柴河水库坝体上游水下抛石施工

程艳娜

（辽宁西北供水有限责任公司清河分公司 铁岭市 112300）

1 概 述

柴河水库位于辽宁省铁岭市境内，是一座以防洪、灌溉、工业和城市供水为主，兼顾发电、养鱼综合利用的大型水利枢纽工程。水库为大（Ⅱ）型水库，水库原设计按100年一遇洪水设计，可能最大洪水校核。水库总库容6.36亿m3，防洪库容1.34亿m3，兴利库容3.357亿m3。柴河水库下游有铁岭市、沈阳市、鞍山市、盘锦市、长大铁路、沈哈高速公路，八三泵站，影响人口20余万人，耕地1.47万hm2（22万亩）。由于柴河水库一直处于病险状态运行，2005年水利部大坝安全管理中心核准确定柴河水库为三类坝，2007年开始进行加固施工。其中大坝上游抛石加固为主要施工项目。

柴河水库坝体上游水下抛石施工，于2008年5月25日开工，7月15日完工。主要包括临时码头水下抛石、主坝上游坝坡加固水下抛石。临时码头水下抛石方量为1.1万m3，主坝上游坝坡加固水下抛石方量为7.31万m3。

2 水下抛石施工方法

水下抛石施工程序为：划分小区、准确定位、掌握落距、合理挂档、定量抛投、多次抛匀，水下抛石施工工艺流程见图1。

图1 水下抛石施工工艺流程图

2.1 抛前水下地形测量

在施工前，由测量人员按设计抛石加固施工范围，用水下测量工具结合全站仪等测量仪器，进行抛前水下地形测量。测量后将测量结果上报监理工程师审批。

2.2 施工小区（网格）划分

水下抛石施工的关键是合理划分施工小区（网格），根据多年从事水下抛石施工的经验，结合实际抛石施工中装石船的具体情况，将施工小区划分为6m×6m的标准网格，根据设计图纸中每个抛区的厚度以及抛前水下地形测量成果，计算出每个网格应抛石数量。

为准确掌握抛石范围内各具体部位的实际情况，以便指导施工控制，因此需要进行施工控制水上测量。

测量设纵向控制线两条：其中以坝坡95m高程马道为起点，平行坝轴线方向按2m间距定出一条控制线；在水面内距坝坡95m高程马道水平距离54m处平行坝轴线方向，以右坝端、输水洞启闭塔为固定点，用钢索连接定出另一条施工控制线。在两条纵向控制线之间用尼龙绳连接为横向控制线，同时用浮球、红绸绳作桩号和尺寸标记。水上测量采用手划橡皮船和平底铅锤的测绳，岸坡设置水准仪，按照纵向桩号和横向水平距离，形成方格网图，计算出每格抛填量，定出每格的抛填深度，并绘制成坝坡断面图、实测柱状图，同时计算出总抛石量。

2.3 定位平台定位

本工程新投入一座重20t的钢结构定位平台，单节尺寸为6m×1.5m×0.75m（长×宽×高），共14节，总长为42m，吃水深度为（0.3～0.5）m，用于抛石船准确定位，保证抛投位置准确，抛石平台布置如图2所示。

图2 钢结构抛石平台布置图

以施工控制测量的水边坝坡95m高程顺坝轴线方向排出的2m桩号和水面54m处钢索为两条纵向控制线，以3m宽、42m长的定位平台垂直坝坡摆放，并用4道钢索与坝坡固定作为横向控制线。

2.4 石料船的石质检查、计量和抛石施工

抛石船只的选用：采用15t的驳船，船仓改装成3个相互独立的船底自卸料仓，每仓由两个手动葫芦用手摇控制料仓卸料。

2.4.1 石料石质的控制和数量的确定

（1）石质的控制。水下抛石要把好石料质量关，块石供应先经试验，确定其符合设计及规范要求，经监理确认合格后，方可选用。杜绝风化石、水解、碎石等不合格的石料。

（2）数量的确定。石料船到达工地指定地点后，根据船体吃水深度经现场实验标记出不同装载量的船体吃水线，依据抛石量控制装载量。

2.4.2 抛石施工

首先在坝脚前抛一层直径大于50cm的大块石进行挤淤，挤淤方向——由坝脚向库内方向挤推。定位平台定位结束后，抛石船顺向与抛石平台靠近并固定，由坝脚向坝轴线方向进行抛填施工。

