水庫除險加固工程的施工技術(shù)方法探討

馬 強(qiáng)

(彰武縣水庫移民工作辦公室，遼寧 彰武 123200)

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水庫除險加固工程的施工技術(shù)方法探討

馬 強(qiáng)

(彰武縣水庫移民工作辦公室，遼寧 彰武 123200)

水庫除險加固有兩大目的，一是發(fā)掘地方水庫的巨大潛力，二是提高水庫的運(yùn)行安全性。文章主要以彰武縣大板一水庫為例，在全面了解該區(qū)域氣候、地質(zhì)、水文等相關(guān)資料基礎(chǔ)上，闡述了水庫除險加固的必要性，并分別對該水庫土壩加固施工、溢洪道施工等主要施工技術(shù)內(nèi)容和實踐經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，以期維護(hù)水庫工程結(jié)構(gòu)，促進(jìn)彰武縣生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同提升。

彰武縣；大板一水庫；除險加固；施工技術(shù)

位于彰武縣境內(nèi)的大板一水庫主體初建于1967年，至今已有40多年的運(yùn)行歷史。經(jīng)技術(shù)人員勘查復(fù)合，結(jié)合現(xiàn)有工程資料進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)該水庫當(dāng)初在施工筑壩時主要從壩址周圍高地和上、下游取土，施工中的土料運(yùn)輸及土層結(jié)構(gòu)夯實全部由畜力協(xié)助人工完工。因此，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，該水庫結(jié)構(gòu)嚴(yán)重老化，加之水庫多年失修。盡管該水庫庫區(qū)壩基穩(wěn)定，未發(fā)生嚴(yán)重的涌水、冒水和滑坡險情事故，但長年壩體受當(dāng)?shù)亟涤辍L(fēng)蝕和人力破壞，壩體土方大量流失，且輸水洞嚴(yán)重破損。因此，經(jīng)技術(shù)論證，亟需對其采取合理的工程措施進(jìn)行加固除險。

1 彰武縣大板一水庫基本概況

大板一水庫始建于20世紀(jì)70年代，其位于彰武縣西北部的滿堂紅鄉(xiāng)大板村柳河右岸支流上，實際地理坐標(biāo)為E42°38′—N122°11′。40多年來，該水庫一直由彰武縣滿堂紅鄉(xiāng)水利站和鄉(xiāng)政府一同管理。該水庫屬于小型水庫，主要功能為水利灌溉，集防洪、養(yǎng)魚為一體。防洪設(shè)計和校核標(biāo)準(zhǔn)分別為10a與50a一遇。由于該地區(qū)氣候類型屬于溫和半濕潤季風(fēng)大陸性氣候。因此，全年光照時間長，雨熱同期，四季分明，年均氣溫和多年平均降水量分別為7.4℃與506.6mm，故該地區(qū)降水量較多。另外，大板一水庫壩址地層結(jié)構(gòu)總體構(gòu)造簡單，無不良地質(zhì)存在，水庫地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如表1數(shù)據(jù)所示為該水庫工程在除險加固前提供的相關(guān)力學(xué)指標(biāo)：

表1 巖土物理力學(xué)設(shè)計指標(biāo)

2 水庫除險加固的必要性

彰武縣大板一水庫興建至今，在40多年的運(yùn)行歷史中，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會發(fā)展與區(qū)域生態(tài)效益提升做出了巨大貢獻(xiàn)。但由于興建之初技術(shù)、資金、監(jiān)察等投入力度不夠。因此，該水庫工程施工質(zhì)量難以得到保障，經(jīng)過多年的運(yùn)行，水庫中潛存的問題日益凸顯，如壩頂結(jié)構(gòu)高低不平、壩頂上游防護(hù)不到位；水庫在風(fēng)蝕及雨蝕等作用下，壩體土大量流失；該大壩下游浸潤線出逸點(diǎn)較高，壩腳部位排水設(shè)施不全；水庫木閘門破損失修，輸水洞閘門啟、閉不靈活；輸水洞受水流侵蝕和氣候影響，鋼筋生銹、混凝土脫落、洞體水流滲漏問題嚴(yán)重。除此之外，該水庫一直以來缺少安全的溢洪設(shè)施。因此，上述多種安全隱患威脅著彰武縣大板一水庫安全運(yùn)行。故出于防洪和灌溉等生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，對水庫進(jìn)行除險加固具有重要意義[1]。

3 水庫除險加固工程主要施工技術(shù)

3.1 施工前期準(zhǔn)備

施工前期結(jié)合工程實測結(jié)果，嚴(yán)格按照工程結(jié)構(gòu)原始地形圖和斷面圖進(jìn)行測量定線作業(yè)。分別完成除險加固施工場內(nèi)和場外的道路建設(shè)，并做好除險加固施工中的水電供應(yīng)及相關(guān)臨時基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備的供應(yīng)工作，確保施工前達(dá)到“三通一平”的工作目標(biāo)。

