磨盤山壩塘工程設計及施工管理研究

摘 要：壩塘是水利工程建設的重要組成部分，主要任務是解決農田用水問題。文章將以磨盤山壩塘工程為例，就其工程設計及施工管理，談一下個人的觀點和認識，僅供參考。

關鍵詞：壩塘工程；磨盤山；設計；施工管理

磨盤山壩塘工程地形地貌相對比較簡單，而且兩岸沖溝發育良好，屬于構造侵蝕剝蝕中山地貌。壩塘庫區河谷的切割相對較深，而且河流波狀呈彎曲狀，以橫向谷為多。壩塘庫區呈基本對稱、不對稱“V”與“U”型。壩塘兩岸階地以及不良物理地質不發育，而且局部有小崩塌體和滲漏現象。

1 磨盤山壩塘工程設計

1.1 壩頂高程

根據《碾壓土石壩設計規范（SL274-2001）》規定，對壩頂高程進行復核。壩塘水位以及壩坡迎水面前的水深（H）正常蓄水位1751.83米，迎水面水深13.83米；洪水位設計深度為1752.48米，壩迎水面水的深度為14.48米；校核洪水位為1752.63米，壩迎水面的水深為14.63米。計算風區長度（D）為150米，風區內水域平均水深（D）為10米。壩頂在水庫靜水位以上的超高按公式：Y=R+e+A，其中y代表壩頂超高（m）；R代表最大波浪在壩坡上的爬高（m）；e代表最大風壅水面高度（m）；A代表安全加高（m），按規范取值。根據上述參數，按照《碾壓土石壩設計規范（SL274-2001）》進行計算，得壩頂超高如表2。

通過計算，壩頂高程取2個工況最大值，即1753.8米。設計時，考慮到防浪墻，墻高0.31米，則壩頂高程1753.49米。

1.2 壩頂的長和高

因壩頂沒有交通方面的要求，依據構造、高度、施工要求以及運行等，具體確定，壩高19.99米，壩頂長度58米。在該工程建設過程中，選用的壩寬為4米。

1.3 壩坡

1.3.1 滲流計算

設計時采用平面有限元法，對壩塘滲流進行計算。滲透系數、孔隙比取值如表3所示。

通過計算可知，心墻下游滲透比降為2.66，需設反濾保護，其他壩基、壩體下游出逸點部位的滲透比降均小于0.45，遠小于容許滲透比降。

1.3.2 壩體穩定分析

第一，壩基及壩體穩定計算采用的物理力學指標。心墻土料物理指標根據細水水庫試驗成果，取其均值，抗剪強度取小值均值。因防滲土料抗剪強度試驗僅進行了固結不排水剪試驗，因此穩滲和施工工況的對應指標只能在固結不排水剪強度指標的基礎上，根據經驗擬定。壩殼風化料及基礎在各種工況下的物理力學指標根據類似工程擬定。

第二，計算方法與成果。采用《理正巖土系列軟件5.1版》中的滲流穩定分析計算，按瑞典分條法、總應力法進行土石壩邊坡穩定分析，計算結果見表4：

通過穩定分析計算，在各種工況下壩坡穩定安全系數均大于規范值，大壩抗滑穩定滿足規范要求。

第三，壩基帷幕灌漿設計。壩基基礎開挖后，壩基基礎主要由泥盆系下統坡腳組泥巖、粉砂巖等碎屑巖組成。強風化巖體厚6.0～14.5m，主要屬中等透水層，因此，對壩址區進行防滲處理。根據工程所處位置和規模，本工程防滲帷幕標準建議采用巖體透水率（q）≤10.0Lu。防滲帷幕擬采用直線弱封閉式帷幕灌漿，另外，建議帷幕端頭與相當于正常蓄水位高程的兩岸地下水位或與弱透水層相銜接。

第四，壩體貼坡式排水體設計。根據壩體正常蓄水位的浸潤線及穩定滲流計算，浸潤線逸出點高2.5m，為防護逸出點以下壩坡產生流土，下游壩坡腳增設貼坡式排水體，排水體底部高程為1736m，頂部高程為1740.80m。坡比安下游壩坡設計為1：2.0，底部墊層為粗砂層，厚度為20cm，上部蓋重為干砌塊石，厚度為30cm。

