淺析沙溝骨干壩施工方案及工程投資

郭蓉蓉

（榆林市榆陽區(qū)水產(chǎn)工作站 陜西 榆林 719000）

1 概況

沙溝骨干壩位于榆林市榆陽區(qū)南部魏家樓鎮(zhèn)孔家焉村，所在溝道屬無定河三級(jí)支流，壩控流域面積9.69km2，屬黃土丘陵溝壑區(qū)。地形支離破碎，梁峁相間，基巖裸露，溝壑縱橫。該流域?qū)俦睖貛Ц珊蛋敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，最大年降水量為697.4mm（1964年），最小降水量為165.3mm（1965年），流域多年平均汛期降水量397.8mm，年蒸發(fā)量2088mm。受地理及氣候影響，該區(qū)域水土流失十分嚴(yán)重，多年平均侵蝕模數(shù)為1.3萬t/km2，平均年輸沙量為 9.331 萬 t。

沙溝骨干壩是榆林市榆陽區(qū)螞蟻河上游劉家畔溝的一座控制性工程，控制流域主溝道長4.03km，泥面加高壩體10.5m，總庫容66.5萬m3，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)取30年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)取300年。工程所在流域涉及孔家焉1個(gè)行政村，共有人口878人，糧食總產(chǎn)量39.6萬kg，糧食畝產(chǎn)值75公斤/畝。

2 存在問題

（1）設(shè)計(jì)缺陷使得沙溝骨干壩頻繁出險(xiǎn)。

始建于1978年的沙溝骨干壩，受當(dāng)時(shí)建設(shè)條件和建設(shè)思想束縛，該工程沒有經(jīng)過任何設(shè)計(jì)及論證，建成時(shí)只有壩體工程，沒有任何泄水建筑物，致使該工程多次失事（由于沒有資金，最后一次在原壩址上游300m處泥面加高壩體7.0m，還是沒有任何排洪設(shè)施）。當(dāng)?shù)厝罕娮园l(fā)性多次加固，但解決不了根本性問題，特別是2012年7月28日出現(xiàn)的溢洪滲露險(xiǎn)情，雖然經(jīng)政府組織武警官兵、周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)干部及廣大群眾幾百人，并動(dòng)用大型機(jī)械進(jìn)行緊急搶險(xiǎn)，奮戰(zhàn)了20多個(gè)小時(shí)才暫時(shí)保住了該壩，所以急需對(duì)壩體設(shè)計(jì)進(jìn)行變更，增設(shè)溢洪道建設(shè)，建設(shè)時(shí)要確保壩體不受影響。

（2）工期較緊。

沙溝骨干壩原壩高22.0m，已淤壩地1.58hm2，是該流域防洪攔泥的關(guān)鍵性工程。根據(jù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，沙溝骨干壩除險(xiǎn)加固工程主要為加固大壩和增設(shè)溢洪道，工程要在汛前全面完工。由于陜北進(jìn)入冬季氣溫寒冷，無法進(jìn)行施工，造成施工期相對(duì)較短，較為緊張。

（3）無施工道路。

當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村公路可通至村，但通往沙溝骨干壩的道路卻只有3m，無法滿足除險(xiǎn)加固施工，需進(jìn)行拓寬。

（4）建設(shè)資金一直困擾著沙溝骨干壩的除險(xiǎn)加固。

沙溝骨干壩隸屬孔家焉村，屬于民辦工程，受益者也只是孔家焉村，因此，雖然該工程很早就出現(xiàn)險(xiǎn)情，但卻一直苦于無處籌集資金，無法進(jìn)行除險(xiǎn)加固。而且，隨著時(shí)間的推移，壩體病情加重，除險(xiǎn)加固資金更加巨大。特別是本世紀(jì)以來，當(dāng)?shù)厍鄩褎诹Υ蠖嗤獬鰟?wù)工，留在村里的大多為老弱病殘者，村里更是無力組織進(jìn)行建設(shè)。

3 施工條件分析

3.1 交通、水電條件

沙溝骨干壩位于榆陽區(qū)雙城鄉(xiāng)孔家焉村，在工程施工前，應(yīng)先修施工道路，對(duì)通往壩址施工道路拓寬1.0km，以滿足施工機(jī)械和運(yùn)料車輛的通行。施工電力供給十分方便，水電以及氣候等因素均能夠滿足工程建設(shè)的需要。

