淺談康蘇水庫(kù)壩基強(qiáng)夯技術(shù)與施工方法

謝青杉

（新疆海天工程監(jiān)理有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

康蘇水庫(kù)工程位于新疆克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃轂跚】h康蘇鎮(zhèn)境內(nèi)，壩址距康蘇鎮(zhèn)6.0 km，距離烏恰縣城約20 km?？堤K水庫(kù)工程規(guī)模屬Ⅳ等?。ㄒ唬┬凸こ?，由瀝青砼心墻壩、左岸灌溉引水隧洞、左岸導(dǎo)流泄洪沖沙放空隧洞、右岸溢洪洞等建筑物組成。主要建筑物瀝青砼心墻砂礫石壩為3 級(jí)建筑物，左岸灌溉引水隧洞、左岸導(dǎo)流泄洪沖沙放空隧洞、右岸溢洪洞等其它建筑物級(jí)別為4 級(jí)，臨時(shí)建筑物為5 級(jí)?？堤K水庫(kù)正常蓄水位2520.2 m，相應(yīng)庫(kù)容800 萬(wàn)m3，死水位2514 m，死庫(kù)容560 萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容240 萬(wàn)m3，總庫(kù)容977 萬(wàn)m3, 最大壩高51.30 m，設(shè)計(jì)灌溉面積1.87 萬(wàn)畝。

擋水建筑物：新疆烏恰縣康蘇水庫(kù)樞紐工程大壩為瀝青砼心墻砂礫石壩，其等級(jí)為3 級(jí)建筑物。壩頂高程2525.30 m，防浪墻頂高程2526.50 m，壩頂長(zhǎng)度365.0 m，壩頂寬8.0 m，最大壩高51.30 m。水庫(kù)正常蓄水位、設(shè)計(jì)水位2520.20 m，校核洪水位2524.12 m，死水位為2514.00 m，壩頂高程2525.30 m，防浪墻頂高程2526.50 m，壩頂長(zhǎng)度365.0 m，壩頂寬8.0 m，最大壩高51.30 m。上游壩坡1∶2.5，在高程2489.0 m 處結(jié)合上游圍堰設(shè)置12.462 m 寬?cǎi)R道，圍堰上游坡比1∶2.25。大壩下游壩坡比為1∶2.0，排水棱體頂高程2478.0 m，頂寬3.0 m，坡比1∶1.9。壩下游馬道結(jié)合上壩公路設(shè)置，馬道寬8.0 m。上游壩坡采用250 mm 厚的現(xiàn)澆C25 砼板護(hù)坡，下游壩坡采用150 mm厚預(yù)制網(wǎng)格梁護(hù)坡。

2 水文氣象

康蘇河流域地處中緯度的歐亞大陸中心，遠(yuǎn)離海洋，屬中溫帶干旱荒漠氣候，氣候干燥，降水稀少，四季分明，春季風(fēng)多，夏季溫涼短促，降水集中，冬季寒冷漫長(zhǎng)。主要有雪災(zāi)、大風(fēng)、浮塵、冰雹、霜凍等災(zāi)害性天氣。多年平均氣溫為7.5℃，極端最高氣溫34.8℃，極端最低氣溫-29.9℃；多年平均年降水量178.6 mm，8 月份降水量最大，月降水為31.1 mm，占年降水量的17.4%，連續(xù)最大四個(gè)月降水量出現(xiàn)時(shí)間為5 月～8 月，降水量107.2 mm，占全年降水量的60.0%；多年平均年蒸發(fā)量為1599.7 mm；多年平均風(fēng)速為2.3 m/s,多年平均年最大風(fēng)速為26.7 m/s，瞬時(shí)最大風(fēng)速超過(guò)40.0 m/s；初霜多年平均為9 月中旬，終霜多年平均為5 月下旬；最大凍土深為1.5 m。

奴爾河流域于1960 年7 月在河流出山口處設(shè)立了奴爾水文站，是該河徑流控制站，控制流域面積734 km2，水文站屬國(guó)家基本水文站，僅有1962 年～1993 年共32 a 的實(shí)測(cè)徑流系列資料，其中1967 年、1968 年、1971 年～1973 年、1975 年中有部分月份缺測(cè)，1974 年全年缺測(cè)，需進(jìn)行資料插補(bǔ)。

