焊接的位置及焊接技术要求

①坑边坡上土工膜搭接布置时应使搭接缝平行于边坡方向，边坡横向搭接焊缝位置应离开坡面底部线1.5m以上。

②拐角处的接缝的设置及不规则几何形状尽量减至最少。

③在焊接设备焊接的试样未通过试焊检查或监理工程师确认之前，不得开始正式焊接。

④焊接前必须将土工膜表面的灰尘、污物等异物清洁干净。

⑤两焊接土工膜的重叠部分不得少于10cm。

⑥若环境温度低于5℃或高于40℃时，施工单位应提供与规定温度范围内同等焊接质量的书面证明，并请监理工程师确认后，方可进行施工。

⑦焊接形式采用双焊缝搭焊，挤出式焊接仅用在修复（修补、覆盖）且熔焊设备达不到的地方。

⑧焊缝的联结强度应大于母材强度。

(12) 施工现场应具备足够焊接施工设备，确保焊接施工连续进行。

(13) 施工现场应设有检测实验室，并配备有必要的检测设备，且现场检测应对土工膜焊缝进行目检、压力试验、真空试验和破坏性测试。

8 管材及水泵选择

8.1水泵选择

本次设计充分考虑集水井水量要求，既满足雨季雨污合流的污水排放，又能满足场区污水不达标情况下的排放问题。

结合水泵的最佳运行效率，L渠1＃集水井内潜污泵为WQ2210-422，流量为120m3/h，扬程为10m，额定功率为5.5kw，1用1备。

A渠和C渠2、4＃集水井内潜污泵为WQ2210-423，流量为150m3/h，扬程为10m，额定功率为7.5kw，1用1备。

A渠3＃集水井内潜污泵为WQ4327-458，流量为800m3/h，扬程为10m，额定功率为30kw，1用1备。集水井尺寸相应放大。

两个河水提升泵选用单级双吸泵SN250-M19流量为553m3/h，扬程为11m。

集水井内闸门采用 600电动铸铁镶铜闸门和相应的在线COD检测仪。

8.2管材选择及长度

重力流污雨合流管：建议使用Ⅱ钢筋砼管，管径DN800，长270m；管径DN1000，长262m；管径DN1200，长454m。

压力污水管：建议使用HDPE管，DN200，长537m；DN400长236m。

河水压力管采用铸铁管DN600长975m。

净水厂反冲洗管采用HDPE管DN250，长275m。

厂区内污泥压力流管道采用碳钢管DN100，长120m。

9 投资估算

9.1投资估算的依据

1、江苏省建筑安装工程综合预算定额

2、江苏省建筑安装工程费用定额

3、江苏省连云港市现行的有关取费标准

4、类似工程技术经济指标

9.2投资估算范围

1、蓄水池土坝修建

2、池底抗渗处理

3、两个20m×20m×1.0m污泥蓄水池的建设

4、管道及水泵

5、管架

9.3工程投资估算及分析

工程总投资700万元（估算）。

罗盖特蓄水池及配套工程投资汇总表单位：万元

注：其他费用包括工程管理、设计、勘探等费用工程投资分析：第一部分工程直接费：550万元，占工程总投资的78.57%；第二部分其他费：80万元，占工程总投资的11.43%；

第三部分基本预备费：70万元，占工程总投资的10%。