守口堡水庫工程膠凝砂礫石壩施工方案

郝滿倉

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

守口堡水庫位于陽高縣城西北約10 km處的黑水河上游段，總庫容980萬m3，屬?。ㄒ唬┬退畮欤こ痰葎e為Ⅳ等，洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為50年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為500年一遇，以工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉及防洪等綜合利用為主。工程由樞紐工程和工業(yè)供水工程組成。工程實(shí)施后，可向工業(yè)供水 640萬m3，改善農(nóng)業(yè)灌溉面積0.18萬hm2，同時(shí)保護(hù)水庫下游陽高縣城和沿河3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)34個(gè)行政村 9.03萬人、0.89萬hm2耕地的生命財(cái)產(chǎn)安全，改善兩岸的生態(tài)環(huán)境，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 壩型設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)階段，樞紐大壩重點(diǎn)比較研究了堆石混凝土壩和碾壓混凝土壩方案，因兩方案投資相差不大，推薦采用技術(shù)成熟的碾壓混凝土重力壩。壩頂長366 m，壩頂高程1 243.6 m，最大壩高64.6 m，壩頂寬7.5 m。上游壩面1 205.0 m高程以上壩坡面為豎直面，以下坡比為1∶0.2，下游壩面1 234.60 m高程以下坡比為1∶0.75，以上為豎直面。泄水建筑物集中布置于壩體，壩體中部設(shè)6孔凈寬9 m的溢流表孔，堰頂高程1 240.00 m，4孔沖沙泄洪底孔對稱布置于溢流表孔兩側(cè)，斷面尺寸4.0 m×4.8 m，進(jìn)口底高程1 210.0 m。

膠結(jié)顆粒料壩是介于混凝土壩和散粒料壩中間的壩型，主要包括膠凝砂礫石壩和堆石混凝土壩。膠凝砂礫石壩放寬了對骨料的要求、拓寬了骨料使用范圍，可就地取材，直接利用天然砂礫料或開挖石渣料和少量膠凝材料拌合后，使用高效率的土石方運(yùn)輸機(jī)械和壓實(shí)機(jī)械快速施工。守口堡水庫壩址區(qū)河床砂礫石豐富，覆蓋層厚度適宜，具有建造膠凝砂礫石壩的良好條件。

膠凝砂礫石壩軸線位置同碾壓混凝土壩位置，方向?yàn)镹85.04°E，壩頂長354 m，壩頂高程1 243.6 m，最大壩高61.6 m，壩頂寬6 m。溢流表孔布置在河床中部，共設(shè)6孔，每孔凈寬9 m，堰頂高程1 240 m；溢流表孔兩側(cè)各布置2孔沖沙泄流底孔，斷面尺寸4.0 m×4.8 m，進(jìn)口底高程1 210.0 m。溢流表孔及泄洪底孔出口均采用挑流消能。大壩上下游坡比在高程1 240.0 m以下為1∶0.6，以上為豎直面。大壩主體為膠凝砂礫石，上下游防滲保護(hù)均采用常態(tài)混凝土防滲。各部位材料要求滿足強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗沖耐磨等要求。

3 膠凝砂礫石壩施工

3.1 施工導(dǎo)流

守口堡水庫導(dǎo)流建筑物級別為5級，設(shè)計(jì)洪水按P＝10%標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，導(dǎo)流時(shí)段為全年，相應(yīng)洪峰流量為366 m3/s。導(dǎo)流方式采用全斷面汛期圍堰法，修筑上下游圍堰擋水，導(dǎo)流明渠及導(dǎo)流洞泄洪。

圍堰選定土石圍堰，上游圍堰長224.3 m，最大堰高15.0 m，頂寬5 m，圍堰堰體采用復(fù)合土工膜防滲，堰基為卵石混合土，采用高噴防滲；下游圍堰長91.9 m，最大堰高4.0 m，堰頂寬3 m，迎水面采用編織袋土防護(hù)厚0.3 m，堰基不考慮防滲。

導(dǎo)流隧洞位于壩址右岸，為城門洞型，底寬7.0 m，高8.02 m，長381.6 m（其中洞身段長216.3 m），洞身段底坡1.40%。

采用膠凝砂礫石壩方案后，由于砂礫石料場位于大壩上游庫區(qū)，考慮料場的防洪，將圍堰向上游移約1 km，圍堰與導(dǎo)流洞進(jìn)口之間設(shè)導(dǎo)流明渠，渠長940 m（其中明渠段長846.4 m），底寬8 m，采用復(fù)合土工膜防滲，鉛絲石籠防護(hù)，明渠段縱坡1.77%。

3.2 主體工程施工

3.2.1 壩基開挖工程施工

卵石混合土開挖分層進(jìn)行，周邊設(shè)置排水溝和集水井。選用2 m3挖掘機(jī)挖土，配合15 t自卸汽車出渣，并配置推土機(jī)集料。開挖料大部分運(yùn)至上游取料區(qū)，剩余部分用作圍堰的填筑料。卵石混合土回填采用推土機(jī)推運(yùn)壓實(shí)。