3.2 建筑材料來源

根據(jù)實(shí)地勘測，選擇左右岸壩肩以上的土料為碾壓筑壩土料，土質(zhì)為粉質(zhì)壤土，儲(chǔ)量豐富，其粘粒含量為11.1.%，塑性指數(shù)為13，滲透系數(shù)為0.9×10-5cm/s，有機(jī)質(zhì)含量＜5.5%，水溶鹽含量＜5.4%，天然干容重為1.5t/m3，土粒比重為2.75，含水量為17%，完全滿足碾壓筑壩施工的要求，所以工程所需的筑壩土料可從壩址左右岸取土，石料可在本村雙城溝開采，砂子從靖邊楊橋畔購買，水泥、鋼筋、柴油從縣城購置，施工機(jī)械選用74kW推土機(jī)。

3.3 施工方法及進(jìn)度計(jì)劃

結(jié)合工程實(shí)際，現(xiàn)狀壩內(nèi)水面以下采用水中填土筑壩，以上部分施工方法采用機(jī)械碾壓法筑壩。根據(jù)工程施工和度汛要求，本工程總工期為5個(gè)月，即2013年10月份開工建設(shè)。為了確保在2014年6月底全部完成施工任務(wù)，在壩體除險(xiǎn)加固和溢洪道建設(shè)中，采取交叉施工作業(yè)，平行施工，壩體填筑與溢洪道基礎(chǔ)開挖同時(shí)進(jìn)行，以節(jié)約時(shí)間。同時(shí)，上足設(shè)備和人員，以保證施工進(jìn)度。

4 施工方案

4.1 沙溝骨干壩施工方法與流程

沙溝骨干壩施工流程：開工申請(qǐng)→開工審批→清理、削坡，處理檢查→結(jié)合槽開挖→取土物爆破松土地→推土機(jī)填壓推平→含水量檢測→合格推土機(jī)或壓路機(jī)碾壓→不合格，翻扮晾曬或?yàn)⑺?/p>

壩基清理采用人工配合74kW推土機(jī)進(jìn)行，清基范圍一般應(yīng)比壩腳線加寬0.5m，凡在清基范圍內(nèi)的地面表土、亂石、草皮、樹根等都要清除干凈，對(duì)洞穴、墓穴等隱患，都應(yīng)進(jìn)行挖除，并分層夯實(shí)回填，清基厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。壩體與兩岸結(jié)合處，岸坡要開挖成平順的正坡，削坡坡比不小于1∶1.5。為防止壩體與壩基結(jié)合處形成集中滲流，保證壩體與基礎(chǔ)緊密結(jié)合，壩軸線處開挖結(jié)合槽一道，結(jié)合槽要按設(shè)計(jì)尺寸開挖，遇有洞穴時(shí)必須清理并回填夯實(shí)。壩體填筑的土料要均質(zhì)，不含腐殖土、石塊、大土塊、凍土塊或草根、樹枝等其他雜質(zhì)。土料取用堅(jiān)持高土高運(yùn)、低土低運(yùn)的原則；鋪土應(yīng)平行于壩軸線方向延伸，厚度均勻，每層鋪土厚不得超過0.25m，寬度應(yīng)一次鋪夠，避免接縫。每次鋪土前要將上次已壓實(shí)的土料灑水濕潤，并鉤皮刨毛，以利于上下層結(jié)合。冬季如不能連續(xù)施工時(shí)，第二次填筑前應(yīng)將停工前的凍層挖開運(yùn)走，或在壩面上鋪一層松土；雨季施工時(shí)，應(yīng)將因雨形成的橡皮土挖除。在鋪土壓實(shí)過程中要根據(jù)土料性質(zhì)，確定鋪土厚度與夯碾次數(shù)，其壓實(shí)度不小于92%，用履帶拖拉機(jī)碾壓，采取“進(jìn)退錯(cuò)距法”，兩次錯(cuò)車碾跡應(yīng)重疊10cm～15cm，沿壩軸方向進(jìn)行，用1檔～2檔速度碾壓。壩體在施工期間會(huì)發(fā)生沉陷，因此，壩高應(yīng)預(yù)留一定的沉陷值，取壩高的3%作為沉陷值。

4.2 溢洪道施工方案

根據(jù)壩址處的地質(zhì)條件，右岸坡為堅(jiān)硬老黃土層，同時(shí)岸坡較緩，基礎(chǔ)開挖方量不大，所以溢洪道布置在右岸。溢洪道由進(jìn)口八字段、控制段、陡坡段、出口段組成。由于當(dāng)?shù)厥蠌?qiáng)度不能滿足砌石要求，所以溢洪道結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，溢洪道進(jìn)口底高程989.50m，進(jìn)口八字墻段長10.0m，溢流段長 18.0m，陡坡長 93.3m，坡比1∶3.0，出口高程為964.00m。溢洪道施工包括基礎(chǔ)開挖，基礎(chǔ)漿砌石砌筑，模板安裝支承，現(xiàn)澆混凝土。其工藝流程為：施工準(zhǔn)備（開鑿基礎(chǔ)、清除殘?jiān)_洗）→支?！虐韬汀鷶備仭駬v→清表→養(yǎng)護(hù)。

