柴河水庫壩體上游水下拋石施工

程艷娜

（遼寧西北供水有限責任公司清河分公司 鐵嶺市 112300）

1 概 述

柴河水庫位于遼寧省鐵嶺市境內(nèi)，是一座以防洪、灌溉、工業(yè)和城市供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚綜合利用的大型水利樞紐工程。水庫為大（Ⅱ）型水庫，水庫原設計按100年一遇洪水設計，可能最大洪水校核。水庫總庫容6.36億m3，防洪庫容1.34億m3，興利庫容3.357億m3。柴河水庫下游有鐵嶺市、沈陽市、鞍山市、盤錦市、長大鐵路、沈哈高速公路，八三泵站，影響人口20余萬人，耕地1.47萬hm2（22萬畝）。由于柴河水庫一直處于病險狀態(tài)運行，2005年水利部大壩安全管理中心核準確定柴河水庫為三類壩，2007年開始進行加固施工。其中大壩上游拋石加固為主要施工項目。

柴河水庫壩體上游水下拋石施工，于2008年5月25日開工，7月15日完工。主要包括臨時碼頭水下拋石、主壩上游壩坡加固水下拋石。臨時碼頭水下拋石方量為1.1萬m3，主壩上游壩坡加固水下拋石方量為7.31萬m3。

2 水下拋石施工方法

水下拋石施工程序為：劃分小區(qū)、準確定位、掌握落距、合理掛檔、定量拋投、多次拋勻，水下拋石施工工藝流程見圖1。

圖1 水下拋石施工工藝流程圖

2.1 拋前水下地形測量

在施工前，由測量人員按設計拋石加固施工范圍，用水下測量工具結合全站儀等測量儀器，進行拋前水下地形測量。測量后將測量結果上報監(jiān)理工程師審批。

2.2 施工小區(qū)（網(wǎng)格）劃分

水下拋石施工的關鍵是合理劃分施工小區(qū)（網(wǎng)格），根據(jù)多年從事水下拋石施工的經(jīng)驗，結合實際拋石施工中裝石船的具體情況，將施工小區(qū)劃分為6m×6m的標準網(wǎng)格，根據(jù)設計圖紙中每個拋區(qū)的厚度以及拋前水下地形測量成果，計算出每個網(wǎng)格應拋石數(shù)量。

為準確掌握拋石范圍內(nèi)各具體部位的實際情況，以便指導施工控制，因此需要進行施工控制水上測量。

測量設縱向控制線兩條：其中以壩坡95m高程馬道為起點，平行壩軸線方向按2m間距定出一條控制線；在水面內(nèi)距壩坡95m高程馬道水平距離54m處平行壩軸線方向，以右壩端、輸水洞啟閉塔為固定點，用鋼索連接定出另一條施工控制線。在兩條縱向控制線之間用尼龍繩連接為橫向控制線，同時用浮球、紅綢繩作樁號和尺寸標記。水上測量采用手劃橡皮船和平底鉛錘的測繩，岸坡設置水準儀，按照縱向樁號和橫向水平距離，形成方格網(wǎng)圖，計算出每格拋填量，定出每格的拋填深度，并繪制成壩坡斷面圖、實測柱狀圖，同時計算出總拋石量。

2.3 定位平臺定位

本工程新投入一座重20t的鋼結構定位平臺，單節(jié)尺寸為6m×1.5m×0.75m（長×寬×高），共14節(jié)，總長為42m，吃水深度為（0.3～0.5）m，用于拋石船準確定位，保證拋投位置準確，拋石平臺布置如圖2所示。

圖2 鋼結構拋石平臺布置圖

以施工控制測量的水邊壩坡95m高程順壩軸線方向排出的2m樁號和水面54m處鋼索為兩條縱向控制線，以3m寬、42m長的定位平臺垂直壩坡擺放，并用4道鋼索與壩坡固定作為橫向控制線。

2.4 石料船的石質(zhì)檢查、計量和拋石施工

拋石船只的選用：采用15t的駁船，船倉改裝成3個相互獨立的船底自卸料倉，每倉由兩個手動葫蘆用手搖控制料倉卸料。

2.4.1 石料石質(zhì)的控制和數(shù)量的確定

（1）石質(zhì)的控制。水下拋石要把好石料質(zhì)量關，塊石供應先經(jīng)試驗，確定其符合設計及規(guī)范要求，經(jīng)監(jiān)理確認合格后，方可選用。杜絕風化石、水解、碎石等不合格的石料。

（2）數(shù)量的確定。石料船到達工地指定地點后，根據(jù)船體吃水深度經(jīng)現(xiàn)場實驗標記出不同裝載量的船體吃水線，依據(jù)拋石量控制裝載量。

2.4.2 拋石施工

首先在壩腳前拋一層直徑大于50cm的大塊石進行擠淤，擠淤方向——由壩腳向庫內(nèi)方向擠推。定位平臺定位結束后，拋石船順向與拋石平臺靠近并固定，由壩腳向壩軸線方向進行拋填施工。

