響水水庫除險(xiǎn)加固施工組織設(shè)計(jì)

張東宇，朱殿英，匡啟兵

（1.長春市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，吉林長春130062；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

響水水庫位于內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗西南部。壩址以上控制流域面積1870 km2。北為大興安嶺的余脈，南為燕山山脈，西鄰內(nèi)蒙古高原東部邊緣，東為遼河干流，流域海拔高程在1140～1340 m之間。

響水水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電、生態(tài)、養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的中型水庫。水庫正常蓄水位為1159.50 m，死水位1158.50 m，興利庫容為210×104m3。水庫總庫容為 1605×104m3。水庫大壩校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，相應(yīng)洪水位為1160.50 m；設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，相應(yīng)洪水位為1159.23 m。

2 施工導(dǎo)流

該工程的大壩上游面及進(jìn)水塔的水位變動(dòng)區(qū)（1157.5 m以上高程），混凝土凍融破壞較嚴(yán)重，對(duì)壩體及進(jìn)水塔內(nèi)部混凝土及鋼筋極為不利，需及時(shí)處理，處理范圍：高程1157.50 m至1160.50 m拱壩上游壩面，以上部位施工時(shí)，存在臨時(shí)施工導(dǎo)流問題。

該工程的泄水通道有溢洪道和引水洞，溢洪道為壩頂自由溢流式，3個(gè)溢流孔，孔底高程為1159.50 m。引水系統(tǒng)進(jìn)水口為岸塔式，布置在壩線左岸上游50 m處，進(jìn)水口底板高程1146.00 m，檢修平臺(tái)高程1161.00 m，其余無泄水通道。響水水庫的正常蓄水位為1159.5 m，死水位1158.5 m。

由水文資料可知，壩址多年平均流量為3.49 m3/s，而2臺(tái)機(jī)組全部運(yùn)行，過流量為2×3.5 m3/s，另外，結(jié)合氣象資料和本工程的具體情況，在對(duì)大壩上游面及進(jìn)水塔的水位變動(dòng)區(qū)混凝土進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，采用降低庫水位的方案進(jìn)行干地施工，選擇在第一年4月末施工，利用引水洞發(fā)電將庫水位降至1157.00 m，為縮短水庫低水位發(fā)電造成的損失，在降低庫水位的同時(shí)，從高高程向低高程進(jìn)行混凝土面鑿毛處理，待鑿毛處理達(dá)到設(shè)計(jì)要求高程時(shí)，從下至上施工干硬性預(yù)縮砂漿，庫水位即可跟進(jìn)上升，直至施工完成，1159.50 m至1160.50 m范圍內(nèi)的干硬性預(yù)縮砂漿施工完成后需注意進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。大壩下游面裂縫處理可利用水庫蓄水期，溢流壩不泄流期間進(jìn)行下游面裂縫處理施工。

引水洞后山坡山體加固工程施工場地高程高于廠房地面高程，因此可不考慮施工導(dǎo)流問題。

3 主體工程施工

3.1 大壩工程

大壩加固工程包括左右岸壩頭土石方開挖、混凝土鑿毛及拆除、混凝土澆筑、大壩上游面加固處理、壩基基礎(chǔ)灌漿及下游面裂縫處理等。

1）左右岸壩頭土方開挖采用1 m3挖掘機(jī)挖裝，5 t自卸汽車運(yùn)至棄渣場。

2）防浪強(qiáng)混凝土拆除采用人工拆除，1 m3挖掘機(jī)挖裝，5 t自卸汽車運(yùn)至棄渣場。

3）混凝土拌和采用0.4 m3混凝土攪拌機(jī)現(xiàn)場拌和，其中微膨脹混凝土采用手推車運(yùn)至工作面入倉，振搗器振搗。

4）大壩上游面加固采用干硬性預(yù)縮砂漿施工。

5）壩基基礎(chǔ)帷幕灌漿方式采用一排帷幕，自上而下分段灌漿，灌漿方法采用150型地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，灰漿攪拌機(jī)攪拌水泥漿，中壓泥漿灌漿泵灌注水泥漿。

6）壩體下游面裂縫修補(bǔ)采用化學(xué)灌漿法。

3.2 引水洞進(jìn)水塔塔身加固

引水洞進(jìn)水塔塔身加固工程包括混凝土鑿毛、干硬性預(yù)縮砂漿施工、閘門及啟閉機(jī)制作與安裝等。

1）進(jìn)水塔塔身表層（吊式簡易施工平臺(tái)）混凝土采用人工鑿除，清理廢渣,沖洗鑿面；廢渣采用1 m3挖掘機(jī)挖裝，5 t自卸汽車運(yùn)至棄渣場。

