中小型水庫混凝土面板堆石壩填筑施工設計

曹祚興

(黔西南州水利電力勘測設計院，貴州 興義 562400)

1 工程概況

革里水庫煙區水源工程位于貴州省興義市烏沙鎮境內，烏沙鎮位于興義市的西南部，云南和貴州兩省的交界處。

推薦方案壩址以上集雨面積35.27 km2，天然多年平均徑流量2.469×107m3，水庫校核洪水位1395.56 m，總庫容5.2×106m3；正常蓄水位為1319.13 m，相應正常蓄水庫容為4.1×106m3；死水位為1378.82 m，相應死庫容為3.76×105m3，興利庫容3.72×106m3。

革里水庫大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高37.20 m，壩頂寬7.0 m，壩頂長125.83 m，壩頂高程1396.20 m，防浪墻頂高程1397.40 m；泄水建筑物為正槽開敞式溢洪道，溢流堰采用WES實用堰，堰頂高程1393.13 m，堰頂凈寬40.0 m；取水、放空(沖沙)建筑物由施工導流隧洞改造而成，首部為塔式取水，取水口進口底板高程1377.30 m，沖砂孔底板高程為1372.00 m，放空沖砂管靠隧洞左側布置長230.0 m，右側布置取水管長230.0 m，管徑均為0.8 m。

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2017)[1]第2.2.1條規定，本工程總庫容5.2×106m3，灌溉面積9780 hm2，革里水庫工程等別為Ⅳ等，工程規模為小(1)型水庫。

2 工程任務

革里水庫工程的主要任務是解決烏沙鎮6780 hm2烤煙、1800 hm2茶葉、1200 hm2水田灌溉用水,41 250人城鎮人畜飲水,2033 hm2工業園區用水。灌溉用水量285.5×104m3，人畜用水量287.72×104m3，園區用水量182.08×104m3，下游河道環境水量246.9×104m3。

革里水庫工程總布置主要由水庫樞紐建筑物和灌溉及供水管道工程組成。其中水庫樞紐建筑物主要包括混凝土面板堆石壩、右岸開敞式溢洪道、右岸導流隧洞改造取水、沖砂建筑物等。灌溉及供水管道工程主要有主干管道、泵站、取水、調節水池和供水工程建筑物等。

由于水庫開發任務為農業灌溉和人畜飲水，因灌溉保證率為(P=80%)與鄉鎮供水及農村人畜飲水保證率(P=95%)不同，故水庫設三條興利調度線，即采用“三線四區”調度圖。調度圖的繪制按照《水庫調度設計規范》(GB/T 50587—2010)[2]的要求進行，革里水庫屬年調節水庫，按歷時法繪制調度圖如圖1所示。將長系列調節計算成果中供水設計保證率以內年份的同月水位點繪在同一圖上，其上包線為保證供水線，下包線為降低供水線。同時，將灌溉設計保證率以內年份同月水位點繪在同一圖上，其上包線為保證供水線，下包線為降低灌溉線。降低供水線之下即為降低供水區，降低供水線和降低灌溉線之間為降低灌溉區，降低灌溉線和保證供水線之間為保證供水區，保證供水線以上為加大供水區。

圖2 革里水庫調度圖

3 施工設計

3.1 施工條件和料場選擇

3.1.1 對外交通條件

烏沙鎮對外交通條件便利，324國道橫穿鎮區全境，南昆線在境內有岔江站，西北、東南、西南分別有公路通往威舍、白碗窯、魯布革。汕昆高速公路貫穿全境并在鎮區內設有匝道，烏沙鎮作為全州通村油路試點鄉鎮，現修建公路達65 km，為村村通硬化路。

