夏布里克水库除险加固工程大坝施工设计

2014-04-06黄娅婷

水利规划与设计 2014年6期

关键词：坝面土料土工膜

黄娅婷

夏布里克水库除险加固工程大坝施工设计

黄娅婷

(巴州水利水电勘测设计院新疆库尔勒 841000)

本文以新疆夏布里克水库为例，叙述了水库大坝坝体施工设计、护坡施工设计与坝顶施工设计，希望能够为类似水库的除险加固工程设计起到参考作用。

夏布里克水库均质土坝除险加固设计

1 工程概况

夏布里克水库是新疆尉犁县墩阔坦乡的一座引水注入式平原水库，主要从塔里木河下游支流—乌斯满河引水，水库建于1976年，总库容350万m3，主要为墩阔坦乡5万亩耕地进行补充灌溉用水。该水库属Ⅳ等小(1)型平原水库，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。

2 大坝坝体填筑

夏布里克水库大坝采用挖掘机及铲车将原坝体表面按设计坡度挖除，挖除的废料可运至坝后低洼地回填压实。坝坡削坡后，采用斜坡碾进行碾压。坝顶揭除后，应加强表层养护工作，防止暴晒、雨淋。随着新填筑体的上升，逐层对原坝体进行刨毛洒水，改善与新填土体的结合条件。

土方填筑在开挖和基础准备完成后进行，填筑从最低处开始，分层铺料、夯实。土石方填筑施工的总原则是：为了水库正常运行，确保坝体安全，施工中必须遵守分段施工、先填后削原则，即坝体削坡分段实施，在前一段削坡段未培厚前，不能进行下一段的削坡。坝前护坡施工过程中，必须坝体填方完成后进行，护坡削一段护砌一段，无力护砌就不要削坡。

坝体土方填筑前应首先人工清除坝前坡虚土、杂草、草根等，然后对表层碾压，并挖试坑取样，干容重试验合格后进行坝体填筑。坝体填筑前应做碾压试验确定碾压参数，填方应用机械施工，挖掘机挖装土，8t自卸汽车运至工作面，铲车推平，人工辅助修整到试验层厚，厚度应均匀，碾压方向平行坝轴线方向进行，碾迹搭压宽度不小于0.3～0.5m。

(1)上坝土料设计指标：

土料：压实度≥96%、土块粒径≤5cm，水溶盐含量≤3%，有机物含量≤2%。

(2)土料施工

土料坝面施工基本作业包括卸料，平料，压实及质量检查，辅助作业包括洒水刨毛、清理坝面、接缝处理等。

1)土料铺填：为防止已压实合格土料不产生剪切破坏，应采用铲车配合自御汽车进占法铺料，铺料厚度在30cm以内，厚度应均匀，严禁后退法卸料。与岸坡结合处2.0m范围用人工夯或蛙式打夯机分层夯实每层厚度不大于15cm。

2)土料压实：采用140型推土机拖13.5t凸块振动碾进退错距法压实，碾压遍数6～8遍，碾压方向平行坝轴线方向进行，碾迹搭压宽度不小于0.3～0.5m，碾压速度1～2档车速。

3)层间施工：进行下一层施工时，需对上一层进行刨毛，并清除残留硬块，上料前需对毛面进行撒水处理。

4)接合部位的施工：

①铺筑第一层土料前应将表层含水量调节至施工含水量上限用振动碾压实，第一层土用轻型机具压实，铺土厚度应减薄到20cm以内。

②为确保土料设计断面，应将土料断面上、下游两侧分别加宽30cm。

③土料与混凝土刚性建筑物接合处理：填筑前，必须先人工清除混凝土表面的粉沫、乳皮，并用浓泥浆涂刷混凝土表面，边涂刷边填土，再用木榔头人工夯实接合部位，其填筑土料粘粒含量应大于30%(建筑物周边厚度不小于0.5m)，边涂刷边填土边夯实。

④土料横向接缝的接合坡度不应陡于1:3，接缝应逐层削至合格层，施工时需将结合面刨毛洒水后施工。

(3)坝体填筑质量检查

在坝面作业中，应对铺土厚度、含水量、压实后的干容重等进行检查，对坝壳砂砾料还应检查相对紧密度。土料采用环刀法测定干容重，对砂砾料用灌砂法测定干容重。

边角及结合部位的夯实部分每层取样2～3次，碾压部位每150m3取样一次，检测项目：干密度、含水量，并做结合层描述。

砂砾料每300m3检查一次，且每层至少一次，检测项目：干密度、颗粒级配、含泥量，并用相对密度校核。

土料取样：同一试坑应在该层底部和上部各取一个试样。

坝壳砂砾料试坑直径50～60cm，试坑深度不小于40cm，应挖至下层10cm。

(4)特殊条件下的施工控制

1)雨季土坝压实施工控制：在降雨时坝上应停止土料填筑。雨前采用振动平碾压实封闭坝面以利排水，为便于排走雨水坝面应略向上游倾斜。为使雨后尽快上土，可将心墙坝段用雨布履盖，雨后去盖稍加晾晒即可复工。

