淺談圍壩工程在王家院水庫建設(shè)中的應(yīng)用

婁方龍

（山東大禹水務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南250000）

王家院水庫位于山東省泰安市岱岳區(qū)大汶口鎮(zhèn)王家院村，京福高速公路橋下游2.2 km 處、汶口2 號壩下游1.0 km 處的大汶河右岸。工程利用現(xiàn)狀采砂坑地形優(yōu)勢整修改建為水庫，自汶口2 號壩引蓄汶河水。工程由引水渠、圍壩、放水洞、庫內(nèi)連通橋及防汛路組成。

1 水文氣象和工程地質(zhì)情況

1.1 水文氣象條件

大汶河流域位于山東省中部的泰山南麓，發(fā)源于淄博市沂源縣松崮山南麓沙崖子村，流域東西長208 km，南北寬30～100 km，流域面積9 069 km2。大汶河自源頭至入湖口，自然落差362 m，平均比降1.74%。工程所在大汶口是牟汶河和柴汶河的交匯處, 大汶口以上流域面積為5 655 km2。大汶河流域?qū)儆谌A北暖溫帶半溫潤季風(fēng)性大陸性氣候區(qū)，年平均氣溫為12.6 ℃，多年平均降水量為689.6 mm。流域風(fēng)向和風(fēng)力隨季節(jié)變化較大，冬季多為偏北風(fēng)，夏季多為偏南風(fēng)，最大風(fēng)速達(dá)20 m/s。流域內(nèi)多年平均蒸發(fā)量為564.8 mm，月蒸發(fā)量9 月份最高，自東向西為350.5～452.5 mm。

1.2 圍壩工程地質(zhì)條件

圍壩的建設(shè)首先要了解工程施工的地質(zhì)條件，根據(jù)資料測算，庫岸覆蓋層主要為素填土、中砂、粗砂、砂礫石，基巖為奧陶系泥灰?guī)r和寒武系灰?guī)r，本場區(qū)范圍內(nèi)，地基土自上而下分為素填土、中砂、粗砂、砂礫石、粉土、泥灰?guī)r、灰?guī)r。

2 圍壩工程概況

2.1 圍壩布置

圍壩總長3.93 km，樁號范圍為0+000～3+930，起始樁號位于圍壩與原堤岸交接處。加固原圍壩段長0.63 km，分別為樁號3+100～3+600 段、3+800～3+930 段；改建圍壩段長3.30 km，樁號0+000～3+100、3+600～3+800，采用膠凝砂礫料心墻砂殼壩。圍壩0+300～3+100 段壩基基巖進(jìn)行帷幕灌漿，灌漿段長2.8 km。

2.2 原圍壩加固工程

原壩體主要為中粗砂，頂寬50～350 m。按照因地制宜的原則，對現(xiàn)有壩體進(jìn)行加高、削坡、壩體防滲，設(shè)計(jì)壩頂寬50 m，高程92.3 m。圍壩上游壩坡在高程90.50 m 處設(shè)戧臺，戧臺以下坡比1∶5，以上坡比1∶4。圍壩下游壩坡比為1∶3，分別在高程89.0 m、85.0 m 處設(shè)寬2.0 m 戧臺。壩體防滲采用液壓銑削深攪地下連續(xù)墻方案，成墻厚0.65 m，防滲墻頂高程為92.0 m，底部深入基巖0.5 m，平行于壩軸線布置，心墻軸線距下游側(cè)壩肩10 m。

2.3 改建圍壩工程

改建圍壩采用膠凝砂礫料心墻砂殼壩，壩頂高程為92.3 m，壩高11.3 m，壩頂寬20.0～50.0 m。膠凝砂礫料心墻頂寬1.5 m，沿壩軸線布置，兩側(cè)坡比1∶0.14。壩體坡比設(shè)計(jì)同加固段。

2.4 壩頂構(gòu)造

圍壩壩頂路面采用7 cm 厚的瀝青混凝土路面，寬7.0 m；基層為水泥穩(wěn)定粒料，路面為雙向排水，坡度為1%，上游側(cè)壩肩設(shè)石欄桿，下游側(cè)設(shè)高1.0 m 防護(hù)墻。

2.5 護(hù)坡設(shè)計(jì)

圍壩上游壩坡高程90.50 m 戧臺以上至壩頂采用GFS 抗沖植草墊護(hù)坡（坡面長2.0 m），上鋪100 mm 厚種植土，內(nèi)撒草種。戧臺及以下坡面采用厚100 m 植草磚護(hù)坡（坡面長10.0 m）。戧臺內(nèi)外側(cè)植草磚封頂采用C25 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

下游護(hù)坡（臨大汶河側(cè)）高程89.00 m 戧臺以下采用預(yù)制混凝土連鎖塊護(hù)坡，89.00 m 戧臺以上至壩頂采用厚100 mm 植草磚護(hù)坡。圍壩臨河側(cè)坡腳基礎(chǔ)外設(shè)2.0 m×1.0 m 賓格網(wǎng)石籠護(hù)腳，埋深0.5 m，長2.0 km。

