水庫壩體防滲整治工程壩后平臺施工方法

王 鹿，邵 帥，梁帥明

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

正坑水庫位于深圳市鹽田區(qū)沙頭角鎮(zhèn)徑口村，始建于1972年，1973年5月建成投入運營。原設計水庫總庫容40.3萬m3，屬小(2)型水庫，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物級別為4級。水庫最初設計為農(nóng)業(yè)灌溉水庫，特區(qū)成立后逐漸轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)供水，主要作為沙頭角水廠備用供水水庫。水庫主壩長393m，右壩肩溢洪道下有2m×2m輸水箱涵，箱涵總長度為49.40m，U型槽長度為8.26m。箱涵上為寬敞式溢洪道。

2 工程任務及內(nèi)容

本工程任務主要針對正坑水庫現(xiàn)存壩體滲流隱患等問題，通過防滲墻結(jié)合帷幕灌漿的實施，解決水庫的安全運行問題。原工程設計主壩防滲采用混凝土防滲墻結(jié)合帷幕灌漿的防滲加固方案，防滲墻采用C20混凝土，墻厚0.6m，加固長度401m；對主壩壩頂48.50m～50.20m高程拆除重建，重建范圍401m；拆除恢復防浪墻384.22m，防浪墻高1.2m，采用C30鋼筋混凝土。

在工程踏勘時，參建各方考慮到壩頂整體拆除重建會影響壩體結(jié)構(gòu)，同時增加了汛期施工的安全風險。將壩頂拆除重建方案更改為壩后臨時回填平臺方案，既為壩面施工提供了足夠的施工空間，同時也加快施工進度和確保施工安全性。

3 施工布置

3.1 施工道路布置

工程現(xiàn)有場內(nèi)上壩道路主要有兩條，一條為自園林路進場后沿場內(nèi)路上左壩，場內(nèi)該段路坡度較陡(部分縱坡大于10%)，重載車輛行駛較為困難；另一條自盤山公路進場后沿場內(nèi)路上右壩(經(jīng)右壩溢洪道上方交通橋，該橋設計通行荷載暫不明確，考慮非重載車通行道路)。壩后回填施工作業(yè)期間，僅能使用園林路進場后上壩道路。

3.2 施工供水

生產(chǎn)用水根據(jù)施工重點用水項目和用水部位，建1個抽水泵站，抽水泵站采用11kW潛水泵，場內(nèi)布置鋼制移動水箱，從庫區(qū)內(nèi)取水。布置φ110供水鋼管沿防滲墻施工軸線通長布置，長度約400m，主管間隔100m接分接頭，接50mm皮管至施工區(qū)域，距施工面15m范圍采用φ32mmPVC軟管接至用水部位。水壓不夠時，采用加壓泵加壓供水，施工過程中加強管理防止漏水。

3.3 施工供電

施工用電主要用于施工區(qū)域照明及供排水。溢洪道上游設置一臺配電箱，接水廠廠區(qū)低壓用電接駁口，使用約300m銅芯電纜(3×70+2×35)接至配電箱，該接駁點電源負荷最大為100kW，主要供施工照明、供排水及拆除、土方回填施工使用。其他部分施工用電依次由該配電箱接出。

動力線路采用三相五線制(TN-S)供電，工作電壓為380V，電纜敷設應滿足相關(guān)要求。

3.4 渣土臨時堆存場布置

本工程未設置永久渣場，無法利用的拆除渣土、表層剝離棄渣宜集中堆放，綜合考慮施工組織及經(jīng)濟性，在場內(nèi)選取臨時渣土中轉(zhuǎn)場，集中外運至指定棄渣場棄置。根據(jù)現(xiàn)場情況，臨時渣土中轉(zhuǎn)場宜設置在左壩上游壩肩處。

渣土中轉(zhuǎn)場地派專人負責渣土場的管理和維護。堆渣前采用編織袋沿庫岸進行攔擋，編織袋軸線部分敷設雙層土工布，避免滲水污染庫區(qū)。渣土填筑采用分層填筑的方式棄碴，及時用反鏟平整，開挖完成后及時采用綠網(wǎng)覆蓋。

4 壩后回填施工方法

4.1 施工方法概述

主壩壩頂高程50.25m，壩頂路面寬度4m，原設計方案為擬將主壩壩頂面拆除降至48.5m高程，為防滲墻提供施工作業(yè)面。

工程開工準備期間，鹽田區(qū)水務局項目負責人經(jīng)現(xiàn)場踏勘了解，結(jié)合水庫管理要求，提出壩頂拆除重建方案實施工期較長，為在汛期前完成壩體防滲工程，要求設計單位更改設計方案。