3.2 施工結(jié)構(gòu)布置

本工程在結(jié)構(gòu)總體布置時，主要結(jié)合彰武縣自然氣候條件，在準(zhǔn)確了解當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)結(jié)構(gòu)及水文情況等資料基礎(chǔ)上，本著“交通便利，便于施工生產(chǎn)、生活、管理，少占農(nóng)田，減少干擾”等原則進(jìn)行除險加固工程結(jié)構(gòu)布設(shè)[2]。為了提升工程生態(tài)效益，降低成本，充分結(jié)合該區(qū)域地理區(qū)位優(yōu)勢減少物料運(yùn)轉(zhuǎn)，提高施工效益。經(jīng)過研究，確定在該水庫大壩左岸平地布設(shè)臨時工程，擬計劃占用2000m2荒地，同時不影響當(dāng)?shù)亟煌?，易于對整個水利工程進(jìn)行管護(hù)。

3.3 施工進(jìn)度控制

本文考慮到彰武縣大板一水庫隱患大、問題多、除險加固任務(wù)緊。因此，嚴(yán)格控制工程進(jìn)度，在保證工程質(zhì)量和效益不斷提升的前提下，縮短施工周期[3]。本除險加固工程經(jīng)建設(shè)與施工單位協(xié)同研究、合理安排、精心籌化，擬定總施工期為90天。

3.4 土壩加固施工

土壩加固施工按以下作業(yè)流程進(jìn)行：①全面清理和平整大板一水庫上游邊坡；②下游邊坡填土；③在大板一水庫上游砌筑鋼筋混凝土護(hù)坡，在其下游開挖砌筑與回填濾水壩；④在大板一水庫下游鋪筑人工草皮護(hù)坡；⑤大板一水庫壩頂路面施工。

具體施工技術(shù)如下：

1)平整大板一水庫上游壩坡：本次施工主要利用功率為74kW的大型推土機(jī)施工設(shè)備 ，對水庫上游壩坡進(jìn)行碾壓及整平處理。碾壓過程中，若局部區(qū)域碾壓不到位，可利用功率為2.8kW的小型蛙式夯實機(jī)，在人工輔助作業(yè)下進(jìn)行碾壓及整平處理。

2)大板一水庫上游護(hù)坡施工：在澆筑護(hù)坡混凝土前，首先需通過人工作業(yè)的方式平整、夯實壩坡，然后澆筑混凝土護(hù)坡作業(yè)，同時按2m×2m的標(biāo)準(zhǔn)，支模和鋼筋綁扎。其次，現(xiàn)場澆筑混凝土護(hù)坡作業(yè)。拌制混凝土?xí)r要采用攪拌機(jī)，在膠輪車、機(jī)動翻斗車或溜槽配合作業(yè)下，將其運(yùn)輸入倉，再采用插入式振搗器或平板振搗器進(jìn)行振搗施工。最后，要進(jìn)行人工抹平壓光處理。但需注意，嚴(yán)禁在高溫時段進(jìn)行混凝土澆筑施工。在此過程中，需加強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)管理，防止出現(xiàn)混凝土裂縫；若養(yǎng)護(hù)不到位出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，需采用瀝青木板回填作業(yè)進(jìn)行分縫處理[4]。

3)大板一水庫下游壩坡填土施工：本階段首先利用1.0m3挖掘機(jī)挖土作業(yè)，然后采用功率均為74kw的推土機(jī)和拖拉機(jī)進(jìn)行推土壓實作業(yè)，相關(guān)作業(yè)內(nèi)容如下：①砌筑排水體施工：同時進(jìn)行下游壩坡培厚與排水體砌筑施工。砌筑排水體施工前，先采用挖掘機(jī)(1m3)在人工輔助作業(yè)下開挖大板一水庫排水體基礎(chǔ)土方，并對其進(jìn)行平整作業(yè)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，由人工自下而上砌筑排水體；使用膠輪車運(yùn)輸場內(nèi)塊石；為保證塊石表面美觀、平整且砌體錯縫無通縫，塊石間應(yīng)緊密咬扣，避免相互浮塞和疊砌。土方開挖后，部分用于回填排水體上游，部分將其堆存于排水體上游壩坡，其余開挖土方用于壩坡培厚作業(yè)[5]；②大板一水庫下游人工草皮護(hù)坡施工：砌筑排水體施工完成后，首先由人工對壩坡灑水濕潤和夯實平整處理，然后鋪設(shè)厚度為0.05m的草皮，進(jìn)行人工護(hù)坡作業(yè)。草皮鋪筑過程中，要結(jié)合實際設(shè)計要求和厚度，按照自下而上的順序，由人工帶線進(jìn)行鋪筑施工，確保筏塊間無縫隙，且緊密結(jié)合。另外，還要保證鋪設(shè)表面結(jié)構(gòu)平整，草皮護(hù)坡結(jié)束后，立即對其進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，提高草皮的存活率；③大板一水庫壩頂路面施工：人工作業(yè)配合功率為74kW的大型推土機(jī)碾壓和修整水庫壩頂，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)布置軸線樁和路面邊樁，并將路緣石設(shè)置于水庫壩頂上、下游兩側(cè)，然后進(jìn)行路面砂石料墊層鋪設(shè)作業(yè)。鋪筑時，利用人工作業(yè)的方式，結(jié)合功率為74kW的推土機(jī)進(jìn)行攤平、找平處理施工，最后對其進(jìn)行壓實處理。

