希尼爾水庫大壩工程施工組織設計

何朝霞

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局庫塔干渠管理總站, 新疆庫爾勒 841000)

希尼爾水庫工程位于新疆尉犁縣境內，北距庫爾勒市 20km，南離尉犁縣城 27km，處于庫—尉公路左側且距庫尉公路4km。

水庫一期總庫容9800萬m3，死庫容1000萬m3，相應設計正常蓄水位于913.6m，死水位 905.8m ，壩頂設計高程916.5m。

水庫工程包括：主、付壩，引水閘、引水渠、放水閘、分水閘及附屬設施。其中，主、付壩為砂礫料均質壩，上游面斜鋪塑膜防滲，主、付壩全長7.65km，壩體填筑土方 334.67萬 m3，壩體防滲塑膜面積32.71萬m2，混凝土板護坡5.29萬m3。引水閘設在庫塔干渠總干渠道 17+800處，設計引水流量30m3/s。引水渠全長約800m，采用現澆混凝土防滲。放水閘設計放水流量 45m3/s，校核流量度51m3/s，設計為豎井塔式放水閘，放水閘尺寸為 4×4m，放水閘后設壩下涵洞放水，涵洞為城門洞型，洞高5.0m，寬4m。在放水閘后約200m處設分水閘，分水閘分別向西干渠和東干渠分水，向西干渠分水流量20m3/s, 向東干渠分水流量25m3/s。

1 主要建筑材料來源

壩體填筑砂礫料來自于選擇的C1、C2、C3、C4、C5、C6六個砂礫石料場，六個料場砂礫料的總儲量1397×104m3，而壩體填筑需要砂礫料為 300萬 m3左右，因此砂礫料完全能滿足壩體填筑要求。

混凝土骨料、墊層料、反濾料都可從砂礫料場經篩分加工而成，能夠滿足質量要求。

護坡塊石料和排水體塊石料都從選定的北部基巖山區Ⅶ-1料場爆破開采，料場距西付壩最近10km，距主壩最近14km。

庫塔干渠從西付壩西側約束 300m處通過，可以解決工程施工用水問題。

西付壩以西約1.5km為新疆紅旗機器廠，可以給本工程施工用電提供電源。另外，也可采用柴油發電機發電滿足分散用電的要求。

2 大壩清基及壓實施工

大壩清基主要清除表層第四系洪積亞砂土夾亞粘土和砂礫石。主壩第四系洼地壩段全部清除表層第四系亞砂土，清基厚度一般2.5m左右，最厚5.0m。第三系臺地壩段清除第四系砂礫石層和上部1m左右厚的第三系強風化砂巖。東付壩清除表層0.4m左右厚的砂礫石層。西付壩有第四系砂礫石覆蓋的壩段，清除表層1m厚的砂礫石。第三系砂巖直接出露的壩段，清除表層1.0～2.0m厚的強風化砂巖。

2.1 主壩壩基清基

主壩壩基清基較深，最深5.0m，一般都在2.5m左右，清基工程量較大，清基的廢料堆放也較為困難，而且主壩段地下水位埋深較淺，最淺 0.7～1.7m，清基施工又要受到地下水的影響，施工中要進行基坑排水，因此主壩清基施工難度較大。

2.1.1 基坑排水

主壩第三系臺地壩段（即 2+436～3+310和3+700～4+100），地下水位埋深都較深，清基沒有達到地下水位。西側洼地壩段，（即將 3+310～3+700），地下水位埋深最淺1.5m，一般在2m左右，清基只有局部達到地下水位以下，基坑排水量小，東側洼地壩段（即使 5+100～5+750），地下水位埋最淺0.7～1.7m，局部達到地表。東側洼地5+750～7+100壩段，地下水位埋深在2.0m以上，壩基清基沒有達到地下水位。因此，基坑排水壩段為4+100～5+750。

基坑排水采取在上游壩坡腳以上10m處開挖排水溝，進行明渠排水。排水溝底高程隨著清基面的高程下降而下降，但始終控制排水溝底高程低于清基面1.0m。在排水溝一端開挖積水井，積水井比排水溝深0.5m。在積水井旁架設水泵，用水泵抽水排至壩基下游。

2.1.2 清基廢料堆存

清基廢料不能填筑壩體，為了減少廢料的運輸距離，清基廢料直接堆放于相應清基壩段的上下游壩腳以外。對于上游，廢料堆存在壩基防滲線上游，距離防滲線不小于10m距離；對于下游，廢料堆存在距下游壩腳50m距離以外。

