守口堡水库工程胶凝砂砾石坝施工方案

郝满仓

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

守口堡水库位于阳高县城西北约10 km处的黑水河上游段，总库容980万m3，属小（一）型水库，工程等别为Ⅳ等，洪水设计标准重现期为50年一遇，校核标准重现期为500年一遇，以工业供水、农业灌溉及防洪等综合利用为主。工程由枢纽工程和工业供水工程组成。工程实施后，可向工业供水 640万m3，改善农业灌溉面积0.18万hm2，同时保护水库下游阳高县城和沿河3个乡镇34个行政村 9.03万人、0.89万hm2耕地的生命财产安全，改善两岸的生态环境，具有显著的社会效益和经济效益。

2 坝型设计

初步设计阶段，枢纽大坝重点比较研究了堆石混凝土坝和碾压混凝土坝方案，因两方案投资相差不大，推荐采用技术成熟的碾压混凝土重力坝。坝顶长366 m，坝顶高程1 243.6 m，最大坝高64.6 m，坝顶宽7.5 m。上游坝面1 205.0 m高程以上坝坡面为竖直面，以下坡比为1∶0.2，下游坝面1 234.60 m高程以下坡比为1∶0.75，以上为竖直面。泄水建筑物集中布置于坝体，坝体中部设6孔净宽9 m的溢流表孔，堰顶高程1 240.00 m，4孔冲沙泄洪底孔对称布置于溢流表孔两侧，断面尺寸4.0 m×4.8 m，进口底高程1 210.0 m。

胶结颗粒料坝是介于混凝土坝和散粒料坝中间的坝型，主要包括胶凝砂砾石坝和堆石混凝土坝。胶凝砂砾石坝放宽了对骨料的要求、拓宽了骨料使用范围，可就地取材，直接利用天然砂砾料或开挖石渣料和少量胶凝材料拌合后，使用高效率的土石方运输机械和压实机械快速施工。守口堡水库坝址区河床砂砾石丰富，覆盖层厚度适宜，具有建造胶凝砂砾石坝的良好条件。

胶凝砂砾石坝轴线位置同碾压混凝土坝位置，方向为N85.04°E，坝顶长354 m，坝顶高程1 243.6 m，最大坝高61.6 m，坝顶宽6 m。溢流表孔布置在河床中部，共设6孔，每孔净宽9 m，堰顶高程1 240 m；溢流表孔两侧各布置2孔冲沙泄流底孔，断面尺寸4.0 m×4.8 m，进口底高程1 210.0 m。溢流表孔及泄洪底孔出口均采用挑流消能。大坝上下游坡比在高程1 240.0 m以下为1∶0.6，以上为竖直面。大坝主体为胶凝砂砾石，上下游防渗保护均采用常态混凝土防渗。各部位材料要求满足强度、抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲耐磨等要求。

3 胶凝砂砾石坝施工

3.1 施工导流

守口堡水库导流建筑物级别为5级，设计洪水按P＝10%标准设计，导流时段为全年，相应洪峰流量为366 m3/s。导流方式采用全断面汛期围堰法，修筑上下游围堰挡水，导流明渠及导流洞泄洪。

围堰选定土石围堰，上游围堰长224.3 m，最大堰高15.0 m，顶宽5 m，围堰堰体采用复合土工膜防渗，堰基为卵石混合土，采用高喷防渗；下游围堰长91.9 m，最大堰高4.0 m，堰顶宽3 m，迎水面采用编织袋土防护厚0.3 m，堰基不考虑防渗。

导流隧洞位于坝址右岸，为城门洞型，底宽7.0 m，高8.02 m，长381.6 m（其中洞身段长216.3 m），洞身段底坡1.40%。

采用胶凝砂砾石坝方案后，由于砂砾石料场位于大坝上游库区，考虑料场的防洪，将围堰向上游移约1 km，围堰与导流洞进口之间设导流明渠，渠长940 m（其中明渠段长846.4 m），底宽8 m，采用复合土工膜防渗，铅丝石笼防护，明渠段纵坡1.77%。