3.5 大板一水庫溢洪道施工

溢洪道主要位于大板一水庫土壩右壩一側(cè)，因此按照本次除險加固方案的技術(shù)實施要求，分別需要新建溢洪道進(jìn)口、控制、漸變、陡槽和海漫段。

1)拆除砌體施工：拆除砌體時，主要由人工和1m3挖掘機(jī)配合拆除作業(yè)。拆除的石料完整塊石保留并就近堆放，主要用于砌筑濾水壩；拆除的破碎部分，運(yùn)至水庫壩頂，主要用于水庫壩頂砂石路面的鋪筑[6]。

2)漿砌石施工：漿砌石施工同樣由人工和1m3挖掘機(jī)配合開挖作業(yè)。開挖基體后，側(cè)墻基礎(chǔ)需由人工修整，同時需采用人工作業(yè)的方式，結(jié)合功率為2.8kW的蛙式夯實機(jī)夯實土基施工。完成基礎(chǔ)部位的施工任務(wù)后，通過人工作業(yè)的方式砌筑砌體施工。施工時，采用機(jī)械拌合砌筑砂漿，在砌筑側(cè)墻時，按照先砌角石、后砌鑲面石的順序進(jìn)行作業(yè)，最后填腹砌筑[7]。砌筑完工后，要確保塊石上下錯縫、內(nèi)外搭接，而且均勻布置丁砌石，面積≥墻砌體面積的1/5。砌筑后，采用M20砂漿對護(hù)坡和側(cè)墻臨空面進(jìn)行抹面作業(yè)；墻后回填土采用人工作業(yè)，并利用功率為2.8kW的蛙式夯實機(jī)進(jìn)行人工夯實處理。

3)底板施工：底板施工采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)布置，混凝土采用C25混凝土，全部由人工施工完成。加工廠制作好鋼筋后，運(yùn)至工程場地；底板鋼筋由人工布設(shè)，采用機(jī)械現(xiàn)場拌制和澆筑混凝土，人工與機(jī)械配合輔助作業(yè)，混凝土采用膠輪小車入倉，混凝土澆筑后要密實振搗施工[8]。

4)石籠海曼施工

采用1m3挖掘機(jī)對工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行開挖，并通過人工作業(yè)的方式，對基礎(chǔ)面進(jìn)行修整，然后由人工作業(yè)鋪設(shè)土工布。最后，現(xiàn)場編制石籠鐵絲網(wǎng)并進(jìn)行鋪設(shè)作業(yè)，與此同時，人工砌筑干砌石[9]。

4 結(jié) 語

綜上所述，水庫作為水利工程中的重要工程設(shè)施，其不僅能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠創(chuàng)造巨大社會生態(tài)效益。因此，水庫除險加固對于穩(wěn)定水利工程總體結(jié)構(gòu)而言，具有至關(guān)重要的作用。本文通過對彰武縣大板一水庫的主要除險加固措施進(jìn)行分析，實踐證明，上述技術(shù)方法行之有效，取得了明顯的治理成效，滿足了彰武縣居民正常的生產(chǎn)與生活需求。

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[2]劉愛春.祁家店水庫除險加固工程水利建設(shè)監(jiān)理投資控制措施探究[J].水利水電建設(shè)，2014(20):64-66.

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[5]任妍儒.瓦房店市東溝水庫除險加固工程分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2016(04):35-37.

[6]章皖東.淺談監(jiān)理工程師對水利工程項目投資的控制[J].水利科技，2012(04):117-118.

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1007-7596(2017)04-0147-03

2017-03-12

馬強(qiáng)(1981-)，男，遼寧阜新人，工程師，從事水利工程建設(shè)管理、移民工程管理等工作。

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