侯 婷
(榆林市榆陽區(qū)魚種場 陜西 榆林 719000)
河口水庫位于無定河一級支流榆溪河上游支流的白河上游,水庫樞紐工程由大壩、放水建筑物和溢洪道組成,大壩由主壩和副壩組成,主壩為粘土心墻沙壩,副壩為均質(zhì)沙壩,壩高12.7m,水庫總庫容9600萬m3,死水位1220.23m,壩前淤泥面高程1217.53m。河口水庫控制流域1400km2,其中有1/3的面積在內(nèi)蒙古境內(nèi),庫區(qū)屬風(fēng)沙草灘區(qū),地勢十分平坦。1958年10月興建,1959年6月主體工程建成,是一座以防洪為主,兼顧灌溉、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。河口水庫流域?qū)僦袦貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū),多年平均氣溫8.1℃,日照2925.5h,無霜期259.4天,蒸發(fā)量1895.7mm;多年平均降水量為406.8mm。
(1)水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低。河口水庫修建于上個世紀(jì)六十年代,由于受“文革”期間三邊政策及批判“專家治水”等“左”傾路線的影響,施工大轟大嗡,組織管理混亂,只顧速度,不講質(zhì)量,工程建設(shè)不徹底,配套不完善,質(zhì)量差,效益低,再加之運(yùn)行多年,使得水庫存在不同程度的險(xiǎn)情和隱患。在水庫運(yùn)行過程中,由于管理不善,缺乏維修費(fèi)用,病害問題較多,工程效益低下。
(2)大壩斷面尺寸不符合規(guī)范要求。河口水庫大壩沒有護(hù)坡,上游坡塌陷、沖溝、裂縫較多,多數(shù)未砌護(hù),有砌護(hù)的砌石不完善,坡面砌石錯位,不平整;下游坡比較大,無壩坡排水,存在沖溝、塌陷、滑坡、滲漏等現(xiàn)象,險(xiǎn)情嚴(yán)重。上壩沒有道路,不利于防汛搶險(xiǎn)需要。
(3)溢洪道為臨時(shí)排洪土槽,無砌護(hù),沖蝕破壞嚴(yán)重。溢洪道與溝岸多為高邊坡,存在潛在塌岸問題,出口段無消力池,建設(shè)不徹底,水毀沖蝕嚴(yán)重,尾水危及壩腳安全。
(4)放水設(shè)施為臥管后接涵洞(管)形式,進(jìn)口地形陡峭,通行不便,經(jīng)多年運(yùn)行已老化失修,其砌石局部脫落、裂縫,淤積、漏水,損毀嚴(yán)重,操作困難。
由于以上問題的存在,致使河口水庫不能正常發(fā)揮效益,一旦水庫失事,不僅危及下游村莊群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全,還會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,因此,應(yīng)盡快采取工程治理措施,實(shí)施除險(xiǎn)加固工程,充分發(fā)揮水庫效益。
河口水庫地處陜北黃土高原與毛烏素沙漠接壤地帶,區(qū)內(nèi)無大的褶皺、斷裂存大,屬相對穩(wěn)定地區(qū)。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-20010),工程區(qū)地震動峰值加速度小于0.05g,地震反應(yīng)譜特征周期0.35s,相應(yīng)地震基本烈度小于Ⅵ度。
大壩修建時(shí)兩岸未削坡清基,無結(jié)合槽。壩體相對密度、防滲心墻壓實(shí)度不滿足規(guī)范要求,壩體土平均干密度稍小于水中填土壩要求。主、副壩壩殼為中強(qiáng)透水性。壩基巖性主要為細(xì)砂和粉細(xì)砂層。細(xì)砂層厚度10m~18m,屬中-強(qiáng)透水性。粉細(xì)砂層厚度大于30m,頂板高度1207m~1221m,屬中等透水性。
溢洪道邊坡為細(xì)沙,坡高3.5m~5.0m,自然邊坡穩(wěn)定;底板地基為細(xì)沙,干密度1.46g/cm3,松散、抗沖刷能力弱。
放水洞地層巖性以第四系松散堆積物為主,上部為人工堆積粉細(xì)砂,中部為風(fēng)積細(xì)沙層,下部為粉細(xì)沙。放水塔基礎(chǔ)位于粉細(xì)沙層,地基承載力180kPa。
根據(jù)水庫病險(xiǎn)問題,除險(xiǎn)時(shí)維持原水庫的運(yùn)用任務(wù)、規(guī)模和總體布局不變。設(shè)計(jì)的主要施工項(xiàng)目有:加固整修主壩,延長加高副壩,提高水庫防洪能力,設(shè)計(jì)施工總工期為18個月。