工程場(chǎng)址多年平均徑流量以庫(kù)孜洪站為參證站采用水文比擬法推求。經(jīng)計(jì)算，康蘇水庫(kù)工程壩址斷面多年平均年徑流量為0.3488×108m3。工程壩址斷面處多年平均年徑流量年內(nèi)分配采用壩址斷面多年平均年徑流成果，借用庫(kù)孜洪站1989 年、2004 年～2007 年5 a 平均月徑流量百分比推算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 康蘇水庫(kù)壩址斷面多年平均年徑流年內(nèi)分配計(jì)算表 單位：流量，m3/s；徑流量，108m3

洪水主要分為融雪型洪水、暴雨型洪水及混合型洪水三種類型洪水，融雪洪水發(fā)生時(shí)間集中在4 月～6 月，暴雨洪水大多發(fā)生在6 月～9 月，其中以7 月、8 月發(fā)生暴雨洪水次數(shù)居多，混合型洪水具有融雪型洪水和暴雨型洪水雙重性質(zhì)。

3 工程地質(zhì)

壩址處于康蘇河谷出山口段，為較對(duì)稱的“U”形河谷，河床寬150 m～180 m。當(dāng)設(shè)計(jì)蓄水位2520.2 m 時(shí)，谷寬約340 m～350 m。河流流向?yàn)榻媳毕?，河底高?462 m～2484 m，枯水期水面寬5 m～10 m，水深0.5 m～2.0 m，河床坡降較陡，其縱坡坡度約為26‰。兩岸山體較雄厚，兩岸山頂高程2600 m～2800 m，山頂相對(duì)高差50 m～300 m，山坡坡角40°～60°，局部為陡崖。山坡基巖裸露，緩坡、坡腳處多為崩坡積的碎石土夾塊石覆蓋；兩岸多殘留Ⅱ級(jí)階地，階面寬20 m～50 m 不等，階面傾向河床，傾角5°～15°，在臨河一線形成5 m～15 m的直立陡坎，左岸上壩線上游約100 m 河岸基巖出露；兩岸各發(fā)育兩條小規(guī)模沖溝，深2 m～8 m。河床砂卵礫石厚度5.9 m～74.5 m。

4 大壩的設(shè)計(jì)

康蘇水庫(kù)工程大壩為瀝青砼心墻砂礫石壩，其等級(jí)為3 級(jí)建筑物。壩頂高程壩頂高程2525.30 m，防浪墻頂高程2526.50 m，壩頂長(zhǎng)度365.0 m，壩頂寬8.0 m，最大壩高51.30 m。瀝青砼心墻為非標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計(jì)，與砼基座連接處水平厚為1.5 m，相對(duì)基座頂面高程以上3 m 處漸變厚度為0.7 m。2503.3 m 高程為心墻0.5 m 厚變換高程，見(jiàn)圖1。

圖1 瀝青砼心墻斷面示意圖

壩基設(shè)計(jì)將表層含泥或者雜草根砂卵石凍融層進(jìn)行清基處理，清基厚度1 m，清基后對(duì)壩軸線上游50 m 至壩軸線下游80 m，壩基應(yīng)力較大部位進(jìn)行強(qiáng)夯處理。點(diǎn)夯施工完成后用沖擊式壓實(shí)機(jī)沖壓3 遍，有效加固深度為4 m～5 m。

5 壩體強(qiáng)夯設(shè)計(jì)技術(shù)要求

采用一遍點(diǎn)夯施工，梅花形布孔，夯點(diǎn)中心間距4 m，點(diǎn)夯夯擊能力2000 kN·m，點(diǎn)夯夯擊次數(shù)為12 擊。夯錘自由落距：10 m。夯擊方式：一遍點(diǎn)夯施工，單點(diǎn)夯擊次數(shù)為12 擊。收錘控制標(biāo)準(zhǔn)；單點(diǎn)夯擊最后兩擊平均夯沉量≤50 mm；單點(diǎn)夯擊次數(shù)為12 擊。滿足上述兩條既可停止該夯點(diǎn)的施工。