3.2 主体工程施工

3.2.1 坝基开挖工程施工

卵石混合土开挖分层进行，周边设置排水沟和集水井。选用2 m3挖掘机挖土，配合15 t自卸汽车出渣，并配置推土机集料。开挖料大部分运至上游取料区，剩余部分用作围堰的填筑料。卵石混合土回填采用推土机推运压实。

坝坡石方开挖采用深孔微差控制爆破、浅眼微差控制爆破、周边孔预裂爆破相结合的方法，自上而下、分层依次开挖，每层开挖高度一般控制在10～15 m，接近设计基岩面1.5 m时采用保护层一次性开挖。坝基风化岩开挖采用风钻钻孔爆破。石渣装运采用推土机集料，2 m3装载机装15 t自卸汽车运输，开挖料除部分用作坝体堆石混凝土堆石外，其余均运至坝下游弃渣场。

3.2.2 坝基处理工程施工

坝基固结灌浆采用自下而上的方法进行，固结灌浆在基础堆石混凝土浇筑完成，且强度达到设计强度的50%时即可进行。浅孔固结灌浆采用手风钻钻孔，深孔固结灌浆采用地质钻机150型钻孔，灌浆全部采用中压灌浆机。灌浆不分段，全孔灌浆一次完成。

帷幕灌浆在坝体廊道内进行，采用150型地质钻机钻孔，中压灌浆泵灌浆，分3序自上而下分段进行。

3.2.3 坝体工程施工

坝基堆石混凝土厚度仅1 m，在坝基清理干净后，采用8 t自卸汽车运输块石直接入仓，人工和装载机配合堆码；自密实混凝土采用JS750型强制式拌合机（站）拌制，混凝土泵入仓。在最终浇筑面上块石露头，混凝土面用高压风水枪冲毛，以保证与上层胶凝砂砾石的很好结合。

常态混凝土施工采用JS750型拌合机（站）拌制，15 t自卸汽车装1.6 m3混凝土吊罐，沿上坝道路运至浇筑现场，15 t汽车起重机吊运入仓，插入式振捣器振捣。

砂砾石料的开采一般采用2 m3反铲挖掘机，料场开挖深度较大时，分层开挖，每层开挖深度3～4 m。有地下水时，首先应开挖排水沟渠进行排水，在无法排除地下水时，应考虑砂砾料开挖出来后的水分消散，以保证砂砾料的含水量小于拌制用水量，砂砾石料的超径（大于150 mm）采用格筛剔除。15 t自卸汽车运输至拌合站堆料场。

胶凝砂砾石采用MY-BOX拌合站拌制，15 t自卸汽车运输直接上坝，120 kW推土机平料，铺料厚度每层25 cm，铺3层然后采用13 t碾碾压，一般碾压8遍，即无振碾压2遍，有振碾压6遍，边角部位用手扶式振动碾碾压，并采用富浆胶凝砂砾石。层间面铺设一层1∶3的水泥砂浆，层厚15 mm，通仓铺设处理。水泥砂浆采用混凝土搅拌机拌制，搅拌运输车运输，直接卸料至胶凝砂砾石浇筑面，然后用ZL50型轮胎装载机及人工摊铺。

为不影响胶凝砂砾石的连续施工，上下游防护混凝土施工采用预制混凝土模板，碾压2层胶凝砂砾石（1.5 m）浇筑防护混凝土。

上下游防护混凝土外侧预制混凝土模板高度为1.5 m，与内侧两层胶凝砂砾石摊铺厚度协调。预制混凝土模板的安装与胶凝砂砾石的填筑可同时进行，预制混凝土模板采用履带起重机吊运安装，凝胶砂砾石填筑的上下游斜面采用反铲挖掘机改装后安装的特殊振动板进行压实。浇筑完成后，凝砂砾石的填筑可从轴线向上下游进行，保证施工到上下游防护混凝土部位时防护混凝土有一定强度，确保施工连续进行。

4 结语

目前，胶结砂砾石坝在我国福建、贵州、四川等地相继进行了一些围堰工程试验性应用，但在永久工程中尚无应用。守口堡水库大坝采用胶结砂砾石坝是一个比较合理的适宜性坝型，对我国在永久性工程中的推广应用具有十分重要的意义。