趙莊水庫除險加固工程施工組織設(shè)計

王荔紅

（高平市釜山灌區(qū)管理局 山西高平 048400）

1 趙莊水庫基本情況

趙莊水庫位于丹河源頭的山西省高平市寺莊鎮(zhèn)趙莊村北邊，地貌上屬于晉東南中南部侵蝕山地與高原地區(qū)之沁河丹河流域侵蝕低中山區(qū)，水庫于1958年開工建設(shè)，1960年10月竣工，無竣工驗收資料。原設(shè)計總庫容215萬m3，其中調(diào)洪庫容60萬m3，興利庫容135萬m3，死庫容20萬m3，設(shè)計灌溉面積666.67hm2。所在流域多年平均降雨量為630 mm，多年平均徑流量為43.5萬m3，多年平均輸沙量為7.92萬t。最初設(shè)計以灌溉、防洪為主，現(xiàn)階段以防洪為主，兼顧灌溉和養(yǎng)殖。

由于受當(dāng)時歷史條件和資金所限，且各種管理均不規(guī)范，再加上缺乏必要的施工機械和技術(shù)力量，1960年竣工時僅完成了大壩的部分主體工程，后雖經(jīng)多次維修改造，仍不達(dá)部頒防洪標(biāo)準(zhǔn)，遺留問題較多，近五十年來水庫一直帶病運行，效益不能正常發(fā)揮。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000，趙莊水庫為?。↖）型水庫，工程等級Ⅳ等，其主要建筑物為4級建筑物。

2 存在問題及除險加固的必要性

水庫經(jīng)過多年運行，存在以下問題：（1）防洪不達(dá)部頒防洪標(biāo)準(zhǔn)；（2）壩頂未設(shè)防浪墻，壩頂高程及寬度不達(dá)設(shè)計要求；（3）大壩壩體沉降，上游壩坡有沖溝；（4）排水設(shè)施破壞嚴(yán)重；（5）溢洪道不達(dá)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，溢洪道交通橋砌石風(fēng)化嚴(yán)重，泄水槽兩測及底部砂巖風(fēng)化嚴(yán)重；（6）臥管西邊部分出現(xiàn)漏水，輸水涵洞出口沖毀；（7）壩下游河床有滲水現(xiàn)象；（8）大壩沒有觀測設(shè)施。

2008年11月根據(jù)山西省水利廳的安排，高平市水利水保局委托晉城市水利勘測設(shè)計院于完成了《趙莊水庫大壩安全鑒定評價報告》，2008年12月由晉城市水利局專家組對大壩進(jìn)行安全鑒定，經(jīng)省廳審查后，2009年2月山西省水利廳通過了趙莊水庫三類壩鑒定成果的核查，認(rèn)定該水庫為三類壩的鑒定結(jié)論。水庫屬病險水庫，需對水庫進(jìn)行除險加固。

3 除險加固內(nèi)容

大壩除險加固工程：包括大壩上下游護(hù)坡、壩體培厚、壩頂改造和壩腳排水工程。

溢洪道工程及交通橋：清理泄水槽兩側(cè)及底部強風(fēng)化砂巖層，將泄槽段開挖襯砌成型，修筑漿砌石擋墻，增加消能設(shè)施，并重建溢洪道交通橋。使水庫達(dá)部頒30年設(shè)計、300年校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，確保下游安全。

臥管輸水洞出口退水渠工程：重新修建被沖毀的輸水洞出口退水渠，保護(hù)大壩壩腳。

管理工程：增設(shè)大壩安全監(jiān)測設(shè)施和維修管理站房屋。提

高管理水平，確保工程安全正常運行。

4 施工組織設(shè)計

4.1 施工條件

4.1.1 交通條件

趙莊水庫距高平市區(qū)20 km，所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路與長晉公路相連接，交通條件極其便利，且氣候溫和，利于施工。本次除險加固對現(xiàn)有工程影響不大。

趙莊水庫對外交通道路基本滿足本次除險加固工程的需要，不需新修對外交通道路，只需對庫區(qū)內(nèi)現(xiàn)有道路進(jìn)行簡單修整即可滿足施工要求。

