水利建設(shè)中橡膠壩工程質(zhì)量控制及其圍堰導(dǎo)流施工技術(shù)應(yīng)用

陳 暢

(廣東省科達(dá)水利電力巖土工程有限公司，廣東 梅州 514000)

近年來，由于人類活動(dòng)等原因，特別是20世紀(jì)80-90年代初在東江中下游河段大量采砂，而河流輸沙量補(bǔ)充不足，河槽失沙嚴(yán)重，造成東江中下游河段的河床下切嚴(yán)重，對(duì)東江中下游的水資源利用和水利工程運(yùn)行帶來一系列問題[1-3]。

橡膠壩也叫稱橡膠水閘, 是采用高分子合成材料建造的一種新型水工建筑物[4]。不僅可以起到臨時(shí)擋水的作用，還可以用來灌溉、供水[5-6]。橡膠壩施工導(dǎo)流一般采用上、下游土石圍堰一次性攔斷河床，利用排洪明渠泄導(dǎo)流的方式進(jìn)行導(dǎo)流[7-8]。

本文結(jié)合工程背景，分析了工程建設(shè)意義，通過工程實(shí)際按理，提出了橡膠壩質(zhì)量控制措施，包括混凝土工程、砌石、賓格石籠和橡膠板安裝等等。利用圍擋導(dǎo)流施工技術(shù)，進(jìn)行圍堰填筑和防滲墻施工。最后分析了經(jīng)濟(jì)效益并進(jìn)行評(píng)價(jià)，為類似工程提供一定的參考和設(shè)計(jì)依據(jù)。

1 工程背景

1.1 工程概況

公莊河楊村圩鎮(zhèn)段治理工程的目的是改善水環(huán)境，提高行洪標(biāo)準(zhǔn)，保證周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全重要舉措。項(xiàng)目為楊村灌區(qū)渠首工程，主要建筑物包括：橡膠壩、調(diào)洪閘、控制室和飛鵝嶺排洪渠水陂。工程為Ⅳ等小(1)型工程，主要水工建筑物為5級(jí)，導(dǎo)流建筑物屬5級(jí)，相應(yīng)土石圍堰建筑物洪水重現(xiàn)期為5～10 a。

1.2 工程地質(zhì)條件

庫(kù)區(qū)主要由公莊河、柏塘河及楊村河河道形成，河床底高程一般為 12.6～16.7 m，漫灘地貌發(fā)育。場(chǎng)區(qū)東面河道兩側(cè)部分地段修筑有標(biāo)準(zhǔn)不一的防護(hù)堤，堤防等級(jí)較低，大多屬于4級(jí)堤圍。庫(kù)區(qū)地層主要上覆有人工填土層和第四系沖積層，沉積物主要為砂、粘性土、卵礫石層等。周邊環(huán)境為大片農(nóng)田及民居，地勢(shì)整體較平坦，第四系地層覆蓋，未發(fā)現(xiàn)明顯斷裂等地質(zhì)構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)地下水以第四系沉積層孔隙水為主，主要受降水補(bǔ)給。堤內(nèi)地下水與外江水力聯(lián)系非常密切，地下水隨季節(jié)性變化并與江水互為補(bǔ)給。

楊村河流域的洪水由降雨匯流形成，流域地處亞熱帶氣候區(qū)，高溫多雨，降雨年內(nèi)分布不均，雨量充沛且雨熱同季，年降雨量大。洪水特性受流域特性及暴雨特性所制約，上游的山區(qū)性地形和暴雨強(qiáng)度大的特點(diǎn)，使洪水匯流集中迅猛。

1.3 工程建設(shè)意義

由于人類活動(dòng)等原因，公莊河中下游河段河床也存在不同程度的下切，進(jìn)一步造成河道枯水期水位下降。東江干流和公莊河支流河床共同下切作用的結(jié)果是導(dǎo)致楊村灌區(qū)取水河段枯水期水位下降，已嚴(yán)重影響到灌區(qū)提水灌溉取水，降低了灌區(qū)的灌溉保證率。因此，工程的建設(shè)是十分有必要的，可以為當(dāng)?shù)厝藗兊纳a(chǎn)生活帶來相對(duì)可觀的效益。