5.1 施工前應(yīng)具備資料

（1）壩基巖土工程勘察報(bào)告；

（2）大壩總平面圖；

（3）大壩設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)計(jì)要求。

5.2 施工技術(shù)準(zhǔn)備

施工方案的審批文件，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及技術(shù)員，明確工作要點(diǎn)與質(zhì)量控制，建立相關(guān)責(zé)任制度。施工場(chǎng)地所需要測(cè)量?jī)x器。安全生產(chǎn)培訓(xùn)及技術(shù)交底工作、質(zhì)量控制工作、專業(yè)人員上崗，崗位責(zé)任制。確定基準(zhǔn)線與水準(zhǔn)點(diǎn)，確定絕對(duì)高程。

5.3 施工機(jī)具設(shè)備和人力的準(zhǔn)備

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和工期要求，做好施工機(jī)具進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作。合理安排各項(xiàng)工作的施工任務(wù)，根據(jù)施工管理方案組織各作業(yè)人員做好施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作。

5.4 施工場(chǎng)地準(zhǔn)備工作

熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)及附近的作業(yè)環(huán)境，如隱蔽的管線、高空電高壓線、場(chǎng)地周圍的構(gòu)筑物、建筑物，當(dāng)強(qiáng)夯工作影響到周邊設(shè)施的安全時(shí)，要及時(shí)采取有效的措施。施工現(xiàn)在要做好封閉管理工作，設(shè)置五圖一牌等安全警示標(biāo)志，做到文明施工。

6 強(qiáng)夯施工方法

6.1 施工流程圖

大壩強(qiáng)夯的施工流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 強(qiáng)夯施工流程圖

6.2 強(qiáng)夯施工步驟

（1）清平施工場(chǎng)地，測(cè)施工場(chǎng)地的高程，使施工現(xiàn)在高程達(dá)要設(shè)計(jì)起夯面所要求的高程。

（2）強(qiáng)夯試驗(yàn)。在圖紙給定的強(qiáng)夯試驗(yàn)范圍區(qū)內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，采取直徑2.5 m 的夯錘夯錘重25 t，按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行，通過(guò)試驗(yàn)達(dá)到最后的合格指數(shù)確定最終的參數(shù)。

強(qiáng)夯目的：達(dá)到預(yù)期的加固效果；為安全達(dá)標(biāo)施工和考核做好根基；比對(duì)和確定強(qiáng)夯的施工參數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定參數(shù)指導(dǎo)強(qiáng)夯大面積的施工要求。

（3）測(cè)出第一遍夯點(diǎn)位置，用標(biāo)志物石灰圈點(diǎn)標(biāo)識(shí)，且偏差不大于5 cm 范圍。

（4）吊車到場(chǎng)，讓夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置：用脫鉤繩定死脫鉤位置高度，校測(cè)高度。

（5）確定夯前錘機(jī)高度。

（6）將夯錘起吊到指定高度，對(duì)準(zhǔn)夯擊點(diǎn)進(jìn)行夯擊，專人負(fù)責(zé)對(duì)每個(gè)夯點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)進(jìn)行沉降量的記錄，對(duì)出現(xiàn)偏斜時(shí)要急時(shí)將坑底進(jìn)行平整，直到滿足設(shè)計(jì)所要求的參數(shù)。

7 質(zhì)量檢查控制點(diǎn)

應(yīng)按強(qiáng)夯施工組織設(shè)計(jì)及《建筑地基基礎(chǔ)工程施工驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50202－2002）進(jìn)行檢驗(yàn)，具體的強(qiáng)夯地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 強(qiáng)夯地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表

開(kāi)夯前要做好質(zhì)量控制要求，確保單點(diǎn)夯擊能符合設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要做好單點(diǎn)的強(qiáng)夯施工參數(shù)記錄。每一遍夯擊前要用儀器測(cè)量，檢查夯坑位置，讓偏差控制在規(guī)范范圍內(nèi)。在出現(xiàn)偏差時(shí)要及時(shí)糾正嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。確定好強(qiáng)夯參數(shù)，做好夯擊能、夯擊次數(shù)的記錄，并由專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)[1]。

8 結(jié)語(yǔ)

本次工程壩基的強(qiáng)夯技術(shù)施工嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)及《建筑地基基礎(chǔ)工程施工驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50202-2002）的要求進(jìn)行,在工程的施工過(guò)程中做好每一步的施工準(zhǔn)備前的工作及施工技術(shù)要求, 按照施工流程圖, 控制好每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的技術(shù)要求。強(qiáng)夯法由于具有加固效果顯著，施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工速度快，造價(jià)低，在工程上從而得到廣泛應(yīng)用。