河口水庫除險(xiǎn)加固施工方案探析

侯 婷

（榆林市榆陽區(qū)魚種場 陜西 榆林 719000）

1 工程概況

河口水庫位于無定河一級支流榆溪河上游支流的白河上游，水庫樞紐工程由大壩、放水建筑物和溢洪道組成，大壩由主壩和副壩組成，主壩為粘土心墻沙壩，副壩為均質(zhì)沙壩，壩高12.7m，水庫總庫容9600萬m3，死水位1220.23m，壩前淤泥面高程1217.53m。河口水庫控制流域1400km2，其中有1/3的面積在內(nèi)蒙古境內(nèi)，庫區(qū)屬風(fēng)沙草灘區(qū)，地勢十分平坦。1958年10月興建，1959年6月主體工程建成，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。河口水庫流域?qū)僦袦貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫8.1℃，日照2925.5h，無霜期259.4天，蒸發(fā)量1895.7mm；多年平均降水量為406.8mm。

2 病險(xiǎn)問題

（1）水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低。河口水庫修建于上個世紀(jì)六十年代，由于受“文革”期間三邊政策及批判“專家治水”等“左”傾路線的影響，施工大轟大嗡，組織管理混亂，只顧速度，不講質(zhì)量，工程建設(shè)不徹底，配套不完善，質(zhì)量差，效益低，再加之運(yùn)行多年，使得水庫存在不同程度的險(xiǎn)情和隱患。在水庫運(yùn)行過程中，由于管理不善，缺乏維修費(fèi)用，病害問題較多，工程效益低下。

（2）大壩斷面尺寸不符合規(guī)范要求。河口水庫大壩沒有護(hù)坡，上游坡塌陷、沖溝、裂縫較多，多數(shù)未砌護(hù)，有砌護(hù)的砌石不完善，坡面砌石錯位，不平整；下游坡比較大，無壩坡排水，存在沖溝、塌陷、滑坡、滲漏等現(xiàn)象，險(xiǎn)情嚴(yán)重。上壩沒有道路，不利于防汛搶險(xiǎn)需要。

（3）溢洪道為臨時(shí)排洪土槽，無砌護(hù)，沖蝕破壞嚴(yán)重。溢洪道與溝岸多為高邊坡，存在潛在塌岸問題，出口段無消力池，建設(shè)不徹底，水毀沖蝕嚴(yán)重，尾水危及壩腳安全。

（4）放水設(shè)施為臥管后接涵洞（管）形式，進(jìn)口地形陡峭，通行不便，經(jīng)多年運(yùn)行已老化失修，其砌石局部脫落、裂縫，淤積、漏水，損毀嚴(yán)重，操作困難。

由于以上問題的存在，致使河口水庫不能正常發(fā)揮效益，一旦水庫失事，不僅危及下游村莊群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，還會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，應(yīng)盡快采取工程治理措施，實(shí)施除險(xiǎn)加固工程，充分發(fā)揮水庫效益。

3 水庫地質(zhì)

河口水庫地處陜北黃土高原與毛烏素沙漠接壤地帶，區(qū)內(nèi)無大的褶皺、斷裂存大，屬相對穩(wěn)定地區(qū)。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-20010），工程區(qū)地震動峰值加速度小于0.05g，地震反應(yīng)譜特征周期0.35s，相應(yīng)地震基本烈度小于Ⅵ度。

大壩修建時(shí)兩岸未削坡清基，無結(jié)合槽。壩體相對密度、防滲心墻壓實(shí)度不滿足規(guī)范要求，壩體土平均干密度稍小于水中填土壩要求。主、副壩壩殼為中強(qiáng)透水性。壩基巖性主要為細(xì)砂和粉細(xì)砂層。細(xì)砂層厚度10m～18m，屬中-強(qiáng)透水性。粉細(xì)砂層厚度大于30m，頂板高度1207m～1221m，屬中等透水性。

溢洪道邊坡為細(xì)沙，坡高3.5m～5.0m，自然邊坡穩(wěn)定；底板地基為細(xì)沙，干密度1.46g/cm3，松散、抗沖刷能力弱。

放水洞地層巖性以第四系松散堆積物為主，上部為人工堆積粉細(xì)砂，中部為風(fēng)積細(xì)沙層，下部為粉細(xì)沙。放水塔基礎(chǔ)位于粉細(xì)沙層，地基承載力180kPa。

4 除險(xiǎn)加固施工方案

4.1 除險(xiǎn)加固方案

根據(jù)水庫病險(xiǎn)問題，除險(xiǎn)時(shí)維持原水庫的運(yùn)用任務(wù)、規(guī)模和總體布局不變。設(shè)計(jì)的主要施工項(xiàng)目有：加固整修主壩，延長加高副壩，提高水庫防洪能力，設(shè)計(jì)施工總工期為18個月。