1.3.1 提高灌區(qū)灌溉保證率和節(jié)省電費(fèi)

工程建成后，不僅保證各片灌區(qū)抽水灌溉取水水位和取水量，改善灌區(qū)灌溉面積 0.58萬畝，還提高了灌溉供水保證率。

1.3.2 改善水環(huán)境要求

楊村鎮(zhèn)公莊河水功能區(qū)級(jí)別為一級(jí)保留區(qū)，相應(yīng)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)為Ⅱ級(jí)。治理工程建成后，枯水期壩址以上水體容量大大增加，提高了水體納污能力，不僅有利于實(shí)現(xiàn)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)，而且有利于河流生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善。

1.3.3 促進(jìn)城鎮(zhèn)發(fā)展

本工程建成后，壩址以上形成沿岸環(huán)狀水景觀帶，不僅為居民提供休閑，還可滿足當(dāng)?shù)匦蓍e、旅游業(yè)的發(fā)展需求。工程的建設(shè)將極大地改善楊村鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)環(huán)境，將為該鎮(zhèn)的發(fā)展提供良好的外部條件，同時(shí)必將帶動(dòng)和促進(jìn)當(dāng)?shù)氐姆康禺a(chǎn)開發(fā)，形成以景觀河兩岸為中心的房地產(chǎn)開發(fā)熱潮，使周邊土地升值。

綜上所述，本工程的建設(shè)是滿足楊村鎮(zhèn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，改善水環(huán)境、美化周邊環(huán)境，提高居民生活質(zhì)量，提升楊村鎮(zhèn)的整體形象具有重要的意義，因此本項(xiàng)目的建設(shè)是十分必要的。

2 橡膠壩質(zhì)量控制措施

2.1 混凝土工程質(zhì)量保證措施

2.1.1 模板工程

本工程模板主要為橡膠壩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、泄洪渠的結(jié)構(gòu)混凝土模板，為保證水閘混凝土的外觀質(zhì)量，采用“扁鐵+拉筋”方法作為對(duì)拉螺栓，閘底板以上外露可見部分的混凝土結(jié)構(gòu)全部采用全新鋼模板。

在模板安裝前，必須要對(duì)模板原材的質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收工作，確保質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。同時(shí)要進(jìn)行圖紙交底，施工過程中嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工，保證模板的尺寸、定位符合圖紙要求。應(yīng)重點(diǎn)在排查特殊或薄弱補(bǔ)位的加固體系和施工質(zhì)量。安排專人及時(shí)檢查和監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)施工，嚴(yán)抓過程管控，確保模板安裝的穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，保證在混凝土澆筑過程中模板不變形。拆除模板的期限，應(yīng)嚴(yán)格遵守規(guī)范和技術(shù)方案要求，在混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，再進(jìn)行拆除。

2.1.2 混凝土工程

混凝土的配合比是施工過程中關(guān)注的重點(diǎn)，且為了保證混凝土澆筑后的觀感，在澆筑過程中應(yīng)保持混凝土材料的統(tǒng)一性，保證原材料的質(zhì)量符合要求。同時(shí)應(yīng)適當(dāng)攪拌混凝土，避免出現(xiàn)離析等現(xiàn)象，從而影響澆筑質(zhì)量和混凝土內(nèi)在質(zhì)量不足和混凝土表面顏色深淺不一。在混凝土澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行振搗工作；混凝土養(yǎng)護(hù)方法得當(dāng)，時(shí)間充足，不使混凝土出現(xiàn)脫皮等現(xiàn)象。

2.2 砌石質(zhì)量保證措施

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工；加強(qiáng)對(duì)砌石工程的施工管理，并做好技術(shù)交底工作；做好原材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收工作，并且嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)行抽樣送檢內(nèi)容。當(dāng)出現(xiàn)石材的規(guī)格或者性能要求不符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)給予退場(chǎng)處理，直至符合設(shè)計(jì)要求。在施工過程中砂漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如和易性和強(qiáng)度等等也必須符合設(shè)計(jì)要求。