溢洪道砌石工程所用的塊石應(yīng)堅(jiān)實(shí)新鮮，無風(fēng)化剝落層或裂紋，表面無污垢、水銹等雜質(zhì)，用于表面的石材，應(yīng)色澤均勻。石料應(yīng)呈塊狀，中部厚度不應(yīng)小于20cm。規(guī)格小于要求的毛石，可以用于塞縫，但其用量不得超過該處砌體總量的10%。砂漿采用的砂要求級(jí)配良好，粒徑在0.15mm～5mm左右，細(xì)度模數(shù)為2.5～3.0，其最大粒徑不大于5mm。每立方米砂漿的材料參考用量為：水泥 327kg，砂 1.08m3，水 291kg。

溢洪道主體工程澆筑時(shí)必須振搗密實(shí)，無麻面、蜂窩及露筋現(xiàn)象。鋼筋加工主要采用人工配合小型鋼筋機(jī)械完成。全部采用搭接，在同一斷面上，接頭斷面積不超過鋼筋總數(shù)的50%。鋼筋綁扎好后開始安裝模板，先按設(shè)計(jì)圖紙放在設(shè)計(jì)位置，而后用鋼筋進(jìn)行加固，以保證在混凝土澆筑過程中不會(huì)產(chǎn)生跑模和移位，待混凝土澆筑完成達(dá)到一定強(qiáng)度后，人工采用專用工具拆模?；炷猎跐仓r(shí)采用機(jī)動(dòng)翻斗車運(yùn)料到現(xiàn)場后，人工鏟料入倉，1.1kW振搗器振搗，初凝前人工壓面提漿。

4.3 施工導(dǎo)流及度汛方案

本工程壩內(nèi)有蓄水，開工于當(dāng)年10月，溢洪道在次年4月開工，在汛期到來前必須完工，并開始運(yùn)行，所以不考慮施工導(dǎo)流工作。雖然該工程是在非汛期施工，但工程開工前也必須制定詳細(xì)的度汛方案，由縣水務(wù)局、雙城鄉(xiāng)、孔家焉村委會(huì)組成沙溝骨干壩防汛機(jī)構(gòu)，成立防汛搶險(xiǎn)隊(duì)，人員不少于50人，儲(chǔ)備防汛搶險(xiǎn)物資：麻袋500條，柴草5t～10t，架子車20輛，全部存放工地附近，施工中一旦有險(xiǎn)情，即刻發(fā)出搶險(xiǎn)信號(hào)（擂鼓），進(jìn)入搶險(xiǎn)狀態(tài)。

5 工程量及投資

5.1 工程量計(jì)算

5.1.1 壩體工程量計(jì)算

壩體碾壓土方量按橫斷面法計(jì)算，根據(jù)壩址溝道縱斷面及壩體橫斷面圖，平均按2m分層，將其每層面積算出，然后將每兩層土體加權(quán)平均后再累加即可。清基按面積計(jì)算，其他項(xiàng)目按“面積×厚度（長度）”進(jìn)行計(jì)算。

表1 土壩其他工程量計(jì)算

表2 沙溝骨干壩溢洪道工程量表

5.1.2 溢洪道工程量計(jì)算

溢洪道工程砌石及混凝土工程量按幾何體積計(jì)算，挖填方工程量按斷面面積×長度分段計(jì)算，鋼筋用量按設(shè)計(jì)規(guī)格、長度、數(shù)量累計(jì)后加入損耗計(jì)算。

5.2 投資概算

沙溝骨干壩工程概算由工程措施費(fèi)、林草措施費(fèi)、獨(dú)立費(fèi)用和基本預(yù)備費(fèi)組成。經(jīng)計(jì)算，工程概算需總投資191.76萬元，其中工程措施費(fèi)168.9萬元，林草措施費(fèi)0.65萬元，獨(dú)立費(fèi)用16.62萬元，預(yù)備費(fèi)5.59萬元，工程投資采取中央、省、市、縣四方共同投資完成。

6 結(jié)語

因?yàn)橄忍煸O(shè)計(jì)不足，使得沙溝骨干溝頻頻出現(xiàn)病險(xiǎn)，根據(jù)沙溝骨干壩的除險(xiǎn)加固方案，科學(xué)制定施工方案，以確保工程建設(shè)科學(xué)進(jìn)行。沙溝骨干壩工程防洪能力為300年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，在運(yùn)行期間，削洪調(diào)沙，有效地防止溝道下切、溝岸擴(kuò)張，抬高侵蝕基面，穩(wěn)定溝坡，減輕水土流失，可攔截泥沙13.9萬m3，保護(hù)壩地 8.6hm2，為合理利用水資源和促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。陜西水利