陜西斗門水庫聯(lián)合邊坡防護技術(shù)探析

宋紅民，杜榮波，李宗蔚，馬江紅 （中電建路橋集團有限公司，北京100160）

1 工程概況

陜西省斗門水庫工程位于西安市西郊灃河右岸原昆明池遺址，距西安市中心約20km，斗門水庫工程為引漢濟渭輸配水工程的調(diào)蓄水庫，是以城市供水、改善生態(tài)環(huán)境為主，兼顧防洪等綜合利用的平原水庫，見圖1、圖2所示。

圖1 斗門水庫位置

圖2 斗門水庫效果圖

斗門水庫總庫容5052萬m3，庫區(qū)總面積10.4km2，庫周總長14.9km。按南、北池布置，南、北池之間設雙向擋水隔壩，南池為城市供水水源，調(diào)蓄引漢濟渭南干線水源供灃東、灃西新城的生活用水，南池總庫容2897萬m3，面積3.4km2，其中水面面積 3.0km2，設計向灃東、西新城年平均供水8773萬m3。北池為生態(tài)水源地，兼顧灃河防洪，蓄滯灃河洪水和城市雨洪，北池總庫容2155萬 m3，面 積 7.0km2，其中水面面積6.4km2，每年可向西安生態(tài)水系中的漢城湖、漢護城河、高新湖3個湖泊補給生態(tài)用水1456萬m3。

斗門水庫工程分為南池系統(tǒng)和北池系統(tǒng)。南池系統(tǒng)由南池圍壩、引漢濟渭引水管線、供水管線、南池退水涵等建筑物組成。北池系統(tǒng)布置“一進三退”通道，由北池圍壩、灃河攔河樞紐、分洪渠、灃河退水渠、太平河退水渠及太平河補水管線等建筑物組成。

2 水文地質(zhì)

2.1 地形地貌

工程湖庫區(qū)位于西安市長安區(qū)馬王鎮(zhèn)東南約1.5km，地形相對較平緩，大體上東南高，西北低，一級階地分布于湖庫區(qū)東北方向，階地高程介于397.00m～404.00m，湖區(qū)石匣口西南有部分為二級階地，階面高程403.00m～410.00m。

引水線路跨秦嶺山前洪積扇、渭河二級階地、一級階地、灃河漫灘等多個地貌單元，山前洪積扇主要分布于秦嶺山腳，向北延伸10km左右，整體地形南高北低地面高程490.00m～413.00m。二級階地主要分布于馬王鎮(zhèn)以南、小豐村以北，階面高程397.00m～408.00m。一級階地主要分布于牛東村以北至小豐村以南、灃河兩岸及馬王鎮(zhèn)以北，階面高程407.00m～410.00m。在灃河分布有零星漫灘。

2.2 地層巖性

據(jù)勘探揭露，庫壩區(qū)地層自上而下分述如下。

①-1人工堆積（Q4s），雜色，主要由建筑垃圾、生活垃圾及粘性土等組成，厚度0.5m～1.5m，分布于庫區(qū)各居民點，在南部石匣口、浦陽等村莊附近，最大厚度可達2m～4m。

②-1壤土（Q41al+pl），褐黃色，粉粒結(jié)構(gòu)，土質(zhì)不均，潮濕，可塑，分布于一級階地上部，勘探范圍內(nèi)厚度8m～11m，最大厚度可達17m左右。

③-2中砂（Q41al+pl），灰黃～灰色，長石—石英質(zhì)，級配不良，含零星的中粗礫。稍濕，稍密，透鏡體或薄層夾層分布，中砂分布有三層分述：

第一層呈透鏡體或夾層分布于整個湖區(qū)，埋深1.2m～2m，夾層層厚0.2m～0.4m，透鏡體層厚0.8m～1.4m；第二層呈透鏡體狀分布，主要有太平—谷雨村—楊家莊—齊曹村及太平—五星村兩條砂帶，埋深3.6m～7.5m，夾層層厚0.4m左右，透鏡體層厚1.2m～3.5m，局部最厚可達5m左右；第三層埋深9m～12m，夾層厚0.2m左右，透鏡體層厚1.2m～2m，分別分布于西北部馬營寨、東北部太平莊及中部谷雨莊附近。