(1)大壩加固設(shè)計(jì)。增設(shè)護(hù)坡及防滲措施,復(fù)合土工膜規(guī)格采用300g/m2,上鋪70cm的砂土墊層,砂土墊層上為50cm厚砂礫石墊層,最上層為30cm厚的干砌塊石護(hù)坡。增設(shè)壩體下游坡腳貼坡排水體。表層為500mm厚的干砌塊石層,其下為250mm厚的礫卵石層,最下層為250mm厚的粗砂墊層。壩坡及兩岸設(shè)置豎向排水溝采用C15預(yù)制砼梯形槽。
(2)溢洪道加固設(shè)計(jì)。水庫溢洪道全長550m,采用C20砼現(xiàn)澆板結(jié)構(gòu)。底部襯砌厚度0.2m,邊坡襯砌厚度0.15m。
(3)放水建筑物改建。設(shè)計(jì)擬拆除原放水塔和放水涵洞后予以重建,但基本維持其泄水規(guī)模不變。放水塔高10.9m,塔徑3.7m,塔壁厚0.6m,為鋼筋砼結(jié)構(gòu)。放水塔基底均勻布置4根鋼筋砼灌注樁,樁徑0.8m,樁間距2.9m,樁長11m。交通橋橋型為2跨簡支T梁,跨度為15m,T梁支撐采用單排架,排架高7m。泄水涵洞為城門洞形,B×H=1.5m×1.8m,鋼筋砼結(jié)構(gòu),采用大開挖施工。
河口水庫導(dǎo)流洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為五年一遇洪水,枯水期流量為8.9m3/s,洪量為191萬m3。河口水庫現(xiàn)有的放水設(shè)施在施工期間,僅能將水庫放空至死水位高程1220.23m,而新建的放水涵洞進(jìn)口放水塔墩臺基礎(chǔ)為1214.5m,因此,在放水涵洞施工期間存在施工導(dǎo)流的問題。放水涵洞進(jìn)口施工采用修筑施工圍堰及水泵抽排方案。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》,確定導(dǎo)流圍堰為Ⅴ級,導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。由于放水塔工程量較小,施工可以在一個枯水期完成,擋水圍堰堰頂高程采用5年一遇枯水期(11月~3月)洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的庫水位加上安全超高,經(jīng)計(jì)算圍堰頂高程為1222.0m,圍堰頂寬3.0m,上下游坡比均為1∶1,堰高4.47m,圍堰長約82m。圍堰采用粘土心墻防滲,因該圍堰坐落在河床淤積體上,圍堰底部采用拋草土袋體護(hù)底。圍堰內(nèi)基坑排水考慮設(shè)置一臺型號為20SH-13水泵接塑料管的方式將該部分水量抽向大壩下游,確保放水涵洞進(jìn)口施工的順利進(jìn)行。上游壩坡加高培厚可利用新建放水設(shè)施進(jìn)行泄水,并設(shè)置臨時(shí)施工擋水圍堰,圍堰頂高程為1220.53m,圍堰頂寬2.0m,上下游坡比均為1∶1,堰高3.0m,堰總長約220m,形式同前。
(1)壩面復(fù)合土工膜的鋪設(shè)。防滲膜料應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙或產(chǎn)品說明書的要求粘接,其壓茬順序不得錯亂、搭接寬(長)度不能小于設(shè)計(jì)值或規(guī)范要求。為防止土工膜下滑,可在砼襯砌頂部做土槽,將膜料壓入槽內(nèi)固定,不得在渠坡上捶釘固定膜料。施工前應(yīng)進(jìn)行膜料粘接試驗(yàn),其粘接方法、搭接寬(長)度、粘接處抗拉能力均應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求,并經(jīng)項(xiàng)目監(jiān)理批準(zhǔn)方可實(shí)施。
