雲(yún)露湖水庫施工組織設計

王文義 王 坤 趙昆鵬

（1.南陽市水利水電建設工程質(zhì)量監(jiān)督站,河南 南陽 473000；2.中鐵隧道集團二處有限公司，河北 三河 065201；33..鄭州大學，河南 鄭州 450002）

1 工程概述

雲(yún)露湖水庫位于河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣馬山口鎮(zhèn)外坡自然村上游約400m處，壩址控制流域面積112.30km2，水庫總庫容983.3萬m3，興利庫容536萬m3。大壩為碾壓混凝土重力壩，是一座以灌溉供水為主要任務的小型水利工程。

大壩由溢流壩段和非溢流壩段組成。壩頂長度230m，共分為10個壩段，其中溢流壩段長100m，左岸非溢流壩段長50m，右岸非溢流壩段長80m。

非溢流壩段共計6個壩段，壩頂總長130m，壩頂高程304.5m，壩頂寬度6m，最大壩高47.5m。壩體采用三級配碾壓混凝土，上游側設250cm厚二級配碾壓混凝土防滲層，墊層及壩頂采用100cm厚C20常態(tài)混凝土。溢流壩段堰頂高程297.00m，溢流面總寬100m，凈寬90m，溢流面采用200cm厚C25W 4鋼筋混凝土。溢流壩段壩頂設交通橋，共5跨計100m，橋面總寬6m，橋板采用預應力C40鋼筋混凝土結構［1］。

壩體內(nèi)設縱向灌漿廊道，兼做排水及交通廊道。灌漿廊道平行于防滲面板前沿布置，城門洞形，斷面尺寸寬2.5×3.5m，上游壁距壩面3.5m，廊道底距建基面最小距離3.0m，最低處廊道底部高程為262.90m。

2 工程條件

2.1 對外交通

雲(yún)露湖水庫壩址位于南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣，壩址距縣城45km,距南陽市區(qū)85km，南陽至內(nèi)鄉(xiāng)縣城有312國道，內(nèi)鄉(xiāng)至南召S248舊鄧線從壩址附近青山河左岸通過，施工現(xiàn)場外臨218省道，鑒于原進場道路較為狹窄，且部分路段不通，遂對進場道路進行擴寬、重修，修建一條寬8m長約1.2km的施工通道，道路起點為218省道與進入施工現(xiàn)場的交叉口處，終點為壩體下游500m左右的左岸河床處，其中在進口處對218省道的右側山體以向山體內(nèi)拓寬的方式修筑一錯車平臺，來確保在施工過程中，施工車輛與外部車輛的交叉行駛安全。該道路修建后，施工單位可以直接運料至施工現(xiàn)場。綜上所述，本工程沿線外部交通條件優(yōu)越，修筑部分臨時路后完全可以滿足施工期間主要施工機械、設備物資等的運輸要求。

2.2 施工建材供應

工程所用石料及砂料主要用于筑建大壩，土料則用于大壩施工圍堰。

2.2.1 土料

選定土料廠位于壩址下游2.0km左右，為右岸高程293m以下人工填筑的耕地。有用土層平均厚約2.0m，儲量約3.5萬m3，土料巖性為含礫重壤土。其物理力學性能指標為：比重2.705，液限32.18%，塑限16.83%，塑性指數(shù)15.37，礫石7.5%，砂粒含量31.5%，粉粒含量35.5%，黏粒含量25.5%。工程所需土料主要用于圍堰建筑，土料儲量及質(zhì)量滿足工程需要。

2.2.2 砂料

混凝土細骨料的獲取方式有外購和料場加工兩種，外購砂料運距25km，原價50元/m3，運雜費22.5元/m3，概算單價72.5元/m3；人工加工細骨料，料場位于壩址上游0.9km河道左岸，也即工程選定的石料場，經(jīng)爆破、破碎、篩分后可最為混凝土細骨料使用，概算單價86.1元/m3。因此本工程混凝土細骨料采用外購，砂料場選在內(nèi)鄉(xiāng)縣馬山口鎮(zhèn)默河砂料場，儲量大于30萬m3，距工程區(qū)25km，料場緊鄰公路，交通運輸條件較好。