④-3粉土（Q41al+pl），黃色，可塑～硬塑，薄層夾層狀零星見于新堡子村附近，埋深5.2m～9.4m，厚度1.3m～1.6m。

⑤淤泥質(zhì)土（Q4l），灰褐色，濕，可塑，具水平層理，結(jié)構(gòu)緊密，有腥臭味，粉粒為主。分布于湖庫區(qū)西北部，東至袁旗寨—常家灘一帶，南至楊家莊—谷雨莊一帶，埋深0～3.7m，厚度1.7m～2.6m，局部為透鏡體分布。

⑥黃土（Q3eol），褐黃色，土質(zhì)均勻，具蟲孔及大孔隙，含少量蝸殼碎片，可塑狀態(tài)，分布于二級階地上部，層厚9.8m～13.6m。

⑦-1粉質(zhì)粘土（Q3al），棕黃色～灰黃色，含氧化鐵條紋及鐵錳質(zhì)斑點，可塑，該層未穿透，最大揭露層厚8.6m，廣泛分布于庫區(qū)渭河二級階地、一級階地下部。

⑧-2中砂（Q3al），灰黃色—淺黃色，長石—石英質(zhì)，級配良好，含零星中粗礫，飽和，中密—密實狀態(tài)。分布于二級階地下部，主要位于堰下張村附近，KZK18，KZK11，KZK27與庫區(qū)連通，未穿透，最大揭露厚度6.6m，庫區(qū)其他部位局部呈透鏡體分布，透鏡體層厚0.4m～1.2m，見圖3所示。

圖3 水庫工程地質(zhì)圖

3 施工方案設計

斗門水庫地處關(guān)中平原中部，圍壩長約10km，護岸段長1.4km，壩頂高程402.50m，湖底高程396.80m，護岸臨水側(cè)坡比1：5，臨水面邊坡面積約5萬㎡，坡岸長、面積大，施工工期緊張，地質(zhì)條件復雜，單一的護坡形式不足以在規(guī)定工期內(nèi)完成邊坡防護，故擬定了聯(lián)合邊坡防護形式：連鎖護坡+預制混凝土塊護坡+草皮護坡+干砌石護坡+格賓護墊護坡。其施工順序見圖4所示。

圖4 施工順序

3.1 清表

使用GNSS接收機或全站儀實地放樣開挖線，打樁并用白灰線標識，隨后采用1.6m3液壓挖掘機進行清挖，縱向一次開挖完成。清表渣土直接運輸至棄渣場堆存，再采用1.6m3液壓挖掘機裝20t自卸汽車運輸至棄渣場，推土機棄渣場內(nèi)平整渣料，見圖5所示。

圖5 清表

3.2 土方填筑

用20t自卸汽車平行壩軸線方向用進占法鋪土，采用定點測量方式，嚴格控制鋪土厚度，不得超厚。填筑土料運輸至土料翻曬場翻曬，達到最后含水率后，運輸至填筑區(qū)進行填筑。142kW推土機攤鋪整平，人工用鋼釬控制鋪料厚度，人工撿拾雜物，推土機推平后應達到鋪層表面平整，經(jīng)質(zhì)檢人員檢測后進行碾壓。填筑初期，采用每層測量的方法，控制鋪土厚度，發(fā)現(xiàn)超厚部位立即進行處理。汽車不在已壓實土料上行駛。土料的鋪筑連續(xù)作業(yè)，如因短時間停工，其表面土層灑水濕潤，保持含水率在控制范圍內(nèi)。如需長時間停工，則鋪設保護層，復工時予以清除。當氣候干燥，土層表面水分蒸發(fā)較快時，卸料前，壓實表土適當灑水濕潤。