更改后設計方案取消原壩頂土方開挖拆除，更改為壩后培土回填形成防滲墻作業(yè)平臺方案，回填完成后壩面寬度10m。具體更改方案如下：

(1)回填部位范圍為壩頂沿背水面壩坡第一個馬道(自上而下第一個馬道)，采用土方回填，30cm分層碾壓，壓實度不小于93%;

(2)回填范圍壩坡開挖形成約1m×0.5m(寬×高)臺階狀，確保回填體穩(wěn)定;

(3)回填平臺坡腳設置土袋壓底;

(4)回填體頂面設置20cm厚C20混凝土面層，沿壩軸線方向10cm分縫，分縫處采用夾塞2cm厚瀝青木板;

(5)設置坡頂、坡底排水溝，沿壩軸線方案布置，與原壩后排水系統(tǒng)銜接；設置坡面排水溝，連接坡頂、坡底排水溝，間隔100m布置一道，排水溝開挖完成后，鋪設單層防水土工布，抹C20砂漿2cm。

(6)坡面采用雙層防滲土工布覆蓋(300g/m2)，土工布上下應嵌入排水溝中，坡面應采取可靠措施進行固定。

壩后回填結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 壩后回填結(jié)構(gòu)

擬先進行坡腳平臺開挖及覆蓋層20cm清表，形成回填作業(yè)面及回填通道，完成土袋壓腳后，開始分層回填碾壓作業(yè)，坡面臺階開挖隨壩體土方填筑進行(提前50cm高差，即一個臺階)，完成平臺土方填筑后依次施工排水溝、坡面防護、路面混凝土等。

4.2 施工準備

4.2.1 施工機械準備工作

需進場2臺小松360挖掘機(斗容1.6m3)，LW800K-LNG裝載機1臺，SD20-5LNG推土機1臺，振動壓路機1臺，HW60蛙式打夯機4臺，BS600手持沖擊夯2臺。

施工前設備操作人員對施工設備進行檢查保養(yǎng)，掌握設備詳細狀態(tài)，確保機械設備運行的穩(wěn)定性。

4.2.2 作業(yè)人員的素質(zhì)要求

機械操作員需專業(yè)培訓合格后持證上崗，特種設備操作人員需持有效期內(nèi)特種設備的操作證；操作員身體健康，具有良好的溝通能力，能服從現(xiàn)場指揮。

4.2.3 施工現(xiàn)場指揮及協(xié)調(diào)

施工作業(yè)現(xiàn)場設指揮員1名，負責現(xiàn)場人員和設備統(tǒng)一調(diào)度和施工協(xié)調(diào)工作；設專職安全員1名，負責現(xiàn)場的安全指揮，安全現(xiàn)場培訓。

4.2.4 材料準備

通常情況下，下列材料為非適用材料：

(1)沼澤土、淤泥、生活垃圾、建筑垃圾。

(2)含有樹根和易腐朽物質(zhì)的土。

(3)有機質(zhì)含量大于5%的土。

選用土料應滿足上述要求。

4.2.5 技術(shù)準備

(1)關(guān)注天氣預報信息，掌握天氣變化情況，合理安排施工。

(2)做好土料夯實取樣試驗的準備工作。

(3)測量員測設好分層標高。

(4)料源應注意覆蓋保護，防止雨淋。

(5)回填前基礎面應清理干凈雜物、垃圾等。

4.3 主要施工程序

底部平臺土方開挖→覆蓋層剝離→土袋壓腳→分層邊坡臺階開挖→分層鋪土→分層碾壓密實→邊坡修整→邊坡防護→排水溝→路面澆筑

4.4 覆蓋層剝離及邊坡開挖

4.4.1 測量放樣

按設計圖紙測量標注邊界線，并報監(jiān)理工程師現(xiàn)場檢驗合格。

4.4.2 施工方法

(1)進行底部平臺開挖及邊坡覆蓋層清理，底部平臺原則上不小于3.5m寬度，以滿足后續(xù)設備施工要求。

(2)覆蓋層剝離采用挖掘機作業(yè)并人工配合，覆蓋層剝離深度20cm。

(3)原坡面采用挖掘機作業(yè)并人工配合形成臺階，臺階寬度控制在1m，高度控制在0.5m，臺階應向內(nèi)側(cè)傾斜，坡度為2%。

(4)施工順序

底部平臺開挖自左岸向右岸推進，泥頭車跟隨反鏟進行，隨挖隨裝。底部平臺開挖完成后，自右岸向左岸推進進行覆蓋層剝離施工，泥頭車跟隨反鏟進行，隨挖隨裝。邊坡臺階開挖隨填筑施工間隙進行，施工方向靈活進行。

