保德县汾家沟骨干坝除险加固

张晓莉

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概况

汾家沟骨干淤地坝控制面积2.72km2，位于保德县桥头镇炭峪沟村东的主沟内，属黄河一级支流，是典型的黄土丘陵沟壑区。坝址处的地质条件上部为黄土，中部为黏土，底部为石灰岩，黄土覆盖厚度为70m。主沟道长2.25km，沟道比降76.6‰。沟壑密度3.78km/km2。建坝土、石料充足。

该坝建于2000年，坝高23.20m，总库容77.30万m3,拦泥库容56.5万m3,坝型为均质土碾压坝。目前该坝淤积面高8m，距坝顶高度15.20m,己拦蓄泥沙1.80万m3,淤成坝地0.84hm2。由于该坝位于村上游，一旦垮坝，将直接威胁下游炭峪沟村村民的生命财产安全。为了充分发挥该坝的区域优势，本次计划对该坝进行除险加固配套。

除险加固配套的主要任务是：坝体冲沟填筑及新修溢洪道工程。溢洪道设计为正槽开敞式宽顶堰型,布置在大坝左岸的开挖基础上。溢洪道全长82.11m，由引渠段、渐变段、宽顶堰、水平段、泄槽四部分组成。引渠段长20.3m，渐变段长5m，宽顶堰8m，水平段长27.50m，泄槽水平长20.22m，斜长21.31m，纵坡为1∶3。泄槽末端接石灰岩基础，出流后向下游河道自由渲泄。

2 工程条件

2.1 施工道路

本工程离村较近，交通运输较为方便，可满足施工要求，施工场地需要修一些临时施工道路，整修难度和距离相对较小，本着以减少交叉干扰和路线最短为原则并结合自然地面实际情况进行布置，从进场道路接至生活区、各作业面，清基后依自然地面填土500mm作路基，路面结构泥结碎石350mm厚，路面宽6m。道路两边同时设排水沟，保证路基不受地下水或雨水的浸泡。

临时道路的构造层次为：清基30cm→素土夯实填土60cm→手摆块石25cm→泥结碎石8cm→石屑面层2cm，下一层比上一层的每边宽出25cm，双面找坡2%。

临时道路的施工：放样清基范围在离路基3m外，路基的两侧挖出深1.0m边沟，素土夯实填土60cm形成路基，人工手摆块石25cm，碎石找平后，采用12t振动压路机以2km/h速度碾压3遍，铺撒碎石8cm，浇灌土水比1:1的均匀泥浆，表面干铺撒石屑面层2cm，碾压3遍，洒水再碾压2遍，养护后开放通行。

2.2 原材料

工程所需建筑材料：块石运距较远，价格比较高，粗砂可到铁匠铺黄河滩购买，运距为15～60km，其他建筑材料如水泥等可从保德水泥厂购买，运距为15～55km。

侧柏可从本县苗圃购买。

3 施工总体布置

根据招标文件中的工程量清单和技术条款，结合实地勘察，经过认真分析研究，该项目施工总布置制定如下。

根据本工程施工特点及施工条件，规划布置各工程内施工道路、料场，规划施工用水用电及临时工棚等设施，形成科学的生产管理体系。施工总体布置原则为：

1）科学合理安排施工场地和各种设施，满足各项目、各工序的衔接及施工便利。

2）各类设施全部布置在业主征用并供承包人使用的场地，尽量减少周围植被、树木的破坏。

3）临时卫生设施认真规划，污水、污物处理要符合相应的规定和要求。

4 施工方案和施工方法

1）清基。在填筑之前，必须对冲沟基础进行清理，清基平均深度为0.3m，凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树木、腐殖质等均要清除干净，不得留在坝内做回填土用。冲沟两侧边坡应挖成斜面，不能削成台阶形，更不允许有反坡，以保证其稳定性。

2）坝体冲沟填筑。冲沟的填筑必须要符合土坝的填筑作业工序，根据其实际施工现场情况分段施工，进行削坡，挖土，重新铺土，整平，进行压实等一系列作业，保证其施工作业合理有序。

土料压实应按设计铺土厚度进行，压实必须严格控制质量，只能在夯压实经检验合格后，才能进行下一步的工作。人工夯实最好是采用梅花套打法，压实边需要重叠1/3，压实后的干容重不能低于1.55t/m3。

3）溢洪道的放样。首先根据选定的溢洪道位置定出中心，在中心线上每隔10m打一中心桩(地形变化大的地方加桩)，把中心桩的高程测出。再根据溢洪道进口高程和溢洪道陡坡设计比降算出各中心桩的设计高程和应挖深度，有了应挖深度，基础宽度和开挖边坡(视土质而定)，就可定出边坡桩，把各边坡桩用白灰或绳子连接起来，即得溢洪道位置。