在填筑強度高峰期，除用插釬法控制厚度外，每八層測量10m×10m的方格網(wǎng)，以復查鋪土厚度和控制上下游邊坡及壩面平整度，見圖6所示。

圖6 壩基填筑碾壓

3.3 復合土工布鋪設

填筑完成后按照設計坡比對填筑坡面預留保護層進行人工清除至設計高程。連鎖護坡下設土工布層，土工布沿垂直于水流方向鋪設，做到上游邊壓下游邊，兩側(cè)人工縫合，見圖7所示。

圖7 土工布鋪設

3.4 上、下沿混凝土擋墻

上、下沿擋墻及縱向隔擋基礎采用反鏟開挖，人工進行修整，混凝土澆筑先下沿后上沿，分段跳倉施工，混凝土全部采用商品混凝土，混凝土罐車運輸至工作面后采用汽車泵入倉，ZN30、ZN50振搗棒振搗，混凝土模板采用鋼木組合模板及定制鋼模板，對拉固定。人工收面、壓光，初凝后，及時用塑料薄膜覆蓋保濕，終凝后，覆蓋工業(yè)毛氈，灑水養(yǎng)護。

3.5 聯(lián)鎖預制塊護坡鋪設

聯(lián)鎖預制塊安裝按照上、下沿擋墻混凝土及縱向隔擋混凝土20m×60m間距分塊同時進行，聯(lián)鎖塊鋪裝方向平行于壩軸線方向，由低向高依次鋪裝，根據(jù)縱橫標高控制樁用水平尺找平，鋪完第一塊后向兩側(cè)和縱向順序鋪裝，并根據(jù)聯(lián)鎖塊錨索孔方向及時穿束鍍鋅鋼絞線錨固，鋪裝時相鄰兩塊聯(lián)鎖塊頂面高差不大于3mm，用膠皮錘或木錘輕輕敲打至正位，并隨時檢查貼縫寬度，鋪設完成后采用碎石對聯(lián)鎖塊空隙進行人工填充，見圖8所示。

圖8 預制塊鋪設

3.6 干砌景石護坡

干砌景石護坡在上下沿擋墻混凝土施工完成后進行，自卸汽車運輸至施工現(xiàn)場，人工配合反鏟進行鋪設。

3.7 草皮護坡

草皮護坡在坡面種植土鋪設完成后進行，種植的土來源為湖區(qū)土方開挖可利用料，土料鋪筑時，將土塊打碎使其成為均勻的種植土。將合格的種植土用自卸汽車運送至工作面，人工配合反鏟進行種植土鋪設。當種植土過于潮濕或不利于鋪設時，不進行鋪設。種植土鋪設完成后，人工播撒草籽。

3.8 預制塊護坡

預制混凝土塊護坡在圍壩填筑及坡面處理等完成后開始安砌，預制混凝土塊采用平層砌筑，預制混凝土塊在預制場制作，自卸汽車運送至壩頂，人工配合反鏟運送至工作面，對安砌工作面進行測量定位后，將預制混凝土塊安放平穩(wěn)。保證預制混凝土塊表面平整美觀，沉降量等有關(guān)指標滿足設計要求。

3.9 預制混凝土塊護坡

預制混凝土塊護坡在圍壩填筑及坡面處理等完成后開始安砌，預制混凝土塊采用平層砌筑，預制混凝土塊在預制場制作，自卸汽車運送至壩頂，人工配合反鏟運送至工作面，對安砌工作面進行測量定位后，將預制混凝土塊安放平穩(wěn)。保證預制混凝土塊表面平整美觀，沉降量等有關(guān)指標滿足設計要求，見圖9所示。

圖9 混凝土預制塊鋪設

3.10 格賓護墊護坡

格賓護墊在圍壩填筑及坡面處理等完成后開始安裝，格賓護墊網(wǎng)全部外購，格賓網(wǎng)運輸至現(xiàn)場后，根據(jù)設計要求組裝格賓網(wǎng)箱，組裝完成后人工安裝到位后進行石料填充，填充石料為耐風化巖石。

4 結(jié)語

在水利工程中，護坡的選擇具有多樣性，施工時需要結(jié)合不同實際情況下的地質(zhì)和施工條件，從質(zhì)量、管理、成本等角度出發(fā)，進行方案的比選和優(yōu)化。