2.3 格賓石籠質(zhì)量保證措施

本分部工程施工季節(jié)性較強(qiáng)，必須在冬季枯水期完成施工任務(wù)。拋石護(hù)腳量較大，公莊河通航受限，水上拋石船無法通行，只能通過汽車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，通過機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)拋填。同時(shí)對(duì)格賓網(wǎng)材質(zhì)要求較高，防腐性能要求高。因此，結(jié)合工程特點(diǎn)，采取以下質(zhì)量保證措施；(1)毛石材質(zhì)應(yīng)堅(jiān)實(shí)，無風(fēng)化剝落層或裂紋。(2)石籠網(wǎng)采用重鍍鋅鋼絲網(wǎng)片連接錨固可靠，確保裝料后滿足河水沖擊；(3)底層網(wǎng)內(nèi)石間縫隙最小，外露面平整；(4)頂面填充石料宜適當(dāng)高出網(wǎng)箱，且必須密實(shí)、空隙處宜以小碎石填塞；同時(shí)均勻地向同層的各箱格內(nèi)投料；(5)靠近外露一側(cè)和頂面的石頭應(yīng)手工擺砌,且粒徑不得小于150 mm，底堆碼石籠時(shí)應(yīng)保證石籠表面平齊；(6)擺放以上各層石籠，應(yīng)將其與下層同層籠用綁線錨固。

2.4 橡膠壩安裝質(zhì)量保證措施

壩袋安裝前必須進(jìn)行以下各項(xiàng)檢查：(1)壩袋和底墊片尺寸、外觀；(2)基礎(chǔ)底板及岸端混凝土的強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求；(3)充排管道應(yīng)暢通，無滲漏現(xiàn)象；(4)檢查預(yù)埋螺栓、墊板、壓板、螺帽的位置或尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。

壩袋錨固安裝時(shí)按先下游，后上游，最后岸坡的順序進(jìn)行。在底板設(shè)錨固槽，在壩袋錨固完畢后用砂漿或高標(biāo)號(hào)環(huán)氧砂漿封填錨固槽，防止螺栓壓板銹蝕。

3 圍堰導(dǎo)流施工技術(shù)

3.1 施工程序

圍堰工程施工程序如圖1。

圖1 圍堰工程施工程序圖

3.2 施工方法

3.2.1 圍堰填筑

按照施工工序首先是圍堰岸坡土石方開挖，為保證圍堰的防滲質(zhì)量，水面以上岸坡覆蓋層及淤泥、雜物等必須挖除干凈，開挖采用反鏟挖掘機(jī)自上而下進(jìn)行，拆除廢料全部運(yùn)至棄碴場(chǎng)堆放，可利用河沙、卵石等運(yùn)至指定地點(diǎn)堆放。圍堰回填土料開挖，圍堰填筑土料從臨近土料場(chǎng)挖運(yùn)至壩址。截流采用從右岸向左岸進(jìn)占戧堤立堵截流方式，龍口段采用拋石護(hù)底措施。堰體填筑分水下風(fēng)化土拋填、土石渣填筑、粘土防滲體填筑至21.0 m高程，圍堰培厚加高在圍堰體軸線高噴后再進(jìn)行填筑。水下拋填采用料場(chǎng)開挖料，從河床右側(cè)向左側(cè)進(jìn)占填筑，推土機(jī)推平壓實(shí)。填筑高出水面后，需分層填筑，為保證圍堰防滲質(zhì)量，回填粘土防滲體時(shí)，每層碾壓后需使層面形成毛面再回填上一層，如圖2所示。

3.2.2 防滲墻施工

本工程基礎(chǔ)防滲施工范圍為工程臨時(shí)防滲、工程永久防滲。臨時(shí)防滲主要為橡膠壩上下游圍堰軸線及其中間段左右岸坡橫向封閉防滲墻；永久防滲墻為壩址縱軸線范圍。防滲結(jié)構(gòu)型式為高壓擺噴防滲墻，擺噴工藝見圖3。

為了保證高壓擺噴機(jī)可以順利運(yùn)行，在施工施工前，要做好清理工作，確保場(chǎng)地平整且通暢。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和測(cè)量控制點(diǎn)放出樁位，并做好永久或臨時(shí)標(biāo)志。為確保高壓擺噴平面定位偏差值符合要求，測(cè)量員需在樁機(jī)定位后進(jìn)行復(fù)核。