抛填石料运至坝东坡脚临时码头处装船，采用纵横双向移位叠加抛石方法。抛石船按照现场抛填部位靠紧抛石平台，船体横向、纵向完全固定后再采用人工手摇葫芦自动卸料抛填。利用坝坡95m高程顺坝轴线方向排出的2m桩号移动抛石平台，可进行纵向移位叠加抛投；沿着平台上标记的轴距，前后错位可进行横向移位抛投。抛石船每抛一船后对该部位进行再次测量，指导下船抛填量和具体位置。同时结合另一小船进行人工抛石，以解决缺料较少部位及岸边大船不能到位的部位抛石。

2.5 竣工水下地形测量

水下抛石工程结束后，对抛投区域及相邻的部分水域联合进行水下地形测量，并绘制比例为1∶2000的水下地形图，将抛前抛后的水下地形图进行对比，确定抛投成果。

定点测量原坝坡抛石面增厚控制在70%～130%，如增厚小于70%，则须补抛块石，如大于130%，则须安排潜水员进行水下埋坡工作。

2.6 施工技术要求

2.6.1 抛投作业

（1）施工开始时，按图纸要求达到的断面尺寸，首先在坝脚前抛一层直径大于50cm的大块石进行挤淤，挤淤方向——由坝脚向库内方向挤推。

（2）抛石顺序由坝脚向坝轴线方向一次性按排进行，每一排石料必须由坝体一端始抛到坝体另一端止，在第一排石料抛完后，经测量检验合格，再抛第二排，依此类推，连续进行。不得将坝体分成几个施工段进行局部超高抛填。

（3）施工预留沉陷量：填料深度超过3.0m的部位预留沉陷量为0.4m，其余部位最小为0.2m，抛石表面平顺过渡，不得出现陡坎。

（4）施工时靠近坝坡部位时，由于水位原因，局部地方船只无法抛投时，必须采用岸上人工抬抛，以保证护坡的质量。

2.6.2 安全作业

为了保证坝体安全，不得在坝体上和坝体两端进行危及坝体安全的施工作业。例如：不得在坝体上由坝顶向坝脚方向滚石作业；不得在坝体两端进行危及坝体安全的采石放炮。总之，不能因加固除险施工再造成新的人为险情。

2.6.3 抛石试验

在进行正式抛石前，先进行抛石试验，通过试验以得到落距与水深、块径之间的关系。根据水位及时调整定位平台位置，勤测水位、水深等参数，计算调整好抛石落距。

2.6.4 结果分析

一个单元抛投结束后，分析抛投结果，以便及时调整分条网格抛投计划和水上作业定位位置。

2.7 质量保证措施

2.7.1 材料质量控制

抛石施工的施工材料比较单一，主要为块石，块石质量要求见附表。

附表 抛石石质要求

2.7.2 抛石过程控制

（1）每天做好详细的施工记录，包括水文、气象、块石冲距、定位平台定位、移位、施工桩号、抛石船舶号及载石量，当天船只数，过磅船吨位及数量，抛石船抛石档位图及总抛石量等原始施工记录。

（2）抛石施工进度必须严格按照设计进度要求分段、分区实际控制，未经监理工程师批准不得提前结束抛填或改变区域抛填，一个单元抛填结束后，须经监理工程师验收合格同意后方可移动定位平台进行下一个单元施工。

（3）每抛石、铺石10000m3，取一组试样，并注明其投放在坝体的位置，作出一条颗粒大小分配曲线。以便采取适当措施，调整石料级配使其与设计相吻合。必要时，经与有关部门磋商，可临时增加试验组数。

（4）钢结构定位平台固定牢固，且用经纬仪准确定位，保证抛石位置准确。

（5）大风天气定位平台不稳定时停止施工。

（6）开始抛投前准确测量水下地形，并划分抛投区域，计算每个区域的抛填量，抛填时准确计量已抛石料量，保证不多抛也不少抛。

3 结 语

柴河水库除险加固工程坝体上游抛石施工于2008年顺利完成，从施工后的竣工测量结果来看，完全满足设计要求。同时经过近几年的运行，证明坝体上游水下抛石施工对于柴河水库上游坝坡加固是有效的，而且使柴河水库蓄水水位自建成后首次达到设计高水位，增加了水库的社会效益和经济效益。水下抛石加固施工方法，可以在不影响水库正常运行的条件下进行施工，较其他加固方法避免了因施工而需放空库容带来的经济损失，可为类似工程施工提供借鉴和参考。

[1]DL/T5129-2001.碾压式土石坝施工规范[S].

[2]DL/T5173-2003.水电水利工程施工测量规范[S].