2）干硬性預(yù)縮砂漿施工首先利用吊式簡易施工平臺(tái)對(duì)塔身鑿面進(jìn)行人工清污、沖洗、濕潤，使其處于飽和面干狀態(tài)，接著刷一道1 mm厚，水灰比為0.4～0.45的濃水泥漿作粘結(jié)劑，再填筑10 cm厚的預(yù)縮砂漿；鋪填預(yù)縮砂漿時(shí)，要求立模板，分層立模，分層鋪筑，每次鋪料層厚5 cm，填入預(yù)縮砂漿后，分層用木槌搗實(shí)，各修補(bǔ)層間用竹刷或鋼刷刷毛，以利結(jié)合。最后一層的表面必須用鐵鏝反復(fù)壓實(shí)抹光，并與原混凝土接頭平順密實(shí)。

3）閘門及啟閉機(jī)制作與安裝利用20～30 kVA點(diǎn)焊機(jī)人工焊接組裝，吊裝采用10 t汽車起重機(jī)。

3.3 引水洞出口山體邊坡除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

引水洞出口山體邊坡加固工程包括石方開挖、石渣回填、噴錨支護(hù)、漿砌石等。

1）石方開挖采取人工開挖，利用手持風(fēng)鉆鉆孔控制爆破進(jìn)行石方開挖。

2）石渣填筑采取人工填筑，利用手推車運(yùn)輸，人工找平壓實(shí)。

3）地面砂漿錨桿施工采用液壓履帶鉆造孔。

4）噴混凝土。采用0.4 m3強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌和混凝土，膠帶輸送機(jī)送料，5 m3/h噴射機(jī)噴混凝土。

5）漿砌石擋墻采用人工砌筑。

4 施工交通運(yùn)輸

4.1 對(duì)外交通

該工程位于內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗西南部，西拉沐淪河上游沙里漠河上，距旗政府所在地經(jīng)棚鎮(zhèn)76 km。對(duì)外交通條件尚屬方便。工程所需大部分材料、生活物資來自克什克騰旗，均需由公路運(yùn)輸至工地。

4.2 場內(nèi)交通運(yùn)輸

該工程場內(nèi)運(yùn)輸任務(wù)主要包括土石方開挖出渣，土石方填筑及生活區(qū)間的物資運(yùn)輸。

由于該工程原有的場內(nèi)交通條件較差，僅有的一條至壩頭附近的簡易路，路面寬度僅3 m，且還不能直接上壩，不滿足工程施工的要求，所以要在原有公路擴(kuò)建的基礎(chǔ)上，新建部分公路，以滿足工程施工、庫區(qū)管理及搶險(xiǎn)的需要。

根據(jù)該工程現(xiàn)場施工的工作面情況，擴(kuò)建搶險(xiǎn)永久三級(jí)公路10.15 km，新建搶險(xiǎn)永久三級(jí)公路0.20 km，新建臨時(shí)四級(jí)公路2.00 km。

5 施工總布置

該工程施工總布置的原則：以除險(xiǎn)加固工程布置及場地的自然條件為依據(jù)；方便施工，減少干擾，利于生活、方便生產(chǎn)；盡量利用原有設(shè)施，減少工程占地。

根據(jù)以上原則及施工強(qiáng)度、工程規(guī)模，將施工工廠及施工臨建倉庫布置在大壩通往廠房的永久公路附近，辦公及生活福利設(shè)施布置在廠房下游永久公路附近。

由于該工程的棄渣量較小，棄渣約0.13×104m3，且棄渣部位均要新建或擴(kuò)建公路，故可部分將棄渣用于修路，剩余少量的棄渣沿路邊堆放。

6 施工總進(jìn)度

6.1 施工分期和總工期

根據(jù)除險(xiǎn)加固工程特點(diǎn)，結(jié)合具體施工部位、施工工藝、場地條件等合理安排施工時(shí)段。響水水庫加固工程施工期分為施工準(zhǔn)備期和主體工程施工期，工程總工期安排為13個(gè)月，其中準(zhǔn)備工期1個(gè)月，除險(xiǎn)加固工期為12個(gè)月。施工準(zhǔn)備工期從第一年4月1日—5月1日,共計(jì)1個(gè)月；除險(xiǎn)加固工期從第一年4月底至第二年4月底，共計(jì)12個(gè)月。