根據(jù)顆粒分析試驗，砂料場巖性為礫砂，主要礦物成分為石英、長石及少量暗色礦物，礫石含量34.5%，砂粒含量65.5%，控制粒徑d60=1.4mm，d30=0.53mm，有效粒徑d10=0.315mm，不均勻系數(shù)Cu=4.4，曲率系數(shù)Cc=0.64，平均粒徑Dcp=0.89mm，細度模數(shù)Mn=3.2，為級配不良砂。

2.2.3 石料

石料選于下壩址中壩線上游約0.9km處左岸山體，巖性為花崗巖，呈弱微風化，裂隙雖較發(fā)育，但不密集，巖石強度高，成形好，是優(yōu)質(zhì)的砌石料。料場長200m，寬100m，表層3.0m為坡積層和強風化層，無用料方為6.0m3，可采厚度15.0m，終采面高程272.0m，有用層方量30.0萬m3，大于設計需用量的3倍。表層坡積層剝離后采用鉆爆發(fā)分層開挖，2m3裝載機運輸，250×400顎式破碎機破碎后采用10t自卸汽車運輸至拌合樓。

3 施工導流

3.1 導流標準及方式

本樞紐工程等別為Ⅳ等，臨時建筑物為5級，導流建筑物按照5級設計，根據(jù)規(guī)范SL252-2000、GB50201-94：當圍堰為土石結構時，洪水重現(xiàn)期為5年～10年，考慮本大壩工程基坑施工程序較簡單，圍堰使用期不長，故導流建筑物設計洪水標準采用下限值5年一遇洪水標準。

施工渡過2個汛期。根據(jù)工程地質(zhì)條件，綜合分析工程地質(zhì)水文特性和周邊水環(huán)境、施工總體布置情況等因素后，確定本工程的導流方式為：第一個枯水期（11月-次年4月）利用上下游圍堰攔洪、導流底孔泄洪。其中在進行導流底孔施工前，先對壩體基礎高程最低處，即0+075～0+100范圍內(nèi)的基礎先開挖，開挖至設計基礎高程時，利用開挖好的過流斷面導流，然后在此期間進行導流底孔的施工，待導流底孔施工完成后再利用其與圍堰內(nèi)預制涵管進行配合導流，另外施工導流底孔時利用其右側開挖后埋設涵管的方式臨時導流。第一個汛期由壩體當時所填筑的臨時斷面攔水，導流底孔與溢流壩段缺口聯(lián)合泄洪。其中溢流壩段填筑至高程270.00m，即到達溢流面下游挑流鼻坎下部基礎的高度，非溢流壩段填筑至度汛高程280.00m，第二個枯水期完成大壩全部填筑工程。

3.2 施工圍堰

依據(jù)設計圖紙，施工圍堰在本工程壩體上下游40m范圍內(nèi)各設一處。結構形式為土石圍堰，頂寬6m，迎水面采用編織袋砂土圍堰，下鋪PVC-8土工膜。

圍堰擋水標準為5年一遇枯水期流量，邊坡比為1：2，背水面設集水溝。圍堰以上河底進行挖底、平整，保證河水平順匯至導流涵管前，經(jīng)涵管流向下游，為滿足交通需要，圍堰頂與場內(nèi)交通連接，上下游圍堰堰頂高程分別為266.00m和262.00m。

3.3 導流建筑物

3.3.1 土石堰體施工。圍堰填筑采用開挖棄料填筑，由1.2m3挖掘機挖裝，10t自卸汽車運輸，進占法施工，分層上料，118kW推土機平料，13.5t振動碾振動壓實，均勻上升，迎水采用編織袋砂土下鋪設土工膜防護。

3.3.2 導流管安裝施工。導流涵管采用直徑2m的C30預制砼涵管，單節(jié)長2m，共20節(jié)。

3.4 導流洞封堵及下閘蓄水

根據(jù)施工進度安排，導流洞封堵安排在第三年2月進行，因枯水期徑流量較小，導流洞封堵時，先縮小進口斷面為1.0m×1.0m的矩形斷面，然后關閉閘門進行封堵，封堵完成后即開始水庫蓄水。