(2)土方開挖或回填。土方開挖時(shí)不得欠挖,盡量減少超挖,土方開挖以人工施工為主,開挖料用10t自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至棄料場,并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行堆放。表土清除合格后應(yīng)向下翻松30cm,整平,壓實(shí),壓實(shí)度不得小于93%設(shè)計(jì)值。在大壩土料碾壓時(shí),先清表1.5m,然后由推土機(jī)推土,當(dāng)上壩土料含水量大于最優(yōu)含水量時(shí),可用推土機(jī)松土器翻曬,當(dāng)含水量小于最優(yōu)含水量時(shí),可用汽車灑水使土料達(dá)到最優(yōu)含水量,然后再進(jìn)行碾壓。在碾壓時(shí),大壩上下游兩個工作面兩組機(jī)械組合,同時(shí)施工,采用后退法平行軸線方向卸料,利用振動碾沿壩軸線方向進(jìn)退錯距法碾壓,局部死角地段用人工電夯壓實(shí)。上、下游邊坡培厚的土料由20t自卸汽車從土料場運(yùn)往壩區(qū),沿壩坡馬道卸料于培厚區(qū),推土機(jī)平料、均勻攤鋪,確保大壩碾壓密實(shí)。
放水塔及涵洞土方開挖主要采用機(jī)械及人工相結(jié)合的辦法,擬采用兩臺1.6m3液壓反鏟挖掘機(jī)配配10t自卸汽車完成。放水涵洞進(jìn)口閘室基礎(chǔ)采用混凝土灌注樁加固,施工過程中應(yīng)注意做好泥漿、鉆渣和廢水的處理工作。放水塔及放水涵洞混凝土澆注采用2臺0.4m3移動式砼拌合站拌合,2臺移動式拌合站分別布設(shè)在放水涵洞進(jìn)口及出口施工道路旁的平臺上。模板采用鋼模板作為模板工程的面板材料,對于有結(jié)構(gòu)要求的部位采用鋼木模板相結(jié)合。對于放水涵洞底板和邊墻的模板,均由人工支撐,基礎(chǔ)的砼可由架子車運(yùn)送,沿溜槽入倉;對于邊墻及上部結(jié)構(gòu)的砼,由小型輪胎式吊車吊裝特制的砼罐入倉,人工平倉,插入式振搗器配合平板振搗器振搗密實(shí)。
河口水庫大壩、放水涵洞漿砌施工石料應(yīng)優(yōu)先用塊石,石料強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度,耐風(fēng)化、無裂縫;塊石要求上下兩高度大致整平,無尖角、塊厚度大于20cm。為保證砌石斷面尺寸準(zhǔn)確和坡面平整,各段應(yīng)拉線砌筑。砌筑時(shí),石料必須保護(hù)濕潤狀態(tài)。座漿砌筑前,先灑水濕潤基面,然后鋪一層厚2cm~5cm的砂漿,并隨即砌石。砌體的第一層,漸變段始、末端及控制點(diǎn)處應(yīng)用較大的平石塊,每一層石塊將大面朝下。選擇較大、較規(guī)整的塊石砌于渠底或砌體下部。砌筑要求平整、穩(wěn)定、密實(shí)、錯縫。同一砌筑層內(nèi)相鄰石塊應(yīng)錯縫砌筑,不得順流向通縫。上下相鄰砌筑的石塊,也應(yīng)錯縫搭接,避免豎向通縫。砌體外露面在砌筑后12小時(shí)~18小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期間,嚴(yán)禁用重錘敲打、滾動石塊,在其上搬運(yùn)重物等有損砌體強(qiáng)度的行為。干砌石料盡量選用利用料,采用立砌法砌筑,砌體縫口應(yīng)砌緊,底部墊穩(wěn)、填實(shí),嚴(yán)禁架空,不得疊砌、浮塞,不得使用有尖角或薄邊的石料砌筑,石料最小邊厚度不小于150mm,不得在砌筑層面以小塊石、片石找平。堤頂以漿砌石壓頂。干砌石厚度大于30cm時(shí),上層用35cm直徑的石塊,下層用25cm的石塊砌筑。
溢洪道土方擬用推土機(jī)配合3m3裝載機(jī)裝車,除回填用土料可就近堆放備用外,其余均沿施工臨時(shí)道路外運(yùn),經(jīng)試驗(yàn)后也可作為副壩體填筑用料。溢洪道砼澆筑,由2臺0.4m3移動式砼拌合站拌合,對于底板和邊墻的模板,均由人工支撐,基礎(chǔ)的砼可由架子車運(yùn)送,沿溜槽入倉;對于邊墻及上部結(jié)構(gòu)的砼,由小型輪胎式吊車吊裝特制的砼罐入倉,人工平倉,插入式振搗器配合平板振搗器振搗密實(shí)。
施工組織設(shè)計(jì)是研究水利水電工程施工條件、選擇施工方案、指導(dǎo)和組織施工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)文件,是編制工程投資估算、總概算和招投標(biāo)文件的主要根據(jù),是工程建設(shè)和施工管理的指導(dǎo)性文件。本文通過分析陜西省榆林市河口水庫除險(xiǎn)加固工程施工組織,從設(shè)計(jì)角度全面介紹了河口水庫除險(xiǎn)加固工程施工的內(nèi)容和方法,指出了河口水庫除險(xiǎn)加固工程的主要問題及優(yōu)化施工的措施,為同類水庫施工組織設(shè)計(jì)提供了參考。陜西水利