磨盤山壩塘工程設(shè)計(jì)及施工管理研究

摘 要：壩塘是水利工程建設(shè)的重要組成部分，主要任務(wù)是解決農(nóng)田用水問題。文章將以磨盤山壩塘工程為例，就其工程設(shè)計(jì)及施工管理，談一下個(gè)人的觀點(diǎn)和認(rèn)識，僅供參考。

關(guān)鍵詞：壩塘工程；磨盤山；設(shè)計(jì)；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(fā)育良好，屬于構(gòu)造侵蝕剝蝕中山地貌。壩塘庫區(qū)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(qū)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(zhì)不發(fā)育，而且局部有小崩塌體和滲漏現(xiàn)象。

1 磨盤山壩塘工程設(shè)計(jì)

1.1 壩頂高程

根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001）》規(guī)定，對壩頂高程進(jìn)行復(fù)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(shè)計(jì)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(jì)算風(fēng)區(qū)長度（D）為150米，風(fēng)區(qū)內(nèi)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(fēng)壅水面高度（m）；A代表安全加高（m），按規(guī)范取值。根據(jù)上述參數(shù)，按照《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001）》進(jìn)行計(jì)算，得壩頂超高如表2。

通過計(jì)算，壩頂高程取2個(gè)工況最大值，即1753.8米。設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到防浪墻，墻高0.31米，則壩頂高程1753.49米。

1.2 壩頂?shù)拈L和高

因壩頂沒有交通方面的要求，依據(jù)構(gòu)造、高度、施工要求以及運(yùn)行等，具體確定，壩高19.99米，壩頂長度58米。在該工程建設(shè)過程中，選用的壩寬為4米。

1.3 壩坡

1.3.1 滲流計(jì)算

設(shè)計(jì)時(shí)采用平面有限元法，對壩塘滲流進(jìn)行計(jì)算。滲透系數(shù)、孔隙比取值如表3所示。

通過計(jì)算可知，心墻下游滲透比降為2.66，需設(shè)反濾保護(hù)，其他壩基、壩體下游出逸點(diǎn)部位的滲透比降均小于0.45，遠(yuǎn)小于容許滲透比降。

1.3.2 壩體穩(wěn)定分析

第一，壩基及壩體穩(wěn)定計(jì)算采用的物理力學(xué)指標(biāo)。心墻土料物理指標(biāo)根據(jù)細(xì)水水庫試驗(yàn)成果，取其均值，抗剪強(qiáng)度取小值均值。因防滲土料抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)僅進(jìn)行了固結(jié)不排水剪試驗(yàn)，因此穩(wěn)滲和施工工況的對應(yīng)指標(biāo)只能在固結(jié)不排水剪強(qiáng)度指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定。壩殼風(fēng)化料及基礎(chǔ)在各種工況下的物理力學(xué)指標(biāo)根據(jù)類似工程擬定。

第二，計(jì)算方法與成果。采用《理正巖土系列軟件5.1版》中的滲流穩(wěn)定分析計(jì)算，按瑞典分條法、總應(yīng)力法進(jìn)行土石壩邊坡穩(wěn)定分析，計(jì)算結(jié)果見表4：

通過穩(wěn)定分析計(jì)算，在各種工況下壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范值，大壩抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

第三，壩基帷幕灌漿設(shè)計(jì)。壩基基礎(chǔ)開挖后，壩基基礎(chǔ)主要由泥盆系下統(tǒng)坡腳組泥巖、粉砂巖等碎屑巖組成。強(qiáng)風(fēng)化巖體厚6.0～14.5m，主要屬中等透水層，因此，對壩址區(qū)進(jìn)行防滲處理。根據(jù)工程所處位置和規(guī)模，本工程防滲帷幕標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(shè)計(jì)。根據(jù)壩體正常蓄水位的浸潤線及穩(wěn)定滲流計(jì)算，浸潤線逸出點(diǎn)高2.5m，為防護(hù)逸出點(diǎn)以下壩坡產(chǎn)生流土，下游壩坡腳增設(shè)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(shè)計(jì)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(xiàng)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(xiàng)如下。

2.1 基礎(chǔ)開挖施工管理

基礎(chǔ)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(fēng)化基巖開挖；壩基開挖，主要是河床沙礫石及風(fēng)化基巖開挖。土方開挖時(shí)，采用1立方米挖掘機(jī)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(fēng)鉆打眼，分段爆破開挖，采用推土機(jī)配合1立方米挖掘機(jī)挖裝12噸自卸汽車出渣，渣料除部分用于填筑圍堰，其余運(yùn)輸至棄渣場堆放。靠近設(shè)計(jì)開挖線附近，應(yīng)當(dāng)盡可能避免因裝藥過量而造成壩基巖體松動(dòng)。建基面時(shí)，需留出0.3米的保護(hù)層，并且利用風(fēng)鎬+人工方式進(jìn)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(yùn)輸、卸料、鋪料、加水以及壓實(shí)和檢查等，采用流水作業(yè)方式進(jìn)行施工作業(yè)。壩殼料采用1立方米挖掘機(jī)+10t自卸車運(yùn)輸上壩鋪料，并用推土機(jī)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(jī)配10噸自卸汽車運(yùn)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(yīng)控制在0.3～0.5米，同一層風(fēng)化料的填筑高差應(yīng)控制在0.2米以下。壩體的壓實(shí)是填筑的最關(guān)鍵工序，壩料碾壓采用牽引式振動(dòng)碾壓實(shí)，碾壓遍數(shù)和碾壓速度應(yīng)根據(jù)碾壓試驗(yàn)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(jī)平料時(shí)，大粒徑石料容易集中，碾壓機(jī)碾輪不能靠近岸坡，可采用小型振動(dòng)夯或小型振動(dòng)碾薄層壓實(shí)。

2.3 溢洪道施工管理

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

2.4 輸水涵管施工管理

結(jié)合該壩塘工程設(shè)計(jì)圖，將輸水涵管進(jìn)出口點(diǎn)放樣出來。土方開挖時(shí)，利用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖操作，裝載機(jī)出渣，運(yùn)至棄渣場進(jìn)行堆放；石方開挖采用手持風(fēng)鉆造孔，人工裝藥爆破，裝載機(jī)出渣。涵衣混凝土施工，采用人工施工，混凝土運(yùn)輸，采用手推車運(yùn)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(qū)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為單排孔，孔距2.0米，總孔數(shù)38個(gè)。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(shí)，需對壩基以及兩岸滲漏進(jìn)行處理。灌漿軸線布設(shè)在壩軸線上，利用鉆機(jī)進(jìn)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(shí)進(jìn)行灌漿。

3 結(jié)束語

總而言之，磨盤山壩塘工程設(shè)計(jì)及施工管理過程中，涉及到諸多方面的影響因素，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視，結(jié)合工況，只有這樣才能確保設(shè)計(jì)合理性與施工質(zhì)量。

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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(shè)計(jì)、施工工作。