4 主體工程施工組織設計特點

4.1 地基及邊坡處理

主要施工任務為固結灌漿、帷幕灌漿、地下砂漿錨桿支護和噴射C20混凝土等。固結灌漿施工時先進行灌漿試驗，壓水試驗，并根據(jù)基巖破碎程度及灌漿試驗結果，確定灌漿壓力及其他灌漿技術參數(shù)，得出巖體相對透水性和了解裂隙發(fā)育程度，并在同一壩段的基巖帷幕灌漿之前進行。選擇適應本工程合理的施工工藝及灌漿有關的主要參數(shù)，為本次大壩灌漿提供主要依據(jù)。

帷幕灌漿深入壩基中等透水下限以下5m，帷幕控制標準為5Lu，并同一壩段的帷幕灌漿應在固結灌漿之后進行，廊道內(nèi)灌漿應在待蓋重砼壩體強度達到設計強度的50%后進行。在有代表性的地段進行帷幕灌漿試驗，論證帷幕灌漿施工方案及施工參數(shù)的合理性，以指導本工程的施工，確保其滿足設計要求。

帷幕灌漿施工采用150型地質(zhì)鉆機鉆孔，鉆孔直徑Φ 91mm，自下而上分段灌漿法施工，選用灰漿攪拌機配合中壓泥漿泵進行施灌。廊道內(nèi)不占直線工期，可在灌漿廊道形成后或碾壓混凝土壩體上升一定高度后靈活安排，兩壩肩明灌安排在大壩澆筑接近完成時進行施工。

4.2 土石方開挖

主要包括非溢流壩段、溢流壩段、壩基處理、壩基和壩體排水及施工臨時工程等土石方開挖。由于本工程開挖區(qū)域施工場地狹窄，因此我們在結合工程現(xiàn)場實際條件后，決定對岸坡位置采取預裂爆破與光面爆破相結合的方法進行施工，而對于河床基礎則采用淺孔爆破的方式進行施工，確保壩基基礎不受爆破影響。對于局部出現(xiàn)的少量欠挖將采取風鎬拔除，確?；炷恋臐仓穸?。其中依據(jù)設計圖紙顯示：建基面以上1m按保護層開挖。因此，在開挖過程中，對壩基基礎建基面以上1m范圍內(nèi)預留保護層，對該部位的開挖采取小炮或人工撬挖的方式進行施工，盡量減少對見建基面的撓動，以免形成人為軟弱面。

4.3 混凝土工程

為充分發(fā)揮碾壓混凝土快速連續(xù)高度機械化的施工特點，開工前對操縱人員培訓合格后方可上崗，施工過程中，施工作業(yè)人員應分工明確、職責分明、各負其責、協(xié)調(diào)工作。對倉塊進行詳細的計劃安排，使施工工藝在倉面上具體化，避免了施工的隨意性，保證了施工工藝，并提高了施工效率。碾壓混凝土壩上游面使用懸臂式組合鋼模板，下游面采用平面鋼模板，為了便于周邊的鋪筑作業(yè)模板不設斜向拉條。

壩內(nèi)廊道不多，主要一條是縱向灌漿廊道。設計為預制鋼筋混凝土廊道。廊道前為二級配碾壓砼。設計2.5×3.5m，用平面鋼模板施工焊接拉筋。其中現(xiàn)澆段廊道結合處的模板采取木模板加工的方式組裝、內(nèi)部鋼支架支撐，廊道周邊混凝土采取變態(tài)混凝土過渡。廊道邊墻模板拉筋會導致料物無法直接入倉，因此現(xiàn)場施工時，該部位的碾壓混凝土采取挖掘機轉(zhuǎn)運甩料的方式進行轉(zhuǎn)料入倉，后通過人工加漿、變頻振搗器振搗的方式進行施工。

4.4 交通橋工程

混凝土集中在拌和站拌制，運至現(xiàn)場后人工入倉。采取對稱平衡澆筑來防止內(nèi)模移位。砼振搗用插入式振搗器?；炷猎牧虾屯饧觿┻x用、配合比設計均須符合混凝土的施工技術規(guī)范的要求，以保證梁體質(zhì)量。在混凝土澆筑完成后，應在初凝后盡快保養(yǎng)，采用麻袋或其他物品覆蓋混凝土表面，灑水養(yǎng)護，在養(yǎng)護期內(nèi)，嚴禁利用橋面作為施工場地或堆放原材料。