項目區內通村公路均已硬化，抹角村道路縱橫交錯，本工程對外交通運輸較為方便，主要設備和建筑材料可采用公路運輸。

3.1.2 天然建筑材料

推薦砂石料場位于革里水庫工程水庫西南面的小秧木附近，距革里水庫壩址直線距離約2.1 km，有鄉村泥結石公路到3#丫口，3#丫口至開采區無公路相通。由于鄉村公路兩側民房較多，每周三附近居民都要在革里村的公路兩側趕集，為了在施工期間不擾民，不耽誤工期，故本次考慮從料場新修公路至革里水庫壩址區。根據石料場實地取樣室內試驗，巖體飽和抗壓強度為30～46 MPa，為中硬至硬質巖，體積質量為2.73，干容重為2.67 g/cm3，彈性模量為66.14 GPa，縱波速為4600 m/s，其強度可滿足作混凝土骨料要求。

石料場開采面積約14 500 m2，料場剝離層1～5 m，有用層儲量大于30×104m3，剝離層體積為2.78×104m3，可滿足本工程大壩樞紐及供水線路工程需料量的要求。主要外購材料情況見表1。

表1 主要外購材料供應情況表

3.2 施工方案

3.2.1 大壩的施工方案

(1)壩肩、壩基開挖。根據施工規劃，位于壩體兩邊的壩肩從首年的7月開工建設，同年10月上游圍堰截流即進行河床部分的基礎土石的挖掘，10月末完成基礎的開挖工程，共挖除土石方4.72×104m3,每月平均強度2.36×104m3/月。

大壩基礎挖掘步驟為先堆石區，后趾板區，先岸坡后河床，由上到下依次開挖。壩基開挖分兩方面進行，一方面開挖兩個壩肩，另一方面開挖河床。

采用的方法為：河床部分覆蓋層厚度2～3 m，表層的開挖使用1.0 m3挖掘機挖，裝載8 t自卸汽車運輸；采用氣腿式風鉆打孔的方式進行基礎石方的開挖，人工進行爆破，對邊坡進行預裂的爆破，在靠近趾板建基面預先留出大約1.0 m厚的保護層，棄渣采用TY200推土機進行處理，采用作業量為1.0 m3的挖掘機將棄渣裝載到載重8 t的自卸汽車上運輸出去。

(2)趾板混凝土的施工。從第一年11月中旬開始進行趾板混凝土墊層的澆筑，為期1個月，需要澆筑混凝土總量為712 m3，平均每月的澆筑強度為712 m3/月。從第一年12月初開始趾板混凝土的澆筑，為期1個月，需要澆筑混凝土836 m3，平均每月澆筑強度836 m3/月。

趾板墊層及趾板的混凝土澆筑要分段分塊進行，先從河床開始，然后由上到下逐漸向兩岸坡進行，并在大壩填筑前進行。壩址混凝土采用3 m3混凝土攪拌運輸車運輸到施工現場，平均運距0.8 km，河床部分直接入倉，岸坡部分由混凝土泵送入倉，振搗棒振搗密實[3]。

(3)面板施工。大壩面板混凝土共計2390 m3根據施工規劃要求，從次年12月開始進行面板的筑造，第三年1月末施工完畢。施工前要對墊層坡面布置方格網，來測量放樣，然后再安裝止水設施，它的安裝步驟是在止水基礎處理后，在現場加工止水片并安裝好，作好保護。面板所用鋼筋在現場綁扎即可，然后將綁扎好的鋼筋輸送到壩面，再由專用卷揚機牽引小車運至作業面。按照水工設計將混凝土分塊分段，從上到下使用無軌滑動模板、一次到頂的方法進行澆筑，由設在壩址下游左岸的混凝土拌和站供應混凝土，并由混凝土攪拌運輸車送到壩頂上，輸送距離大約350 m，經過接料入倉后，再進行人工攤鋪、平倉，采用振搗器進行振搗，由壩頂專用卷揚機牽引模板，牽引速度要平穩并控制在2 m/h以下。靠岸邊不規則地帶將滑模斜向放置，兩端上升速度不同，待滑模水平時，再同步上滑。面板澆筑采用跳倉方式，兩個工作面流水作業[4]。