主體工程施工程序：第一年4月底通過發(fā)電控制庫水位進(jìn)行大壩上游面加固、壩頂防浪墻加固、基礎(chǔ)帷幕灌漿、進(jìn)水塔加固及引水洞后山坡山體加固工程至第一年9月中旬結(jié)束；第一年9月底利用溢流壩不泄流條件開始大壩下游面裂縫處理工程至第二年4月底結(jié)束。

施工期間月施工天數(shù)按25 d計(jì)算。

6.2 施工進(jìn)度計(jì)劃

各分項(xiàng)工程施工進(jìn)度如下：

1）準(zhǔn)備工程。第一年4月1日至5月1日,共計(jì)1個(gè)月。

2）大壩加固工程。第一年4月21日至第二年4月30日，共計(jì)11.3個(gè)月。

其中大壩上游面加固、壩頂防浪墻加固、基礎(chǔ)帷幕灌漿工程為第一年4月底至第一年9月中旬結(jié)束。

壩體加固混凝土鑿毛時(shí)段為第一年4月下旬至第一年5月上旬，同時(shí)通過發(fā)電控制庫水位以保證鑿毛施工順利進(jìn)行，大壩上游面混凝土鑿毛應(yīng)從上至下進(jìn)行施工，施工強(qiáng)度為33 m2/d；壩體上游面干硬性預(yù)縮砂漿澆筑時(shí)段為第一年5月上旬至第一年5月中旬，待混凝土鑿毛處理達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，從下至上進(jìn)行干硬性預(yù)縮砂漿施工，同時(shí)庫水位即可跟進(jìn)上升，以減少發(fā)電損失，干硬性預(yù)縮砂漿澆筑強(qiáng)度為4 m3/d；壩頂防浪墻混凝土拆除在第一年6月上旬進(jìn)行，施工強(qiáng)度為3 m3/d；微膨脹混凝土施工時(shí)段為第一年6月下旬至第一年7月中旬結(jié)束，施工強(qiáng)度為11 m3/d；壩基帷幕灌漿的施工時(shí)段為第一年7月中旬至第一年9月中旬，施工強(qiáng)度為31 m/d。

大壩下游面裂縫加固處理工程為第一年9月下旬至第二年4月下旬結(jié)束。

其中鋼絲網(wǎng)水泥砂漿拆除施工時(shí)段為第一年9月下旬，施工強(qiáng)度為4 m3/d；苯板拆除施工時(shí)段為第一年10月上旬，施工強(qiáng)度為6 m3/d；混凝土鑿毛施工時(shí)段為第二年3月上旬，施工強(qiáng)度為0.2 m3/d；聚氨酯化學(xué)灌漿考慮到施工時(shí)必須控制施工溫度，因此施工時(shí)段選為第二年3月中旬至第二年3月下旬，施工強(qiáng)度為0.2 m3/d；硬質(zhì)聚氨酯防水保溫泡沫施工時(shí)段為第二年3月下旬至第二年4月中旬，施工強(qiáng)度為5 m3/d；保溫層表面處理施工時(shí)段為第二年4月，施工強(qiáng)度為39 m2/d。

3）引水洞進(jìn)水塔加固工程。第一年4月25日—6月30日，共計(jì)2.2個(gè)月。

混凝土鑿毛施工時(shí)段為第一年4月下旬至第一年5月上旬，施工強(qiáng)度為7 m3/d；干硬性預(yù)縮砂漿澆筑時(shí)段為第一年5月上旬，施工強(qiáng)度為0.4 m3/d；閘門、啟閉機(jī)制作及安裝施工時(shí)段為第一年5月上旬至第一年6月下旬進(jìn)行。

4）引水洞出口山體邊坡加固工程。第一年4月21日—6月30日，共計(jì)2.3個(gè)月。

其中石方開挖施工時(shí)段為第一年4月下旬至第一年5月中旬，施工強(qiáng)度為64 m3/d；漿砌石擋墻施工時(shí)段為第一年5月下旬至第一年6月上旬，施工強(qiáng)度為37 m3/d；噴錨施工時(shí)段為第一年5月中旬至第一年5月下旬；石渣填筑施工時(shí)段為第一年6月中旬，施工強(qiáng)度為51 m3/d。

在大壩加固中，拱壩下游面裂縫處理上的化學(xué)灌漿施工對(duì)灌漿溫度有比較嚴(yán)格的限制，溫度較高的季節(jié)不適宜施工。根據(jù)氣溫資料，此部分施工安排在3月中下旬進(jìn)行，其它分項(xiàng)工程施工則按常規(guī)安排進(jìn)度。

［1］中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司.響水水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.2009.

［2］SL-303-2004,水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.