2.1.3 壩基清基

對于上部 2.0m深度的壩基，直接采用推土機推廢料于壩基以外的相應廢料堆放區。對于 2.0m深度以下的壩基，采用挖掘機開挖，自卸汽車裝料運出基外。2.0m深度以下的廢料都運至上游堆放場，運輸平均距離120m。清基方量為18.74萬m3。

2.2 付壩壩基清基

(1)壩基清基。壩基清基都采用推土機推廢料于壩坡腳外的廢料堆料場以外。付壩最低清基高程905m，相應壩基寬度 65.5m，則推土機最大推運距離 70m。推土機平均推運距離 40m。付壩總清基方量5.41萬m3。

(2)廢料堆存。付壩清基廢料比較少。對于東付壩直接堆放于上下游壩腳以外即可，對于西付壩，廢料堆存于上游壩坡腳的庫盤內，以利于上游壩坡的穩定。

(3)壩基壓實施工。清基后的壩基為第三系砂巖，泥巖，結構比較松散，砂巖孔隙率平均為34.7%，泥巖為 39.3%，都比較大，壩基需要壓實。設計壓實相對密度為0.8。

泥巖壩基顆粒較細，并具有一定的粘性，選用羊足碾壓實比較適合。經驗證明，羊足碾壓實粘性土料效果很好，它能使下部的土體得到很好的壓實。初步選擇13t的羊足碾壓實壩基，壓實遍數為8遍。

3 壩基防滲體施工

3.1 垂直防滲施工

(1)垂直槽開挖采取挖掘機開挖。在臺壩段，先挖一底寬為3m的梯形槽，槽邊坡為1∶1，槽深為2m。然后，挖掘機下到梯形槽底，沿防滲線方向挖掘機采用退挖的辦法開挖直槽，直槽寬1m，深4m，一次性開挖成槽。在洼地壩段，先挖一底寬為 5m的梯形槽，槽邊坡為1∶1，槽深為2m，開挖過程中采取明渠機坑排水。然后，在梯形槽底上下游兩坡腳處布置一排井點排水，井點排水分段進行，采用10根小型井管，布置井管間距 80cm，管長 7.5m,插入壩基內7m，管上口用總管相連，最后接真空泵抽排水。井管為帶孔鋼管，管徑75mm。在井點排水的過程中，挖掘機下到梯形槽底，沿防滲線方向挖掘機采用退挖的辦法開挖直槽，直槽底寬1m，口寬2m，深4m，邊排水邊開挖，一次性開挖成槽。

(2)防滲體鋪設。壩基防滲體鋪設采取人工鋪設，先在槽下游面鋪設無紡布，然后再鋪設PE膜，根據設計防滲深度對塑膜進行焊接。焊接場地要求寬敞、平整、無雜物。要求焊縫抗拉裂強度不低于原材料。對焊縫進行充氣檢驗其質量，鋪膜跟造槽同時進行，塑膜底端達到孔底設計防滲高程。塑膜鋪設要求松弛鋪設，鋪設過程中，嚴格控制塑膜卷底端位置。PE膜的連接采用焊接，焊接方法同壩體防滲體。

(3)槽回填。直槽段采用粘土回填，采用人工投放土料回填，回填土沿著塑膜上游面一側回填，均勻填入槽中，以保證回填密實，回填料的壓實采用灌水法密實，粘土料回填要求少量且均勻回填，使孔內回填料平衡均勻上升。回填土要求不含雜質和大顆粒土塊，保證回填密實。梯形槽段回填原位開挖料，采用推土機直接推開挖料于槽內，采用振動碾壓實。

3.2 水平鋪蓋施工

(1)場地平整。場地平整采用推土機推除地表雜物和第四吸地層，要求地表平順。用振動碾對地表進行壓實壓平。

(2)防滲體鋪設。用人工鋪設防滲復合膜，復合膜的連接施工同壩體防滲體。

(3)保護層的回填。用人工回填，以防止破壞防滲體。

4 壩體填筑施工

4.1 壩體填筑施工方案

(1)壩體填筑條件。水庫大壩為碾壓砂礫料土石壩，壩體砂礫料填筑總方量為 334×104m3。壩分為主壩、西付壩、東付壩。其中，主壩長4.664km，西付壩長2.436km，東付壩長0.55km，主壩填筑方量為 308.18×104m3，西付壩填筑方量為 27.25×104m3，東付壩填筑方量為0.97×104m3。

壩體填筑砂礫料選擇了二個主料場，分別為C1、C6，其中 C1料場距離主壩平均距離 4km，C6料場距離西付壩平均距離10km。根據料場規劃，C1料場為4+620～7+650壩段供料，C6料場為0+000～4+620壩段供料。