(5)運料

泥頭車利用底部平臺開挖形成的施工便道將土方開挖、覆蓋層清理等渣土運至左壩臨時渣土堆存場

4.5 土袋壓腳

土袋壓腳沿壩軸線方向填筑3排，寬度為1.2m，高度0.8m。單個土袋裝土后尺寸約為0.6m×0.4m×0.1m(長×寬×高)。

4.5.1 測量放樣

由測量人員依據(jù)設計回填斷面依次間隔20m進行放樣，并在地面插上定位鋼筋，以利于后續(xù)作業(yè)。

4.5.2 基礎面壓實

人工利用蛙式打夯機對基礎面夯實2遍，確保夯實無虛土。

4.5.3 土袋鋪設

沿著主壩軸線方向鋪設土袋，袋口向水庫一側(cè)。采用人工填裝土袋，填裝時不應滿裝，以填裝土袋2/3為宜，每層土袋鋪設后均應進行標高測量，上下層土袋采用錯縫搭接，搭接長度控制在20cm～30cm，逐層填筑直到設計標高。

4.6 土方回填

填筑前按設計要求進行填筑材料試驗檢測及現(xiàn)場工藝試驗，通過現(xiàn)場工藝試驗確定碾壓各項參數(shù)，利于指導施工，保證壓實度。

4.6.1 碾壓參數(shù)選擇

以設計要求參數(shù)為基礎進行。初步擬定選30cm層厚，松鋪厚度34cm，用碾振動靜碾2遍，動碾4遍進行，后退法鋪料。含水量控制為最優(yōu)含水量，機械碾壓行速選用1.5km/h。

4.6.2 施工工序

填筑施工工序依次為鋪料、灑水、碾壓。受填筑面寬度限制，僅能采用一個工作條帶進行。工藝流程如下：

測量放線→土料運輸→卸料→鋪料→灑水→碾壓→質(zhì)檢。

4.6.3 填筑方法

填筑時根據(jù)現(xiàn)場壓實度檢測情況及時調(diào)整碾壓參數(shù)。在鋪料過程中用測桿檢查鋪料厚度，鋪筑施工應分層進行，每層土料鋪筑碾壓后應驗收合格后方可進行下次鋪筑。

(1)鋪料與平料

①鋪料采用后退法施工，利用新型泥土車從料源場地運至施工部位卸料，推土機集料。

②基礎經(jīng)驗收合格后開始填筑土料。鋪料時填筑面整體向左岸傾角2%～3%，以便于施工面排水。

③雨后不可直接進行鋪筑，需將表層土料進行翻曬至控制含水量后，再進行上層土料鋪筑施工；若雨后表層含水量過大或形成無法碾壓密實的“彈簧土”，新鋪土前必須進行表層清除。為便于表層土料排水，雨前可將填筑面層松土壓實，采取防雨覆蓋等其它保護措施，避免雨水浸入填筑表層造成泥濘。

④預先根據(jù)鋪土厚度計算出土料攤鋪面積，采用推土機平料時，應在填筑面上均勻卸料，隨卸隨平，并用插釬法逐次檢查。超厚部位采用裝載或反鏟配合人工進行調(diào)整，對邊坡接頭交界處，則輔以人工鋪土。

(2)灑水

土料填筑前應滿足含水率要求，做到“手握成團，輕捏即碎”為宜。如土料含水率不符合要求時，應翻曬晾干或灑水潤濕。

填筑面采用膠管進行灑水。土料含水量主要由料源場地進行控制，壩面灑水僅考慮層間結(jié)合水，灑水量根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。如填筑面表面含水量過大可采用推土機將填筑面推成“小搓板”，對土料進行翻曬，檢測含水量。

(3)碾壓

①在完成鋪料后應先檢查鋪料厚度再進行碾壓。碾壓應平行壩體軸線方向進行，采用22t振動碾，施工時大型設備無法進行碾壓的部位可采用蛙式打夯機及手持沖擊夯薄層加強夯實。

②在邊坡交界面采用重疊碾壓，壓寬重疊度不小于80cm，每層碾壓立面分界線需錯開，錯開寬度不小于100cm。

③壓實過程中應一夯壓半夯，縱橫交叉，每層夯實后應用環(huán)刀取土送驗壓實度，按規(guī)定分層取樣試驗，符合要求后方可進行上層施工。

④填筑全部完成后，應在最上層檢查標高和平整度。超高處用鐵鍬鏟平，不足處補打素土，然后進行質(zhì)量驗收。

(4)質(zhì)檢

工程技術(shù)人員應在過程中進行施工檢查控制，專業(yè)試驗人員應按規(guī)范規(guī)定，進行取樣試驗檢查。填筑質(zhì)量用相對密實度控制，設計要求壓實度93%。