4.1.2 建材及水電供應(yīng)

除險加固主要建材為土石料、水泥及鋼材。工程所需砂石料需要從高平市南陳石料場購買，運距35 km。經(jīng)實地踏勘，該地區(qū)有較豐富的石灰?guī)r儲量，石材質(zhì)量完全滿足工程要求。部分高標(biāo)號用砂以及水泥、鋼材、炸藥等材料，從高平市購買。施工用風(fēng)、電可當(dāng)?shù)亟鉀Q，施工用水可直接使用水庫水。

4.1.3 水文、氣候

流域地處山西東部季風(fēng)暖溫帶半濕潤地區(qū)，根據(jù)高平市氣象站統(tǒng)計資料，多年平均降雨量595 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 824 mm，極端最高氣溫38.6℃（1966年6月21日），極端最低氣溫-24℃（1967年1月3日），無霜期為181天，初霜期在10月中旬。夏季多為南風(fēng)，冬季多為西北風(fēng)。

汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的68%。7月15日至8月15日雨量比較集中，并多以歷時短、強度大的暴雨形式出現(xiàn)。

全年除汛期不利于工程施工外，其他月份均可施工。

4.2 施工圍堰

4.2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)工程特點，先安排溢洪道施工。在溢洪道改造完成后，填筑施工圍堰，將輸水洞作為施工期導(dǎo)流洞，對大壩上游坡進(jìn)行施工。按《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范（試行）》的規(guī)定，相應(yīng)施工導(dǎo)流建筑物為Ⅴ級。施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)枯期（12月初至次年4月底）按5年一遇洪水（P=50%）設(shè)計，流量0.5m3/s。

4.2.2 圍堰型式

圍堰型式選擇原則：堰體運行安全可靠，滿足穩(wěn)定，防滲型式要求能適應(yīng)施工和防汛搶險要求。為充分利用上游壩體削坡土料，選擇土石圍堰，它對基礎(chǔ)適應(yīng)性較強，且施工工藝簡單。優(yōu)先用土作防滲料，將土料裝入麻袋中，按一定邊坡堆砌，并鋪一層土工膜作防滲體。

4.2.3 圍堰布置

圍堰布置滿足圍護(hù)的建筑物基礎(chǔ)的開挖及施工道路布置要求，且需滿足基坑排水運行要求。圍堰沿基坑周圍布設(shè)和已有土壩相結(jié)合，圍堰頂寬1m，高1m。迎水坡1：2。基坑內(nèi)設(shè)集水井，將滲水集中抽排至圍堰外。

4.2.4 大壩施工度汛

由于壩體施工未降低壩頂高程，只要在汛期前完成大壩上游坡處理和輸水洞維修改造工程，就不存在度汛問題。

4.3 主體工程施工

4.3.1 大壩工程施工

（1）壩體削坡

根據(jù)設(shè)計削坡線對大壩上下游坡面雜草及表層腐植土層予以清除，培厚前對原坡面清除不小于60 mm厚。主要采用59kW推土機配合1m3挖掘機、輔以人工及農(nóng)用車進(jìn)行，使壩面出露合乎填筑要求的土層。上游壩體削坡土料用來填筑圍堰，下游壩體削坡土料用8 t自卸汽車運至500 m處的棄渣場。

（2）壩體土方填筑

土料輔筑采用進(jìn)占法沿壩軸線方向進(jìn)行，用8t自卸汽車卸料，74kW推土機平料，59kW拖拉機加羊腳碾壓實，局部采用2.8kW蛙式打夯機夯實。對于土料與岸坡、反濾料等交界處輔以人工仔細(xì)平整。

土壩填筑時，應(yīng)嚴(yán)格控制土料的含水量。冬季負(fù)氣溫下筑壩時，為了在填筑過程中不易凍結(jié)，黏性土的填筑含水量宜稍低于塑限；砂和砂礫料中的細(xì)料部分的含水量宜小于3%～4%，并適當(dāng)提高填筑密度。

