沙河水庫圍堰施工技術探析

魏建偉，方方強 （安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程案例

沙河水庫為Ⅲ等中型水庫，導流建筑物級別為4級。考慮到本工程施工導流采用的擋水圍堰形式是常規的土石圍堰，圍堰高度較小，工程規模和施工難度均不大，大壩樞紐工程設計施工期人工圍堰是10年一遇的洪水標準，圍堰頂高程364.5m，圍堰洪水位363m，導流洞設計泄洪流量為455.5m/s，擬采用將人工圍堰堰頂364.5m加高到367.5m，加高段的上游面為2m厚堆碼沙袋，下游面為碾壓石渣，攔擋20年一遇超標洪水，圍堰洪水位366m。導流設計洪水標準重現期取10年一遇。導流時段為全年導流，相應10年一遇洪水流量為462m/s。導流洞設計泄洪流量482.6m/s。壩體度汛標準為50年一遇，相應50年一遇洪水流量為643m/s。導流方式為圍堰一次斷流、導流隧洞泄流。

所處長頭河流域內無氣象實測資料，距沙河水庫壩址東北9km的武隆區設有武隆氣象站。根據武隆氣象站1957-2014年實測降水量資料統計，多年平均降水量為1053.8mm，多年平均蒸發量為1120mm，多年平均氣溫為17.2℃。

2 技術要求

填筑時應注意鋪料平整、厚度要均勻，上下游應超鋪至少30cm，以保證邊緣能碾壓到位。

堰體上升2m左右，應及時地采用反鏟進行坡面削坡和干砌塊石堆碼。

心墻體滲透系數設計為K≥1×10-5cm/s。土料含水量不應大于15%，壓實后的干密度應超過1.7t/m，鋪土厚度50cm。用18T的振動碾壓基本達2遍即可，各層碾壓后須用推土機或挖掘機進行刨毛。

上游回填料以泥巖和土混合料為主，滲透系數控制在K≥1×10-3cm/s左右，含水量20%，干密度1.9～2.0t/m。碾壓遍數2～3遍。

3 施工方案

戧堤工程量小，施工時直接采用大壩開挖粘土料和土石混合料進行填筑，1.2 m反鏟配20T自卸車運料，反鏟和裝載機配合填料，由左岸進占，戧堤合攏后，及時進行加固后，再進行圍堰施工。圍堰結構為粘土心墻土石圍堰，為全年擋水圍堰。

堰頂高程為364.50m，圍堰軸線長82m，堰頂寬8.0m。圍堰迎水面邊坡為1:2.0，背水面邊坡為1:2，河床兩側覆蓋層采用抽槽至基巖回填粘土的方式進行防滲，河床部分采用粘土心墻接不透水巖層防滲，心墻頂寬4m，深入巖土分界線。上游坡面采用40cm厚干砌塊石固坡防沖。

4 工藝流程

圍堰布置在壩軸線上游約200m，左側接原1#施工道路，右側接自然圍堰山體，人工圍堰在自然圍堰的基礎上填筑。

下游因河床坡度較大，導流洞出口水流不會倒灌，為此不設下游圍堰。

圖1 上游圍堰縱斷面圖

圖2 上游圍堰3-3斷面圖

另外在大壩趾板上游開挖線與圍堰之間，在原河床合適的部位，設1個集水坑，深4m，長6m，寬5m，匯集基坑滲水，采用抽水泵抽排至上游圍堰河床中，以創造旱地施工條件。

5 施工方法

5.1 施工程序

截流、戧堤填筑→圍堰岸坡及截水槽開挖→圍堰河床段基礎開挖→圍堰堰體和心墻填筑→干砌塊石護坡→基坑抽水。

5.2 施工準備

截流施工項目及工程量

①組建截流施工指揮小組，確保截流及圍堰施工質量安全。

②各種材料的備料充足，質量符合要求，棄渣場內棄料與利用料分開堆放。石渣料使用岸坡開挖的混合石渣料。粘土使用土料場的粘土料。

③施工道路通暢，施工機械設備準備充足，各種應急措施應安全可靠。

5.3 圍堰施工

圍堰基礎處理以1.2 m反鏟為主，將基礎范圍內植被、淤泥、松渣、各種植土清除干凈，岸坡開挖至不透水層或山體巖層，截水槽開挖至不透水層。開挖后的渣料可用部分可就近堆放，用于后期圍堰填筑，不可用部分運輸至棄渣場。

圍堰石渣料填筑采用1.2m反鏟挖裝，20T自卸車運輸，運距50～100m，裝載機和反鏟鋪料平踩，層厚0.8m，振動碾進行碾壓密實。填筑時應注意鋪料平整、厚度要均勻，上下游應超鋪至少30cm，以保證邊緣能碾壓到位。堰體上升2m左右，應及時地采用反鏟進行坡面削坡和干砌塊石堆碼。

粘土心墻料就近從漁家壩土料場取料，運距500m以內，1.2反鏟挖裝，20T自卸汽車運輸，層厚0.4 m，振動碾碾壓。粘土心墻應與堰體土石渣填筑同步上升，鋪設時應按分區線嚴格控制，防止填筑料混雜。

砂礫石反濾層隨粘土心墻和壩體填筑同步進行，采用人工鋪設施工方式，按設計的順序和骨料的級配分類進行鋪設，層厚0.5m，鋪設完畢后隨同心墻一同進行碾壓密實。

上游壩坡干砌石護坡，在堰體上升至一定高程后，即開始進行堆碼砌筑，砌筑塊石料選用大壩開挖的大粒徑塊石料，汽車運至堰體，反鏟進行坡面砌筑。砌筑時應保證坡面平整，各石塊間卡扣緊密。

5.4 堰頂道路

堰頂考慮交通行車需要，寬度設計8m，在圍堰填筑施工完畢后，根據實際情況，堰頂采用級配塊石鋪墊，形成施工道路。

5.5 基坑排水

圍堰填筑閉氣后，立即根據施工安排在大壩趾板上游開挖線內開挖6m×5m，深4m的集水坑，開挖區內合理地規劃幾條排水溝，將基坑積水匯集到集水坑，將滲水抽排至基坑外。

①經常性排水

截流后，考慮基坑滲水和地表水匯集，為確保壩體基礎開挖和填筑干地施工，需對基坑內滲水、施工廢水、降雨匯水進行集中抽排，形成經常性排水。

排水方式：圍堰形成之后，上游基坑滲水量大，對工程施工影響較大；設計上游圍堰內側設截水溝，將溝水引入集水井，集中抽排；壩體軸線下游積水主要通過明溝或臨時泵站（潛水泵）排至下游河道。

設計最大排水量：上游基坑滲水、施工廢水、施工期降雨等設計排水強度為350m/h。

②排水水泵選型：

上游基坑排水泵站選擇水泵250S24（Q=360m/h，H=30m，N=30kW）三臺（兩用一備）；下游基坑排水泵站選擇 排 水 泵 250S14（Q=330m/h，H=17.5m，N=30kW）一臺；同時上游基坑設4個臨時移動排水泵（采用7.5kW潛水泵），下游基坑設2個臨時移動排水泵（采用7.5kW潛水泵）。

6 效果評價

該圍堰已按設計、規范、方案施工完成，達到了預期效果，并經一年的汛期考驗，建成后，各項監測監控數據表明該圍堰穩定性強，為大壩施工創造了有利條件。