2 磨盤山壩塘工程施工管理

磨盤山壩塘工程施工過程中，主要項目有壩體工程、溢洪道以及放水涵管和帷幕灌漿施工工程等，施工管理注意事項如下。

2.1 基礎開挖施工管理

基礎土石方開挖，主要包括兩部分，即壩肩與壩基。壩肩開挖，主要是兩岸表面覆蓋土層及風化基巖開挖；壩基開挖，主要是河床沙礫石及風化基巖開挖。土方開挖時，采用1立方米挖掘機輔以人工自上而下開挖，10噸自卸汽車出渣；石方開挖采用風鉆打眼，分段爆破開挖，采用推土機配合1立方米挖掘機挖裝12噸自卸汽車出渣，渣料除部分用于填筑圍堰，其余運輸至棄渣場堆放。靠近設計開挖線附近，應當盡可能避免因裝藥過量而造成壩基巖體松動。建基面時，需留出0.3米的保護層，并且利用風鎬+人工方式進行撬挖。

2.2 壩體填筑施工管理

壩體填筑施工過程在，主要工序有運輸、卸料、鋪料、加水以及壓實和檢查等，采用流水作業方式進行施工作業。壩殼料采用1立方米挖掘機+10t自卸車運輸上壩鋪料，并用推土機將其推平，對于反濾料及粘土心墻料，填料寬度較小，采用1立方米挖掘機配10噸自卸汽車運輸鋪料。壩料加水采用供水管道供水，壩面灑水。壩體填筑按由低向高分層填筑碾壓，保證各部位均衡上升。堆石料每層的填筑厚度應控制在0.3～0.5米，同一層風化料的填筑高差應控制在0.2米以下。壩體的壓實是填筑的最關鍵工序，壩料碾壓采用牽引式振動碾壓實，碾壓遍數和碾壓速度應根據碾壓試驗確定，一般4～8遍。壩殼靠近岸坡部位施工，用汽車卸料及推土機平料時，大粒徑石料容易集中，碾壓機碾輪不能靠近岸坡，可采用小型振動夯或小型振動碾薄層壓實。

2.3 溢洪道施工管理

土方開挖時，借助挖掘機進行開挖，裝載機出渣，運至棄渣場集中堆放。石方開挖時，采用手持風鉆工具進行造孔，并且利用人工方式裝藥爆破，通過裝載機出渣。邊墻、底板混凝土施工，采用人工施工。混凝土運輸，采用手推車運輸，人工入倉，然后利用振搗器進行澆筑。

2.4 輸水涵管施工管理

結合該壩塘工程設計圖，將輸水涵管進出口點放樣出來。土方開挖時，利用挖掘機進行開挖操作，裝載機出渣，運至棄渣場進行堆放；石方開挖采用手持風鉆造孔，人工裝藥爆破，裝載機出渣。涵衣混凝土施工，采用人工施工，混凝土運輸，采用手推車運輸，人工入倉，振搗器澆筑。

2.5 帷幕灌漿施工管理

壩塘壩址區設計的防滲帷幕線，總長度76米，左岸9.18米，壩基段長度58米，右岸長度為6.82米。帷幕灌漿設計為單排孔，孔距2.0米，總孔數38個。總造孔深孔深677.8米，總灌段長度364.2米，全部為基巖，不灌段長度313.6米，基巖不灌段的長度為22.5米，壩土不灌段的長度291.1米。帷幕灌漿時，需對壩基以及兩岸滲漏進行處理。灌漿軸線布設在壩軸線上，利用鉆機進行鉆孔，三序灌漿，自上而下分段灌注。河床壩基灌漿及岸坡壩基灌漿在壩體填筑到壩頂時進行灌漿。

3 結束語

總而言之，磨盤山壩塘工程設計及施工管理過程中，涉及到諸多方面的影響因素，實踐中應當加強重視，結合工況，只有這樣才能確保設計合理性與施工質量。

參考文獻

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[3]孫志強.探討新技術在水利工程施工中的運用問題[J].科技展望，2015（4）.

作者簡介：楊炳高（1972，5-），男，壯族，大專，工程師，從事水利水電工程的勘測、設計、施工工作。