拋填石料運至壩東坡腳臨時碼頭處裝船，采用縱橫雙向移位疊加拋石方法。拋石船按照現(xiàn)場拋填部位靠緊拋石平臺，船體橫向、縱向完全固定后再采用人工手搖葫蘆自動卸料拋填。利用壩坡95m高程順壩軸線方向排出的2m樁號移動拋石平臺，可進行縱向移位疊加拋投；沿著平臺上標記的軸距，前后錯位可進行橫向移位拋投。拋石船每拋一船后對該部位進行再次測量，指導下船拋填量和具體位置。同時結合另一小船進行人工拋石，以解決缺料較少部位及岸邊大船不能到位的部位拋石。

2.5 竣工水下地形測量

水下拋石工程結束后，對拋投區(qū)域及相鄰的部分水域聯(lián)合進行水下地形測量，并繪制比例為1∶2000的水下地形圖，將拋前拋后的水下地形圖進行對比，確定拋投成果。

定點測量原壩坡拋石面增厚控制在70%～130%，如增厚小于70%，則須補拋塊石，如大于130%，則須安排潛水員進行水下埋坡工作。

2.6 施工技術要求

2.6.1 拋投作業(yè)

（1）施工開始時，按圖紙要求達到的斷面尺寸，首先在壩腳前拋一層直徑大于50cm的大塊石進行擠淤，擠淤方向——由壩腳向庫內(nèi)方向擠推。

（2）拋石順序由壩腳向壩軸線方向一次性按排進行，每一排石料必須由壩體一端始拋到壩體另一端止，在第一排石料拋完后，經(jīng)測量檢驗合格，再拋第二排，依此類推，連續(xù)進行。不得將壩體分成幾個施工段進行局部超高拋填。

（3）施工預留沉陷量：填料深度超過3.0m的部位預留沉陷量為0.4m，其余部位最小為0.2m，拋石表面平順過渡，不得出現(xiàn)陡坎。

（4）施工時靠近壩坡部位時，由于水位原因，局部地方船只無法拋投時，必須采用岸上人工抬拋，以保證護坡的質(zhì)量。

2.6.2 安全作業(yè)

為了保證壩體安全，不得在壩體上和壩體兩端進行危及壩體安全的施工作業(yè)。例如：不得在壩體上由壩頂向壩腳方向滾石作業(yè)；不得在壩體兩端進行危及壩體安全的采石放炮?？傊?，不能因加固除險施工再造成新的人為險情。

2.6.3 拋石試驗

在進行正式拋石前，先進行拋石試驗，通過試驗以得到落距與水深、塊徑之間的關系。根據(jù)水位及時調(diào)整定位平臺位置，勤測水位、水深等參數(shù)，計算調(diào)整好拋石落距。

2.6.4 結果分析

一個單元拋投結束后，分析拋投結果，以便及時調(diào)整分條網(wǎng)格拋投計劃和水上作業(yè)定位位置。

2.7 質(zhì)量保證措施

2.7.1 材料質(zhì)量控制

拋石施工的施工材料比較單一，主要為塊石，塊石質(zhì)量要求見附表。

附表 拋石石質(zhì)要求

2.7.2 拋石過程控制

（1）每天做好詳細的施工記錄，包括水文、氣象、塊石沖距、定位平臺定位、移位、施工樁號、拋石船舶號及載石量，當天船只數(shù)，過磅船噸位及數(shù)量，拋石船拋石檔位圖及總拋石量等原始施工記錄。

（2）拋石施工進度必須嚴格按照設計進度要求分段、分區(qū)實際控制，未經(jīng)監(jiān)理工程師批準不得提前結束拋填或改變區(qū)域拋填，一個單元拋填結束后，須經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格同意后方可移動定位平臺進行下一個單元施工。

（3）每拋石、鋪石10000m3，取一組試樣，并注明其投放在壩體的位置，作出一條顆粒大小分配曲線。以便采取適當措施，調(diào)整石料級配使其與設計相吻合。必要時，經(jīng)與有關部門磋商，可臨時增加試驗組數(shù)。

（4）鋼結構定位平臺固定牢固，且用經(jīng)緯儀準確定位，保證拋石位置準確。

（5）大風天氣定位平臺不穩(wěn)定時停止施工。

（6）開始拋投前準確測量水下地形，并劃分拋投區(qū)域，計算每個區(qū)域的拋填量，拋填時準確計量已拋石料量，保證不多拋也不少拋。

3 結 語

柴河水庫除險加固工程壩體上游拋石施工于2008年順利完成，從施工后的竣工測量結果來看，完全滿足設計要求。同時經(jīng)過近幾年的運行，證明壩體上游水下拋石施工對于柴河水庫上游壩坡加固是有效的，而且使柴河水庫蓄水水位自建成后首次達到設計高水位，增加了水庫的社會效益和經(jīng)濟效益。水下拋石加固施工方法，可以在不影響水庫正常運行的條件下進行施工，較其他加固方法避免了因施工而需放空庫容帶來的經(jīng)濟損失，可為類似工程施工提供借鑒和參考。

[1]DL/T5129-2001.碾壓式土石壩施工規(guī)范[S].

[2]DL/T5173-2003.水電水利工程施工測量規(guī)范[S].