若遇雨季，就立即停止施工，并對已成壩面做好保護(hù)，嚴(yán)禁行人或車輛通過。雨后恢復(fù)施工，填筑面應(yīng)經(jīng)晾曬、復(fù)壓處理，必要時應(yīng)對表層進(jìn)行清理。

（3）護(hù)壩砌筑

護(hù)坡砌筑包括墊層鋪設(shè)和干砌石兩道工序。護(hù)坡施工與壩體同步上升，壩體填筑每升高一定高度，對壩坡面進(jìn)行修整，將砂礫料和塊石自壩體填筑面下到護(hù)坡部位。砂礫石墊層用人工輔料，打夯機夯實（4～6遍）；塊石用人工撬移、碼砌。

應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求施工，做到“穩(wěn)、緊、實、平”，自身穩(wěn)定，底部密實，接縫緊密，表面平整。

大壩上游坡面的施工需在臥管輸水洞出口維修改造結(jié)束后進(jìn)行，將輸水洞作為施工期導(dǎo)流洞，填筑施工圍堰，對大壩上游壩坡進(jìn)行施工。坡面施工整體從下到上。

（4）路面施工

路面為泥結(jié)碎石結(jié)構(gòu)，壓實厚度10 cm。

泥結(jié)石碎石是以粗碎石做主骨料形成嵌鎖作用以黏土作填縫結(jié)合料，從而具有一定的強度和穩(wěn)定性，泥結(jié)碎石面層適用于低等級公路的中級路面面層。施工常用灌漿法，其一般工序為：準(zhǔn)備工作——攤鋪碎石——預(yù)碾碎石——灌漿——帶漿碾壓——最終碾壓。

泥漿一般按水與土為0.8：1～1：1的體積比配制。過稠、過稀或不均勻，均將影響施工質(zhì)量。攤鋪力求表面平整，并具有規(guī)定的路拱。若碎石過干，可先灑水潤濕，以利泥漿一次灌透。用12～15 t內(nèi)燃壓路機進(jìn)行帶漿碾壓，使泥漿能充分灌滿碎石縫隙。次日即進(jìn)行必要的填補和修整工作。待表面已干內(nèi)部泥漿尚屬半濕狀態(tài)時，可進(jìn)行最終碾壓，一般碾壓1～2遍后撒鋪一薄層3～5 mm石屑并掃勻，然后進(jìn)行碾壓，使碎石縫隙內(nèi)泥漿能翻到表面上與所撒石屑粘結(jié)成整體。

（5）排水棱體施工

排水棱體底部應(yīng)設(shè)置在透水地基上，以利于排出壩基內(nèi)的滲水。當(dāng)?shù)鼗叙ば愿采w時，應(yīng)將黏性土挖除，達(dá)到砂卵石地層，作為排水體的基礎(chǔ)。如果黏性土很厚，開挖工程量大，則采用減壓排水井，穿過黏性土層深入透水層或直達(dá)基巖，搜集壩基滲流，向上引至排水體或壩址下游。如果覆蓋層不厚，則把排水體的底部直接設(shè)置在基巖上，以便完全搜集壩基滲流，也有利于防止壩基砂的滲透變形。

4.3.2 溢洪道施工

溢洪道總長222 m，由引渠段、控制段、泄槽段、消能段和護(hù)坦段組成。

（1）土方開挖

溢洪道開挖工作面較長，采用機械結(jié)合人工的分層開挖方式進(jìn)行。土方開挖邊坡為1：0.5，土方開挖采用自上而下分區(qū)、分段、分層進(jìn)行，用1m3挖掘機裝8t自卸汽車運輸。對于局部小溝槽開挖或邊坡修整可采用人工施工。

（2）土方回填

對于擋土墻或基礎(chǔ)溝槽土方回填工程可采用挖掘機填土或人工填土，采用人工或打夯機夯實的方法，以免破壞主體結(jié)構(gòu)?；靥钔料狄绾榈篱_挖土方，平均推土運距20 m。