4.7 邊坡修整

4.7.1 測量放線

根據(jù)防滲墻軸線向壩后偏移7.2m進行邊坡定位測量放樁。并在邊坡的頂面和邊坡的底面沿邊坡縱向間10m釘上木樁，木樁露出邊坡面10cm～20cm，有平臺處應多放一排小木樁，施工時通過小木樁高程和坡度進行橫斷面順坡上下木樁拉線，來控制邊坡坡度和高程。

4.7.2 人工修邊坡

完成填筑后，在填方邊坡采用人工修坡，根據(jù)木樁測放的坡度高程線從上至下拉線，人工清除坡面填筑的松散部分，平整坡面，并拍打密實，使邊坡符合設計要求。

4.7.3 土石渣轉(zhuǎn)運

人工進行修坡時，多余渣土采用人工結(jié)合設備運輸，將渣土人工挑擔從坡底擔運至下層馬道(平均運距15m)，擔運至馬道后裝入手推膠輪車推沿馬道轉(zhuǎn)運至現(xiàn)狀路邊(平均運距200m)，再用自卸車、裝載機轉(zhuǎn)運至臨時渣土堆存場(平均運距200m)。

4.8 邊坡防護

(1)根據(jù)邊坡實際情況選擇防滲土工布敷設，一般采取從上到下“滾鋪”的方式更便于現(xiàn)場施工。防滲土工布敷設不宜過緊、不得打皺、拼接要牢固，應留有1.5%的余幅以備局部下沉拉伸。

(2)敷設方向應基本平行于坡面線(順坡敷設)。

(3)防滲土工布敷設前，應先對敷設區(qū)域進行檢查、丈量，將尺寸匹配的防滲土工布運至回填體頂部平臺。對左右岸坡交接部分扇形區(qū)或拐點應合理裁剪，使上下端都能得到有效防護。

(4)防滲土工膜的鋪設應平整順直，松緊適度，不應出現(xiàn)褶皺、波紋。相鄰兩幅防滲土工布應對正、搭齊，搭接寬度一般為20cm。

(5)防滲土工布敷設完畢后，應及時用沙袋或塊石壓住，防止風吹扯動。

4.9 臨時排水溝

臨時排水溝分為坡頂排水溝、坡腳排水溝、坡面排水溝三種。長度分別約350m、350m、25m，均為回填完成后人工開挖排水溝。

坡頂及坡面排水溝為倒梯形，開挖尺寸為底寬34cm，頂寬52cm，高32cm，坡腳排水溝一側(cè)依靠土袋護角，一側(cè)開挖形成，底寬24cm，高32cm?；AC15混凝土墊層寬70cm，厚10cm。開挖完成后鋪設單層土工布并予以固定，采用M20砂漿抹面厚2cm。施工方法如下。

4.9.1 測量放線

按照施工圖紙，測量確定施工開槽線位置，并進行地面標記，測量復核確認無誤后，進行排水溝人工開挖施工。

4.9.2 溝槽開挖

根據(jù)排水溝的深度，現(xiàn)場可采用灑白灰線的方法控制溝槽開挖寬度與順直度，人工使用鋤頭、鐵鍬進行開挖，斗車配合裝載機進行運輸。溝槽開挖完成后應清除浮土，進行槽底修整，夯實基底復核槽底標高。

4.9.3 砂漿抹面

(1)砂漿抹面前應敷設一層土工布，并采用10cm長φ8圓鋼固定，錘入土體，外漏2cm～3cm彎鉤。

(2)敷設完畢后用噴壺將土工布均勻灑水一遍。

(3)在鋪設水泥砂漿之時，應先涂刷一層水泥漿，涂刷面積不宜過大，隨刷隨鋪面層砂漿。

(4)水泥砂漿鋪設后，應使用木刮杠刮平，木抹子搓平，并用1m靠尺檢查其平整度。

(5)木抹子刮平后，立即用鐵抹子將砂漿表面壓平壓光，必須在終凝前完成。

(6)水泥砂漿施工完成后應進行灑水養(yǎng)護，保持濕潤，養(yǎng)護時間不少于3d。

5 結(jié)語

針對壩體防滲工程的壩后平臺施工技術(shù)措施，既確保了主壩結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，規(guī)避了汛期施工的風險，為壩體防滲施工創(chuàng)造了有利條件，也為此類防滲工程提供了極具價值的施工技術(shù)經(jīng)驗，值得推廣。