（1）大壩加固設(shè)計(jì)。增設(shè)護(hù)坡及防滲措施，復(fù)合土工膜規(guī)格采用300g/m2，上鋪70cm的砂土墊層，砂土墊層上為50cm厚砂礫石墊層，最上層為30cm厚的干砌塊石護(hù)坡。增設(shè)壩體下游坡腳貼坡排水體。表層為500mm厚的干砌塊石層，其下為250mm厚的礫卵石層，最下層為250mm厚的粗砂墊層。壩坡及兩岸設(shè)置豎向排水溝采用C15預(yù)制砼梯形槽。

（2）溢洪道加固設(shè)計(jì)。水庫溢洪道全長550m，采用C20砼現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)。底部襯砌厚度0.2m，邊坡襯砌厚度0.15m。

（3）放水建筑物改建。設(shè)計(jì)擬拆除原放水塔和放水涵洞后予以重建，但基本維持其泄水規(guī)模不變。放水塔高10.9m，塔徑3.7m，塔壁厚0.6m，為鋼筋砼結(jié)構(gòu)。放水塔基底均勻布置4根鋼筋砼灌注樁，樁徑0.8m，樁間距2.9m，樁長11m。交通橋橋型為2跨簡支T梁，跨度為15m，T梁支撐采用單排架，排架高7m。泄水涵洞為城門洞形，B×H=1.5m×1.8m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，采用大開挖施工。

4.2 施工導(dǎo)流

河口水庫導(dǎo)流洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為五年一遇洪水，枯水期流量為8.9m3/s，洪量為191萬m3。河口水庫現(xiàn)有的放水設(shè)施在施工期間，僅能將水庫放空至死水位高程1220.23m，而新建的放水涵洞進(jìn)口放水塔墩臺基礎(chǔ)為1214.5m，因此，在放水涵洞施工期間存在施工導(dǎo)流的問題。放水涵洞進(jìn)口施工采用修筑施工圍堰及水泵抽排方案。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定導(dǎo)流圍堰為Ⅴ級，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。由于放水塔工程量較小，施工可以在一個枯水期完成，擋水圍堰堰頂高程采用5年一遇枯水期（11月～3月）洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的庫水位加上安全超高，經(jīng)計(jì)算圍堰頂高程為1222.0m，圍堰頂寬3.0m，上下游坡比均為1∶1，堰高4.47m，圍堰長約82m。圍堰采用粘土心墻防滲，因該圍堰坐落在河床淤積體上，圍堰底部采用拋草土袋體護(hù)底。圍堰內(nèi)基坑排水考慮設(shè)置一臺型號為20SH-13水泵接塑料管的方式將該部分水量抽向大壩下游，確保放水涵洞進(jìn)口施工的順利進(jìn)行。上游壩坡加高培厚可利用新建放水設(shè)施進(jìn)行泄水，并設(shè)置臨時(shí)施工擋水圍堰，圍堰頂高程為1220.53m，圍堰頂寬2.0m，上下游坡比均為1∶1，堰高3.0m，堰總長約220m，形式同前。

4.3 大壩防滲及排水工程施工

（1）壩面復(fù)合土工膜的鋪設(shè)。防滲膜料應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙或產(chǎn)品說明書的要求粘接，其壓茬順序不得錯亂、搭接寬（長）度不能小于設(shè)計(jì)值或規(guī)范要求。為防止土工膜下滑，可在砼襯砌頂部做土槽，將膜料壓入槽內(nèi)固定，不得在渠坡上捶釘固定膜料。施工前應(yīng)進(jìn)行膜料粘接試驗(yàn)，其粘接方法、搭接寬（長）度、粘接處抗拉能力均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求，并經(jīng)項(xiàng)目監(jiān)理批準(zhǔn)方可實(shí)施。

（2）土方開挖或回填。土方開挖時(shí)不得欠挖，盡量減少超挖，土方開挖以人工施工為主，開挖料用10t自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至棄料場，并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行堆放。表土清除合格后應(yīng)向下翻松30cm，整平，壓實(shí)，壓實(shí)度不得小于93%設(shè)計(jì)值。在大壩土料碾壓時(shí)，先清表1.5m，然后由推土機(jī)推土，當(dāng)上壩土料含水量大于最優(yōu)含水量時(shí)，可用推土機(jī)松土器翻曬，當(dāng)含水量小于最優(yōu)含水量時(shí)，可用汽車灑水使土料達(dá)到最優(yōu)含水量，然后再進(jìn)行碾壓。在碾壓時(shí)，大壩上下游兩個工作面兩組機(jī)械組合，同時(shí)施工，采用后退法平行軸線方向卸料，利用振動碾沿壩軸線方向進(jìn)退錯距法碾壓，局部死角地段用人工電夯壓實(shí)。上、下游邊坡培厚的土料由20t自卸汽車從土料場運(yùn)往壩區(qū)，沿壩坡馬道卸料于培厚區(qū)，推土機(jī)平料、均勻攤鋪，確保大壩碾壓密實(shí)。