5 施工總布置

5.1 場內(nèi)交通

在場內(nèi)沿施工區(qū)域設計施工1#～9#道路，道路寬度約6m，在道路兩側布置排水溝，場內(nèi)外道路交叉處均設置交通指示牌和警示牌，同時每條場內(nèi)施工道路兩側均設夜間照明線路［3］。分別為：

1#施工道路：由進場路的終點處跨過河床向壩體方向按照1：10的坡度修筑一條上坡路，然后再由坡頂處水平修筑一條通往壩體右岸施工現(xiàn)場的臨時道路，其中坡頂處修筑的水平道路的高程為273.00m，另外在修筑其過河路段時路基下部需埋設涵管以便導流。道路全長約1.0km。

2#施工道路：以進場路終點為起點，順著河床修建一條通往拌和站的施工道路，再由拌合站修筑一條通往施工現(xiàn)場的道路。道路全長約0.5km。

3#施工道路：由1#臨時道路273.00m高程處的坡頂處向下游方向、拌合站的右側修筑一條通往棄渣場的施工道路，道路全程約0.5km。

4#施工道路：由壩體右岸下游壩體樁號0+60m、高程273.00m處修筑一條通往壩體河床處的下坡路，坡度約1：10，全程約0.3km。

5#施工道路：在壩體上下游設計圍堰的位置處由壩體右岸的臨時施工道路分別向上下游河床處修筑一條臨時的施工道路，以便在填筑圍堰時使用。圍堰中心線位于由壩體河床基礎向上游方向47m，下游方向51m處。道路全長約0.4km。

6#施工道路：為了加快施工進度，在施工過程中對壩體上游的模板使用3*3m的翻轉(zhuǎn)模板，每層澆筑碾壓混凝土厚度為3m，因此隨著壩基河床處碾壓混凝土的提升，自卸汽車所需形式的運輸通道也需隨著碾壓混凝土的提升而提升。因此由高程273.00m與壩基墊層高程258.00m之間高差為15m，而施工交通道路需要每3m在原道路的基礎上提升一次。因此6#施工道路需修筑5次，修筑長度約為0.2*5=1km。

7#施工道路：在進行壩體右岸高程273.00以上的基礎開挖時，由于由該高程到壩頂高程304.50m之間存在有31.5m的高差，同時考慮到施工地理條件以及設計要求在兩側壩體山體處每5m高設有一施工平臺，因此為了進行壩體右岸山體基礎開挖，需在273.00高程以上每5m處修筑一條臨時施工道路，以便鉆機及爆破后棄渣的運出。修筑起點為壩體下游樁號0+060處，終點高程分別為：①#高程276.00m、②#高程281.00m、③#高程286.00、④#高程291.00m、⑤#高程296.00m、⑥高程304.5.00m。全道路長度約0.6km。

8#施工道路：在進行壩體右岸高程273.00以上，高程296.60m以下范圍內(nèi)碾壓混凝土時（高差23.6m），在利用進行開挖時修筑過的施工道路外還需按照每3m一層的高度補修一些施工道路，共需補修3條，道路長度約0.3km。

9#施工道路：在進行壩體左岸碾壓混凝土時，基礎部分使用6#施工道路通行，在超出溢流堰高程297.00m以上后，利用上游圍堰縱向修筑一條通往壩體的施工道路，由此進行壩體左岸碾壓混凝土的施工，對于頂部混凝土采取從左岸山頂向下修筑施工道路。

5.2 施工設施

5.2.1 施工供電

主體施工區(qū)現(xiàn)場設變壓器一臺，變壓器的型號為S11-M-630/10(GY)型。加工制造用電現(xiàn)場設變壓器一臺，以10kV“T”線路接至水庫10kV專線上，長度約為1km，變壓器選用S11-M-800/10(GY)型，低壓線通過GGD1的低壓配電盤給各個施工區(qū)用電設備供電。同時在混凝土系統(tǒng)供電區(qū)設變壓器一臺，變壓器選用S11-M-500/10(GY)型，從水庫10kV專線上接出，用于混凝土生產(chǎn)用電。工程完工后，可保留部分線路及管理房附近變壓器，供管理、生產(chǎn)和生活用電。在供電的過程中考慮電力不足問題，可配備200kW柴油發(fā)電機做備用電源。并確保本工程停電不停工。生活照明采用60W節(jié)能燈具照明；施工照明分別在兩岸、施工工廠區(qū)裝設HTG135-1500W金屬鹵化物投光燈照明，道路照明部分利用施工照明，不能利用施工照明的路段，在路邊每50m埋設一線桿，每線桿設一250W高壓鈉燈燈。