3 圍壩工程的填筑要求及施工工藝

3.1 圍壩工程的填筑要求

1）用來圍壩填筑的土料要求無腐殖土、砂土、雜草及其他雜物。取土場應(yīng)設(shè)在距壩基外邊線不少于50 m 處，取土邊坡應(yīng)控制在1∶10。

2）實(shí)行分層填筑，分層壓實(shí)。填筑的土層厚度每層最好在30～40 cm 之間，每層土鋪完后，要用鏟運(yùn)機(jī)托平，平整度達(dá)到相關(guān)規(guī)范的要求，托平后再進(jìn)行碾壓，碾壓要分段分片進(jìn)行，相鄰作業(yè)面需要搭接碾壓寬度平行壩軸線方向控制在0.5 m，垂直壩軸線方向控制在0.3 m，每次碾壓結(jié)束后進(jìn)行干密度及含水量的測定。當(dāng)干密度不符合規(guī)定要求而換水量在允許含水量范圍內(nèi)時(shí)（20%～25%），應(yīng)繼續(xù)碾壓；當(dāng)含水量大于允許含水量25%時(shí)，應(yīng)對土料進(jìn)行晾曬后再進(jìn)行碾壓，否則壓實(shí)干密度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；當(dāng)土壤含水量小于20%，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械灑水后碾壓，以使上下土層之間緊密結(jié)合無明顯層面。在碾壓過程中壩心和壩殼設(shè)立標(biāo)志以防漏壓、久壓或過壓。

3）壩心與壩殼在填筑過程中往往存在不同步的現(xiàn)象，這在二者接觸處進(jìn)行下一層填筑前一定要進(jìn)行開蹬，否則容易引起層面滑坡。當(dāng)相鄰兩端出現(xiàn)進(jìn)度不一致時(shí)，落后方應(yīng)在下一層填筑之間實(shí)行開蹬后或以小于1∶1.5 斜坡連接方可上土。嚴(yán)禁出現(xiàn)界溝，層與層之間要先灑水后上土，否則就會在結(jié)合部形成一個(gè)滲水層以致造成大壩滲漏。

3.2 圍壩工程的施工工藝

圍壩工程的施工工藝主要包括圍壩基礎(chǔ)清理、填筑料開采和圍壩填筑。

1）圍壩基礎(chǔ)清理。砂土料開挖及填筑前先對壩基和料場的表層土進(jìn)行清理，壩基清除表層土平均50 cm 厚，清理?xiàng)壨吝\(yùn)至北岸坡抬田，運(yùn)距1 500 m；砂土料場清除表層土約30 cm 厚，采用88 kW 推土機(jī)攏堆，推運(yùn)距離100 m。

2）填筑料開采。壩殼砂礫料填筑的鋪料方式、鋪料厚度、碾壓機(jī)械的類型及重量、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)層的孔隙率、相對密度、填筑程序、壓實(shí)方法等應(yīng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定。采用振動(dòng)碾進(jìn)行碾壓，按核定的碾壓行車速度、碾壓遍數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。

3）圍壩填筑。一是加固圍壩工程填筑需分層施工，每層填筑厚度應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。首先采用1.0 m3挖掘機(jī)對原壩體進(jìn)行削坡整理，再用履帶拖拉機(jī)對壩體坡面進(jìn)行整平壓，壩體填筑加高部分采用實(shí)料場取土土料鋪填后采用88 kW 推土機(jī)推平，推運(yùn)距離100 m，以確保鋪料層厚度均勻，如果發(fā)現(xiàn)超厚部位，要立即進(jìn)行處理。填筑土料采用振動(dòng)碾壓實(shí)，施工時(shí)應(yīng)平行于壩軸線方向進(jìn)行，相鄰兩段交接帶要彼此搭接，垂直壓實(shí)方向搭接帶寬度不小于0.3～0.5 m，順壓實(shí)方向搭接帶寬度不小于1.0～1.5 m。施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照《土石壩施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL648-2013）要求施工。二是改建圍壩工程，首先采用1.0 m3挖掘機(jī)對新筑壩體壩基土方進(jìn)行開挖，開挖土料用88 kW 推土機(jī)推運(yùn)，推運(yùn)距離100 m，用以新壩體填筑時(shí)使用，筑壩剩余土料采用1 m3挖掘機(jī)配10 t 自卸車挖運(yùn)至工作面附近，運(yùn)距為500 m，最后采用振動(dòng)碾對改建壩體進(jìn)行壓實(shí)。

4 結(jié) 語

通過上述介紹可以看出：圍壩工程的設(shè)計(jì)及施工為水庫的工程質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)，給予了水庫安全保障。目前王家院水庫已經(jīng)投入運(yùn)行，并且運(yùn)行狀況良好，合理的設(shè)計(jì)和保質(zhì)保量的施工是工程建設(shè)的基礎(chǔ)。