圖2 圍堰斷面圖

圖3 高壓擺噴工藝流程圖

漿液的配比可以直接影響施工的質(zhì)量，必須安排專人管理漿液配置，控制漿液配比；將提升速度控制在設(shè)計(jì)和規(guī)范要求之內(nèi)；開始施工前，需由專業(yè)人員，對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行檢查；同時(shí)，定期應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，可以有效地提高工作效率，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，極大地減少了施工過程中高壓擺噴機(jī)等設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

4.1 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

社會(huì)折現(xiàn)率取 8%，建設(shè)期為 1 a，生產(chǎn)期采用 30 a，經(jīng)濟(jì)計(jì)算期為 31 a。經(jīng)計(jì)算，國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)成果見表1。

表1 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)表

從國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)看，本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為8.14%，大于8%的社會(huì)折現(xiàn)率；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為13萬元；經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.01，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均能達(dá)到規(guī)定要求，因此在國(guó)民經(jīng)濟(jì)上是可行的。

4.2 效益評(píng)價(jià)

4.2.1 改善灌溉條件效益

公莊河灌區(qū)渠首工程建成后，在灌溉枯水年使壩址上游水位升高，改善了木棉壩等13個(gè)小型灌溉泵站的取水條件，降低了抽水揚(yáng)程，減少了抽水電費(fèi)。灌溉泵站減少的抽水電費(fèi)可作為本工程的效益。

經(jīng)調(diào)查，木棉壩等13個(gè)小型灌溉泵站灌溉面積0.58萬畝，現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)為0.35。建壩后枯水期取水河道水位維持在22.0 m，壩址上游水位普遍抬高，楊村灌區(qū)各抽水泵站取水口枯水期水位平均抬高約2 m。經(jīng)估算，因水位抬高每年可節(jié)省灌溉抽水電量2.65萬 kWh，節(jié)省電費(fèi)1.77萬元 。

4.2.2 土地及房地產(chǎn)增值效益

楊村灌區(qū)渠首工程建成后，將由公莊河、柏塘河和飛鵝嶺排洪渠圍成環(huán)狀水景觀帶，長(zhǎng)度約 5 km。灌區(qū)渠首工程建成后，可改善沿河居住環(huán)境，以1.6 倍容積率及350元/m3，沿河土地及房屋增值總額為5 600萬元。該增值效益在工程建成后10 a內(nèi)逐年體現(xiàn)，則平均每年增值額為560萬元。

本工程從國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)角度看，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)合理可行，工程的抗風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)，其社會(huì)效益和環(huán)境效益是巨大的，對(duì)改善居住環(huán)境、保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有積極、深遠(yuǎn)的影響和作用，是改善環(huán)境，提高居民生活質(zhì)量的需要，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。

5 結(jié)語

本次楊村鎮(zhèn)公莊河圩鎮(zhèn)段治理工程的主要任務(wù)是，針對(duì)項(xiàng)目河流域存在的問題，從防洪安全和人居環(huán)境等方面進(jìn)行綜合治理，提高公莊河重點(diǎn)河段的防洪減災(zāi)能力，保障區(qū)域防洪安全和糧食生產(chǎn)安全，兼顧河流生態(tài)環(huán)境。本文結(jié)合工程背景的工程概況和地質(zhì)條件，分析了工程建設(shè)意義，通過工程實(shí)際案例，提出了橡膠壩質(zhì)量控制措施，包括混凝土工程、砌石、賓格石籠和橡膠板安裝等等。利用圍擋導(dǎo)流施工技術(shù)，采用明渠泄導(dǎo)流的方式導(dǎo)流，進(jìn)行圍堰填筑和防滲墻施工。最后分析了經(jīng)濟(jì)效益并進(jìn)行評(píng)價(jià)，為類似工程提供一定的參考和設(shè)計(jì)依據(jù)。但未對(duì)質(zhì)量控制措施進(jìn)行評(píng)價(jià)，后期可重點(diǎn)研究質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)。