5.2.2 施工供水

首部樞紐總需水量86m3/h，1#供水系統(tǒng)位于首部樞紐右岸，2#供水系統(tǒng)位于首部樞紐左岸，設計規(guī)模均為50m3/h。1#、2#均選用80CYZ-25（功率75kW）水泵2臺（1臺備用），配置蓄水池1個，容量80m3。根據(jù)需要，在生活區(qū)建20m3壓力罐一座，電動潛水泵供水。PE輸水管道組成供水系統(tǒng)；各個生產(chǎn)區(qū)的施工用水采用灑水車供水。

5.2.3 施工通訊

無線通訊網(wǎng)已覆蓋工程區(qū)，施工期從附近架設通訊線路至個施工工區(qū)，以保證施工區(qū)場內(nèi)外通訊暢通，及時獲得水情預報和對外通訊聯(lián)系，利用永久管理系統(tǒng)，在壩區(qū)設程控電話一臺。

5.2.4 混凝土粗骨料生產(chǎn)系統(tǒng)

石料場采用鉆爆法分層開挖，2m3裝載機運輸，250×400顎式破碎機破碎后采用10t自卸汽車運輸至拌合樓。

5.2.5 混凝土拌和系統(tǒng)

根據(jù)水工建筑物布置情況，混凝土拌和站采取分散布置方式，在攔河壩左右岸分設混凝土及砂漿拌和站。選用HL50-2F1000型混凝土攪拌站（生產(chǎn)率48～60m3/h）2座，設計產(chǎn)能保證最小倍率1.2，能夠滿足施工要求。并在內(nèi)配置JW 750砂漿拌制機1臺，主要任務為灌漿拌制及砌石。此外營地內(nèi)混凝土及灌漿拌制系統(tǒng)建值班房及控制室200m2，拌制系統(tǒng)占地面積2000m2。

5.2.6 綜合加工系統(tǒng)

主要包括鋼筋加工廠、木材工加工廠、預制構件廠。為方便施工，鋼筋、木材加工廠布置在攔河壩左岸下游，按一班工作制設計，鋼筋加工規(guī)模1.0t/班，木材加工規(guī)模0.5t/班。施工臨時倉庫1 500m2。

①鋼筋加工廠：在施工營地內(nèi)建加工車間各100m2，施工營地總占地面積為500m2，各配備鋼筋彎鉤機、鋼筋調(diào)直機、鋼筋切斷機、直流電焊機，交流電焊機，鋼筋對焊機等設備，用于本工程的鋼筋加工任務。

②木工加工廠：施工營地木工加工廠占地面積300m2，場內(nèi)設木工加工機械2套，負責模板整修、涂脫模劑以及零星邊角、異型模板等材料的加工。

③預制構件廠：布置于生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，負責整個標段的預制構件預制工作?？傉嫉孛娣e400m2。

6 施工進度

本工程施工安排要求：大壩壩基開挖安排于截流前完成，大壩河床部位施工需修建圍堰以后，枯水期內(nèi)大壩澆筑至滿足汛期度汛要求高程，汛期即可連續(xù)施工。

總工期24個月，其中：準備期4個月，主體工程開工至水庫蓄水工期19個月，工程完建期1個月。

主體工程工期，第一年11月進行導流底孔的施工與上下游圍堰的填筑，11月中旬開始大壩壩基及壩肩開挖，至12月底完成；第二年1月開始大壩澆筑，至第二年汛前即5月末，5#～7#溢流壩段澆筑至高程270.00m，8#、9#溢流壩段至左右岸非溢流壩段澆筑至高程280.00m，第一個汛期由導流底孔和溢流壩段預留缺口泄洪；第二年6月至第三年5月末完成剩余壩體混凝土、導墻及橋墩的澆筑，同時完成交通橋、壩頂工程、管理區(qū)及上壩道路的施工，同時進行導流底孔的封堵，6月完工竣工驗收。

［1］GB50201-94，《防洪標準》［S］.