（3）漿砌石施工

漿砌石工程主要為溢洪道兩側(cè)重力式擋土墻、引渠段底板和泄槽段底板，砂漿由0.4 m3攪拌機拌制，膠輪車運輸，砌石由人工砌筑。

漿砌石采用坐漿砌筑的方法，要求塊石料徑不小于25 cm，塊石表面干凈無雜物。對于土質(zhì)地基，砌筑前應(yīng)先將地基夯實，并在地基面上鋪一層3～5cm厚的稠砂漿，然后再安放石塊；對于巖石地基，鋪筑前應(yīng)平整。工程完工后，須經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)，在砌體未達(dá)到設(shè)計強度的70%時，砌體前后不做回填土料等。

（4） 石方工程

巖石開挖，一般應(yīng)采用鉆孔爆破法施工，針對趙莊水庫除險加固工程所在位置處的巖石情況，應(yīng)采用放小炮或定向爆破法施工。采用人工或風(fēng)鉆鉆孔，爆破應(yīng)由專業(yè)人員負(fù)責(zé)。嚴(yán)禁放大炮或采用洞室爆破法及藥壺爆破法施工。爆破后應(yīng)立即開挖巖面，觀察爆破后巖基面情況，發(fā)現(xiàn)有裂縫等破壞巖基情況應(yīng)立即上報有關(guān)部門，采取處理措施。

石渣運輸采用1m3挖掘機裝石渣，5t自卸汽車運輸，局部邊坡或機械難以到達(dá)的地方采用人工裝車，雙膠輪車運輸。

4.3.3 混凝土工程

混凝土應(yīng)按設(shè)計要求的配合比嚴(yán)格控制材料配比量。采用機械拌制和運輸，混凝土的拌制時間應(yīng)根據(jù)坍落度試驗確定，一般不宜少于1.5 min。根據(jù)經(jīng)驗，從拌成到開始澆筑，以不超過45 min為宜，超過者作為廢料處理。混凝土的入倉溫度一般控制在5～25℃，夏季施工當(dāng)外界氣溫達(dá)到30℃時要求混凝土出機溫度在25℃以下，如氣溫太高時可避開高溫時段再行澆筑。冬季施工當(dāng)氣溫低于-10℃時應(yīng)停止?jié)仓?，必須澆筑時要有保溫防凍措施，以防混凝土出現(xiàn)裂縫。混凝土澆筑時如遇降雨，當(dāng)雨量超過5 mm/h又無防雨措施時就立即停止?jié)仓?/p>

在混凝土澆筑施工時，應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，以防出現(xiàn)麻面、蜂窩、空洞、裂縫等，造成返工。

混凝土的養(yǎng)護(hù)工作是保證其質(zhì)量和強度達(dá)到設(shè)計要求的重要保證措施?；炷翝仓暌话?2～18 h內(nèi)即開始灑水養(yǎng)護(hù)，平面混凝土養(yǎng)護(hù)，可用水覆蓋或用草袋、濕沙覆蓋。垂直方向養(yǎng)護(hù)，可人工或用帶孔水管定時灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面經(jīng)常濕潤。養(yǎng)護(hù)期不少于14 d。冬季為了防止混凝土發(fā)生凍裂，應(yīng)采取保溫措施，減少灑水次數(shù)，0℃以下停止灑水。

混凝土工程一般應(yīng)在其強度達(dá)到設(shè)計強度的70%、保證其表面及棱角不會因拆模而破壞時才能拆模。

混凝土預(yù)制構(gòu)件應(yīng)在吊裝前清掃干凈，復(fù)核各部分尺寸，確定好吊裝方案，安裝時要做好構(gòu)件的吊裝、校正、固定以及接頭焊接、接頭填縫等各項工作，保證構(gòu)件一次安裝到位，然后再做下道工序。

5 結(jié)語

趙莊水庫除險加固工程于2011年3月開始施工，工程在施工過程中進(jìn)展順利，全部工程于2011年11月16日完工，并于2011年12月24日通過竣工驗收。