4.4 放水塔及放水涵洞施工

放水塔及涵洞土方開挖主要采用機(jī)械及人工相結(jié)合的辦法，擬采用兩臺1.6m3液壓反鏟挖掘機(jī)配配10t自卸汽車完成。放水涵洞進(jìn)口閘室基礎(chǔ)采用混凝土灌注樁加固，施工過程中應(yīng)注意做好泥漿、鉆渣和廢水的處理工作。放水塔及放水涵洞混凝土澆注采用2臺0.4m3移動式砼拌合站拌合，2臺移動式拌合站分別布設(shè)在放水涵洞進(jìn)口及出口施工道路旁的平臺上。模板采用鋼模板作為模板工程的面板材料，對于有結(jié)構(gòu)要求的部位采用鋼木模板相結(jié)合。對于放水涵洞底板和邊墻的模板，均由人工支撐，基礎(chǔ)的砼可由架子車運(yùn)送，沿溜槽入倉；對于邊墻及上部結(jié)構(gòu)的砼，由小型輪胎式吊車吊裝特制的砼罐入倉，人工平倉，插入式振搗器配合平板振搗器振搗密實(shí)。

4.5 漿砌石、干砌石施工

河口水庫大壩、放水涵洞漿砌施工石料應(yīng)優(yōu)先用塊石，石料強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，耐風(fēng)化、無裂縫；塊石要求上下兩高度大致整平，無尖角、塊厚度大于20cm。為保證砌石斷面尺寸準(zhǔn)確和坡面平整，各段應(yīng)拉線砌筑。砌筑時(shí)，石料必須保護(hù)濕潤狀態(tài)。座漿砌筑前，先灑水濕潤基面，然后鋪一層厚2cm～5cm的砂漿，并隨即砌石。砌體的第一層，漸變段始、末端及控制點(diǎn)處應(yīng)用較大的平石塊，每一層石塊將大面朝下。選擇較大、較規(guī)整的塊石砌于渠底或砌體下部。砌筑要求平整、穩(wěn)定、密實(shí)、錯縫。同一砌筑層內(nèi)相鄰石塊應(yīng)錯縫砌筑，不得順流向通縫。上下相鄰砌筑的石塊，也應(yīng)錯縫搭接，避免豎向通縫。砌體外露面在砌筑后12小時(shí)～18小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間，嚴(yán)禁用重錘敲打、滾動石塊，在其上搬運(yùn)重物等有損砌體強(qiáng)度的行為。干砌石料盡量選用利用料，采用立砌法砌筑，砌體縫口應(yīng)砌緊，底部墊穩(wěn)、填實(shí)，嚴(yán)禁架空，不得疊砌、浮塞，不得使用有尖角或薄邊的石料砌筑，石料最小邊厚度不小于150mm，不得在砌筑層面以小塊石、片石找平。堤頂以漿砌石壓頂。干砌石厚度大于30cm時(shí)，上層用35cm直徑的石塊，下層用25cm的石塊砌筑。

4.6 溢洪道施工

溢洪道土方擬用推土機(jī)配合3m3裝載機(jī)裝車，除回填用土料可就近堆放備用外，其余均沿施工臨時(shí)道路外運(yùn)，經(jīng)試驗(yàn)后也可作為副壩體填筑用料。溢洪道砼澆筑，由2臺0.4m3移動式砼拌合站拌合，對于底板和邊墻的模板，均由人工支撐，基礎(chǔ)的砼可由架子車運(yùn)送，沿溜槽入倉；對于邊墻及上部結(jié)構(gòu)的砼，由小型輪胎式吊車吊裝特制的砼罐入倉，人工平倉，插入式振搗器配合平板振搗器振搗密實(shí)。

5 結(jié)語

施工組織設(shè)計(jì)是研究水利水電工程施工條件、選擇施工方案、指導(dǎo)和組織施工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)文件，是編制工程投資估算、總概算和招投標(biāo)文件的主要根據(jù)，是工程建設(shè)和施工管理的指導(dǎo)性文件。本文通過分析陜西省榆林市河口水庫除險(xiǎn)加固工程施工組織，從設(shè)計(jì)角度全面介紹了河口水庫除險(xiǎn)加固工程施工的內(nèi)容和方法，指出了河口水庫除險(xiǎn)加固工程的主要問題及優(yōu)化施工的措施，為同類水庫施工組織設(shè)計(jì)提供了參考。陜西水利