壩坡石方開挖采用深孔微差控制爆破、淺眼微差控制爆破、周邊孔預(yù)裂爆破相結(jié)合的方法，自上而下、分層依次開挖，每層開挖高度一般控制在10～15 m，接近設(shè)計(jì)基巖面1.5 m時(shí)采用保護(hù)層一次性開挖。壩基風(fēng)化巖開挖采用風(fēng)鉆鉆孔爆破。石渣裝運(yùn)采用推土機(jī)集料，2 m3裝載機(jī)裝15 t自卸汽車運(yùn)輸，開挖料除部分用作壩體堆石混凝土堆石外，其余均運(yùn)至壩下游棄渣場。

3.2.2 壩基處理工程施工

壩基固結(jié)灌漿采用自下而上的方法進(jìn)行，固結(jié)灌漿在基礎(chǔ)堆石混凝土澆筑完成，且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%時(shí)即可進(jìn)行。淺孔固結(jié)灌漿采用手風(fēng)鉆鉆孔，深孔固結(jié)灌漿采用地質(zhì)鉆機(jī)150型鉆孔，灌漿全部采用中壓灌漿機(jī)。灌漿不分段，全孔灌漿一次完成。

帷幕灌漿在壩體廊道內(nèi)進(jìn)行，采用150型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，中壓灌漿泵灌漿，分3序自上而下分段進(jìn)行。

3.2.3 壩體工程施工

壩基堆石混凝土厚度僅1 m，在壩基清理干凈后，采用8 t自卸汽車運(yùn)輸塊石直接入倉，人工和裝載機(jī)配合堆碼；自密實(shí)混凝土采用JS750型強(qiáng)制式拌合機(jī)（站）拌制，混凝土泵入倉。在最終澆筑面上塊石露頭，混凝土面用高壓風(fēng)水槍沖毛，以保證與上層膠凝砂礫石的很好結(jié)合。

常態(tài)混凝土施工采用JS750型拌合機(jī)（站）拌制，15 t自卸汽車裝1.6 m3混凝土吊罐，沿上壩道路運(yùn)至澆筑現(xiàn)場，15 t汽車起重機(jī)吊運(yùn)入倉，插入式振搗器振搗。

砂礫石料的開采一般采用2 m3反鏟挖掘機(jī)，料場開挖深度較大時(shí)，分層開挖，每層開挖深度3～4 m。有地下水時(shí)，首先應(yīng)開挖排水溝渠進(jìn)行排水，在無法排除地下水時(shí)，應(yīng)考慮砂礫料開挖出來后的水分消散，以保證砂礫料的含水量小于拌制用水量，砂礫石料的超徑（大于150 mm）采用格篩剔除。15 t自卸汽車運(yùn)輸至拌合站堆料場。

膠凝砂礫石采用MY-BOX拌合站拌制，15 t自卸汽車運(yùn)輸直接上壩，120 kW推土機(jī)平料，鋪料厚度每層25 cm，鋪3層然后采用13 t碾碾壓，一般碾壓8遍，即無振碾壓2遍，有振碾壓6遍，邊角部位用手扶式振動碾碾壓，并采用富漿膠凝砂礫石。層間面鋪設(shè)一層1∶3的水泥砂漿，層厚15 mm，通倉鋪設(shè)處理。水泥砂漿采用混凝土攪拌機(jī)拌制，攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，直接卸料至膠凝砂礫石澆筑面，然后用ZL50型輪胎裝載機(jī)及人工攤鋪。

為不影響膠凝砂礫石的連續(xù)施工，上下游防護(hù)混凝土施工采用預(yù)制混凝土模板，碾壓2層膠凝砂礫石（1.5 m）澆筑防護(hù)混凝土。

上下游防護(hù)混凝土外側(cè)預(yù)制混凝土模板高度為1.5 m，與內(nèi)側(cè)兩層膠凝砂礫石攤鋪厚度協(xié)調(diào)。預(yù)制混凝土模板的安裝與膠凝砂礫石的填筑可同時(shí)進(jìn)行，預(yù)制混凝土模板采用履帶起重機(jī)吊運(yùn)安裝，凝膠砂礫石填筑的上下游斜面采用反鏟挖掘機(jī)改裝后安裝的特殊振動板進(jìn)行壓實(shí)。澆筑完成后，凝砂礫石的填筑可從軸線向上下游進(jìn)行，保證施工到上下游防護(hù)混凝土部位時(shí)防護(hù)混凝土有一定強(qiáng)度，確保施工連續(xù)進(jìn)行。

4 結(jié)語

目前，膠結(jié)砂礫石壩在我國福建、貴州、四川等地相繼進(jìn)行了一些圍堰工程試驗(yàn)性應(yīng)用，但在永久工程中尚無應(yīng)用。守口堡水庫大壩采用膠結(jié)砂礫石壩是一個(gè)比較合理的適宜性壩型，對我國在永久性工程中的推廣應(yīng)用具有十分重要的意義。