(2)壩體填筑施工方案。根據壩體填筑的實際條件，采取機械化壩體填筑工，施工條件完全能滿足機械施工要求。設計壩體填筑方案為：自卸汽車運料直接上壩卸料鋪料，采用推土機輔助鋪料，灑水車壩面灑水，壓實機械進行壓實。填筑實現機械化流水作業施工，壩面劃分成多個作業區域，各區域按不同的作業內容輪流施工。不能采用機械化施工的局部部位，采用人工輔助施工。

4.2 壩體填筑施工

4.2.1 施工作業工序及施工方法

（1）壩面作業工序為：自卸汽車卸料鋪料→推土機輔助鋪料→灑水車灑水→振動碾碾壓。其中，在灑水碾壓過程中，灑一遍水，碾壓一遍，灑水碾壓交替進行。

（2）施工方法。自卸汽車鋪料采用進占法。即自卸汽車在新填的松料上逐步向前卸料，并用推土機隨時平整。

壓實方法：對振動碾，采用進退錯距法；對硅式夯采用連環套打法。

4.2.2 壩面作業區規劃

壩體填筑分為三道工序，即鋪料、灑水、碾壓。對各工序進行作業區規劃，對一個作業區實現流水線作業施工，以免施工機械相互干擾。

5 壩體防滲體及護坡施工

5.1 壩體防滲體施工

(1)塑膜鋪設。在壩頂上布置卷揚機，先將塑膜卷成卷，然后在坡頂將塑膜卷裝在卷揚機上，自坡頂慢慢放至坡底。塑膜盡量選用寬幅的塑膜，塑膜長度根據具體壩頂至壩腳的長度來確定，隨壩高的變化而變化。塑膜鋪設時不要拉緊，留1.5%左右的余幅，以便拼接和適應氣溫的變化。

(2)塑膜連接。塑膜連接采用熱熔法焊接。焊縫搭接寬度10cm。采用兩條平行焊縫焊接，焊縫寬1cm，兩條焊縫間距2cm。焊縫焊接好后采用充氣法對焊縫質量進行檢查，即將待測段兩端封死，插入氣針，充氣至0.5～0.21MPa，靜觀0.5mm，觀察真空表，如氣壓不下降表明不漏氣，接縫合格，否則要及時修補。

5.2 混凝土面板護坡施工

混凝土面板澆筑采用滑動模板施工，這樣可以防止破壞壩體防滲體，節省模板數量，連續快速施工，施工質量也易保證。混凝土制備系統布置在相應澆筑壩段壩頂。混凝土輸送采用斜溜槽輸送。混凝土振搗采用平板振搗器。抹面、分縫、止水等施工采用人工施工。

6 施工總進度

希尼爾水庫工程是世界銀行貸款項目，具有投資大、工程量大、施工周期長的特點，世行貸款項目的貸款期為5年。根據世行貸款資金的到位情況和本工程的具體特點，確定希尼爾水庫工程總施工工期為4年。

初步安排壩體填筑工期為 26個月。其它工程的進度以此主要工程的進度為參照，在保證總進度的前提下安排自己的進度。

6.1 總進度關鍵線路

施工總進度的關鍵線路為：施工準備→壩基開挖壓實→壩基防滲體施工→壩體填筑→壩體防滲體施工→壩體護坡施工→壩體排水體施工→壩體修整和美化→施工場地的恢復。

6.2 施工總進度

（1）施工準備。安排工期3個月。

（2）壩基開挖壓實。壩基開挖工程量為 80×104m3，初步考慮工期2個月，壩基壓實工期1個月。

（3）壩基防滲體施工。壩基總防滲面積約7.5×104m3，初步考慮工期8個月。

（4）壩體填筑，壩體填筑工程量為330×104m3，預計日平均填筑量為500m3，則需要求22個月，考慮其他因素的影響，初步安排工期28個月。

（5）壩體防滲體施工。壩體防滲面積約 30×104m3，主要為壩坡平整，壓實和鋪設塑膜。初步安排工期6個月。

（6）護坡施工主要為護坡混凝土板的澆筑，混凝土總方量約 5×104m3，采用較為先進的滑模澆筑施工，初步安排工期8個月。

（7）壩體修整和美化考慮工期4個月。

（8）施工場地恢復考慮工期3個月。

7 結 語

施工組織設計是水利工程施工單位加強管理、提高經濟效益的重要手段，也是施工單位整體實力、技術水平和管理水平的具體體現。針對希尼爾水庫大壩工程的外部施工條件(包括施工建筑材料、施工道路)、大壩工程清基、壩體與壩基防滲施工、壩體填筑與混凝土護坡澆筑及工程施工進度等進行了詳細的施工組織設計，通過周密安排、精心部署，施工組織設計對確保水庫大壩施工的正常進行起到了重要作用。