3.2.2 溢洪道的施工方案

溢洪道開挖在大壩右壩肩開挖、支護完成后即進行開挖，根據施工總進度安排，第一年11月開始開挖第二年1月底開挖完成，開挖6.67萬m3，月平均開挖強度2.22萬m3/月。第二年1月開始基礎防滲帷幕灌漿，第二年2月第灌漿完成，灌漿長度3182 m，月平均強度3182 m/月。

在開挖溢洪道基礎石方時，應從上到下分為不同梯段開挖，每一梯段的高度控制在8～10 m。采用氣腿式風鉆鉆孔，爆破開挖，TY200推土機收集棄渣，由1.0 m3挖掘機將棄渣裝載到8 t自卸汽車中運輸到渣場，運輸距離約為1.2 km。該處混凝土澆筑進行前，要清除巖基上有礙施工的雜物、泥土、松動巖石等，并用高壓水槍沖洗干凈，在混凝土澆筑前要保證建基面的潔凈和濕潤。澆筑第一層混凝土時，要先鋪一層2～3 cm厚的水泥砂漿，再對下層混凝土的施工縫隙進行沖洗和鑿毛處理。使用5 t自卸汽車從混凝土拌和站運輸混凝土到澆筑工作面，運距約0.8 km，經HB30混凝土泵送入倉后，采用HZ6X-50軟軸振搗器將混凝土振搗密實。

3.2.3 取水放空工程施工

(1)施工程序。推薦方案取水放空建筑物由導流隧洞改造，在導流隧洞進口設取水塔兼沖沙放空建筑，導流隧洞出口設閘閥室控制取水和沖沙。施工順序第二年汛期結束后進行取水塔的施工，主體工程完成后，下閘蓄水。

(2)取水塔混凝土澆筑。取水塔混凝土工程包括沖沙口底板、取水口攔污柵底板、閘墩混凝土和閘墩、胸墻等混凝土，以及回填混凝土施工。為滿足取水塔混凝土澆筑施工的需要，在進水口位置布置一臺H3/36B塔機，承擔攔污柵和進水閘混凝土澆筑模板、鋼筋等材料的起吊及混凝土的垂直運輸。取水塔底板混凝土厚度為1.0 m，作為1層澆筑；塔身段按一般≤3.0 m的原則進行分層澆筑；基礎以上的梁、板等特殊部位，根據結構需要和建筑設計分層施工，最大分層高度為3.0 m。胸墻混凝土按閘室設計結構分層進行澆筑。取水塔混凝土共分為6層澆筑。二期混凝土分層控制在3～5 m。

(3)模板施工。模板安裝采用人工或人工配合H3/36B塔機安裝。每次立模施工前進行除銹清理，并在模板面上均勻涂刷一層脫模劑，便于脫模。模板拼裝嚴格按相關施工規范進行，做到立模準確，支撐牢固可靠，以確保混凝土結構體型的尺寸和澆筑質量符合設計及規范要求。模板在使用過程中要注意保護，防止變形、損壞。

4 結 語

革里水庫設計洪水成果與可研階段成果變化不大，但項目經濟效益可以滿足國家對公益性項目投資的基本要求以及工程建成后的供水要求，社會效益突出，經濟上合理可行，財務評價均在合理范圍內。

[1] 中華人民共和國水利部.水利水電工程等級劃分及洪水標準：SL 252—2017[S]. 北京：中國水利水電出版社，2017.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.水庫調度設計規范：GB/T 50587—2010[S]. 北京：中國計劃出版社，2010.

[3] 張美娟,毛陽.舍網水庫噴混凝土面板堆石壩的施工[J].浙江水利科技，1998,4(12):10-15.

[4] 支凱文.淺談中小型水庫混凝土面板堆石壩填筑施工[J].建筑科學，2009,20(18)：23-25.