4）溢洪道的基础处理。为防止不均匀沉陷使溢洪道断裂，溢洪道基础应选在土坝两岸老土上或基岩上，严禁放在松软土基上，要尽量避免一部分放在土基上，另一部分放在基岩上。基础挖好后，应对其底部高程和比降进行校核，符合设计要求后，再砌筑溢洪道。

5）溢洪道的砌筑。（1）浆砌石工艺流程：测量放样→堤基压实整坡→（砌筑面处理）→块石选料→（铺设）→安放石料→（竖缝灌浆）→（捣实）→（养护）。注：带（）为浆砌块石所需工序。

（2）选料：砌体所选用的材料须质地坚厚，完整，抗风化，无污垢，无水锈，石材色泽均匀。

砌体分块石和料石砌体，其规格要求如下：

①块石砌体，要求上下两面平行且大致平整，无尖角，薄边，中部厚度应大于20cm。

②料石砌体，按其加工的平整程度分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石四种。

用于浆砌石坝体的粗料（包括条石和异型石）应棱角分明，各面平整，其长度应大于50cm，块高大于25cm，长厚比不大于3。台阶用的细料条石六面均需进行修面处理，表面的高差应小于5mm。护坡面层块石应进行挑选，尺寸大致相同，外露面进行修面处理，表面的高差小于1cm，砌筑前块石应经过试验，石料容重应大于24kN/m3，浸水后的抗压强度不小于40MPa。

（3）胶结材料：砌石的胶结材料主要是水泥砂浆和混凝土。

①水泥：采用R32.5级水泥，且具有出厂合格证。

②砂石料：级配合理，含泥量不得超过3%。

③胶结材料的配合比根据施工规范，必须满足高强度及施工和易性的要求，在施工时通过本单位试验室试验确定。

胶结材料的和易性，主要有坍落度、泌水性、离析及可砌性等相关的一些指标，以此工程中控制水泥砂浆的坍落度在4～6cm，混凝土的坍落度宜为3～5cm。水灰比确定后，施工中不应随意变动。

拌制胶结材料必须严格遵照《混凝土级配校正通知单》，严禁擅自更改。在此采用搅拌机进行拌和，拌和时间通过试验参数确定，最少应该控制在2min以上。当施工停电时，即时启用现场发电机供电。在低温下，水泥砂浆拌和时间宜适当延长，拌和物料温度应不低于5℃。

④胶结材料应随拌随用，如因停歇过久，造成初凝应作废料处理，严禁再加水使用。

⑤在施工中必须要做好胶结材料的相关抗压强度试验，对于同一标号胶结材料试件的数量，根据施工规范确定，至少每200m3砌体取成型试件，混凝土一组为3个（15cm×15cm×15cm），细骨料混凝土（一级配）宜采用（10cm×10cm×10cm）试模，砂浆一组为6个（7.07cm×7.07cm×7.07cm）。制模情况及试验结果应整理于《混凝土制模试验记录》。

⑥砂浆（混凝土）砌石工程应作每个工作班（日）的《混凝土（砂浆）施工日记》。

（4）砌筑要求和保证措施。

①总原则：

A、砌筑工程必须在基础验收和结合面处理检验合格后方可施工。

基岩面在砌或浇筑前，应先进行清理，将基岩表面的泥垢、油污等用高压水泵清洗干净，并排除积水。

清理后的岩基在砌筑或浇混凝土前应保持湿润和洁净。

B、砌筑前，应先放样立标，然后采用拉线砌筑。放样点的允许误差：根据工程规范所确定此轴线的允许误差不大于+10mm；平面轮廓的允许误差不大于+20mm；高程的允许误差不大于+10mm。

C、石料进入砌筑前，要保证其干净，完整，并对其进行冲水，使其保持湿润。

D、砌筑为分层砌筑，采用铺浆法砌筑，自基础面开始，每一砌筑层摆石时均应座浆3～5cm，铺浆应均匀，随铺浆随砌筑。砌块必须砌筑稳定，采用尺寸形状合适的石块进行砌筑，以保证砌体完成后的稳定性。

E、砌筑应从下往上逐层使用错缝砌筑，同层，上下层都应避免有通缝，以保证其强度及稳定性。可每隔一定距离，立置丁石。按石料规格及上下错缝要求砌成阶梯形，相邻段的砌筑高差和每日砌筑高度，不宜超过1.2m。

F、严禁石块大面无浆直接贴靠。座浆及竖缝砂浆或混凝土填塞饱满密实。竖缝填塞砂浆后均应插捣，不得无浆直贴靠，混凝土应用振捣器逐缝振捣。当竖缝宽度在5cm以上时，可填浆后塞片石。严禁先堆砌石块再用砂浆灌缝。

G、砌体表面的面石，其外露面要求颜色一致，块石砌筑，应选择平整且经过修整后的大块石用作面石，上下两层石块应骑缝，内外石块应交错搭接。每层应依次砌角石、面石，然后砌腹石，砌筑一般应同步砌筑。砌体的外露面应进行人工修凿加工，其高差小于0.5cm，砌面石时不得在面石底面垫塞片石。

H、沉陷缝（伸缩缝）面应平整垂直，并以同标号砂浆抹平，再按设计要求夹塞沥青砂板伸缩缝。背水坡面也应基本平整，无明显凹凸，并以同标号砂浆或混凝土平缝。

I、砌体外露面宜用1：2水泥砂浆勾平缝，砂浆宜用中细砂拌制。勾缝前必须清缝，将砌体缝剔清、刷洗干净并用水湿润再进行勾缝。砂浆应嵌入缝内约2cm，且分次向缝内填塞密实。勾缝要求紧密、同宽，混凝土结牢固，连接平顺，工序一次完成，确保勾缝质量，严禁勾假缝。

J、砌体砌筑完毕后18 h之内及时养护（高温天气适当提前），保持外露面的湿润。养护时间：水泥砂浆砌体一般为14d；混凝土砌体一般为21d。

②砂浆砌石体砌筑要求：

A砂浆砌石体砌筑，应先铺砂浆后砌筑，保证砌筑后砌体平整、稳定、密实、错缝。

B料石砌筑，采用一丁一顺或一丁多顺排列，后者丁石不应少于砌筑总量的1/5。砌缝应横平竖直，同一层砌体应内外搭接，错缝砌筑，上下层竖缝错开距离不小于10cm，丁石的上方不应有竖横。

C块石砌筑，应看样选料，修整边角，保证竖缝宽度符合要求。

③m7.5浆砌块石护坡施工方法和要求：

A护坡砌筑前必须按设计要求，先拉线整好坡。用挖掘机整坡辅以人工修坡，内空必须保证30cm以上，经监理验收合格后才允许进入下一道工序的施工，否则不能进行砌筑。

B护坡砌筑分块进行（按伸缩缝分块）。按设计要求测量放好坡度线，拉线砌筑。先砌第一层三角石，再由低向高逐步铺砌。砌体必须错缝，严禁出现通缝、叠砌和浮塞。

C砌体外露面应平整美观，外露面上的砌缝应预贸3～4cm深的空隙，以备勾缝处理，确保勾缝质量；水平缝宽应不大于2.5cm，竖缝宽度应在4.0cm左右，留作灌浆用，保证护坡砌筑的整体性和牢固度。

D护坡块石厚度必须保证30cm，薄边最小厚度也不得小于20cm。

E水泥砂浆勾缝前必须清缝，认真剔除缝内杂物，用水将缝槽刷洗干净，无残留灰渣和积水，并保持缝槽内的湿润。

F勾缝砂浆应分次序向缝隙填塞密实，工序一次完成。要求紧密，混凝土贴牢固，无开裂脱落现象，确保勾缝质量，严禁勾假缝。勾缝完毕应及时清理砂浆残渣，保证护坡面的整洁和美观。

G护坡砌筑和勾缝完毕均应及时养护，保持14d湿润。

6）土方回填

溢洪道砌筑完毕接口和包砌砂浆达到标号后，即可开始回填土。

（1）工程开工前必须做好应有的回填土的击实试验。

（2）土方回填的质量好坏直接影响工程质量，回填土方时必须达到设计及施工规范要求，经密实度试验合格后，方可分层回填，不达到质量要求不准回填。

（3）为了保证回填土的质量，积水应先排干，不得在水中回填土，当日回填当日夯实，沟槽回填必须保证构筑物的安全，不挤压、不被破坏。

（4）回填土方时注意事项：

①沟槽两侧要同步回填，两侧的落差不宜大于30cm。

②构筑物、井室、管顶以上50cm范围内回填土的夯实，宜用人工夯实的蛙式打夯机夯实，确保回填土的密实。

③两个回填土段的搭接不得开陡坡，应分成台阶形，留台阶的宽度不小于填层高度的2倍，并且严禁回填烂泥、杂物以及腐殖土。

④回填土方的木夯不宜大于20cm，蛙式打夯机不宜大于25cm，压路机不宜大于30cm。

填土前需将一切杂物、石渣等清除干净，洒水润湿。回填土要干湿合适，每层铺土以15cm为宜，夯打密实，以保证岸坡和侧墙密切结合，不易漏水。夯打时注意不要振动侧墙，在其两侧填土时禁用重夯，可用单人夯或双人夯夯实。

5 施工总结

在近年中，除险加固工程对于大坝等起着非常重要的作用，在实施中要本着科学而严格的工程建设管理，严格按照施工程序组织施工，保证施工的顺利实施，获得良好的社会效益，经济效益和生态效益。