2)因某些原因停工较长时间的工作面施工

应清除表面干土至含水适宜土层，对土层进行刨毛撒水碾压，并取样检查，合格后再按正常施工工序施工。

3 大坝护坡施工

坝前护坡施工包括土工膜施工、防冻层施工、坝面防浪护坡施工。

3.1复合土工膜的施工

(1)土工膜不允许有针眼、疵点和厚薄不均匀；不允许使用有裂口、孔洞、裂纹或退化变质等问题的材料。

(2)运输及储运

1)土工膜以卷材包装，必须贴有标签，标明该膜的制造厂名称、制造号(或组装号)、类型、厚度、尺寸及重量。并应附有专门的装卸和使用说明书。

2)土工合成材料运输过程中和运抵工地后应妥为保存，避免日晒，防止粘结成块，并应将其储存在不受损害和方便使用的地方，尽量减少装卸次数。

(3)拼接

1)土工膜的拼接方式及搭接长度应满足土工膜拼接的拼接要求，土工膜的拼接可采用粘接或热熔焊接。

2)土工膜的接头施工前应先作工艺试验。进行粘接剂比较、粘接后的抗拉强度、延伸率以及施工工艺等试验；若热熔焊接采用方式，则应进行焊接设备、焊接温度、焊接速度以及施工工艺等试验。

(4)铺设

1)土工膜铺设前，应通过基础锚固槽开挖的验收、完成坝坡防滑槽的开挖及坝坡坡面的清理工作。基础锚固槽的断面开挖尺寸，应符合施工图纸要求。

2)铺设面上应清除一切树根、杂草和尖石，保证铺设砂砾石垫层面平整，不允许出现凸出及凹陷的部位。不得直接在土工膜上卸放混凝土护坡块体，严禁一切可能引起土工合成材料损坏的施工作业。

3)为防止大风吹损，在铺设期间所有的土工合成材料均应用沙袋或软性重物压住，直至保护层施工完为止。

3.2砂砾石防冻层施工

(1)土工合成材料完成拼接和铺设后，应及时回填覆盖，当回填的覆盖层层厚大于30cm时，才能允许采用轻型碾压实，不得使用重型或振动碾压实。

(2)砂砾石垫层回填时土石块的最大落高不得大于30cm。应采取有效措施防止大石块在坡面上滚滑，以及防止机械搬运损伤已铺设完成的土工膜，同时砂砾石的施工，应从坝体底部开始，防止砂砾料大小颗粒分离。

3.3坝面砼板施工

前后坝坡加高培厚后即可进行坝面混凝土板的施工，混凝土护坡所用混凝土由拌合站拌制，按《水工混凝土施工技术规范》的要求进行拌制；8t自卸汽车运至坝顶，经缓降筒送至施工点，以防混凝土离析。混凝土搅拌设备采用移动式0.4m3CJG400拌和机，混凝土骨料由自卸汽车自料厂运输至拌和站，自卸汽车将拌好的成品混凝土运至施工用料点。

护坡采用C20F200现浇混凝土板，混凝土板规格为3.0×3.0×0.15m，分缝宽度20mm，分缝内部采用高压闭孔板嵌缝。为便于护坡底下的水体排出，在死水位以下1.0m至正常蓄水位之间的面板上水平设置φ100 PVC排水管。PVC管伸入砂砾石防冻垫层0.3m，管壁凿孔，开孔率不小于20%，并外包无纺布。混凝土面板每块板上的排水孔由下而上逐渐减少，由最下面一排每块板上4个排水孔至正常蓄水位每块板2个排水孔。混凝土板下设0.6m厚的砂砾石防冻垫层，垫层下铺设复合土工膜防渗。

浇筑坝面混凝土板时宜采用跳仓法，混凝土塌落度应根据试验确定，不宜过大，以防止砼在斜面上滑动。人工平仓后，采用4kw振动板振捣密实。面板混凝土施工中应注意事项：

(1)混凝土要满足施工工艺要求，控制好水灰比、坍落度，运输过程中避免发生分离、漏浆、严重泌水，尽量减少周转次数。

(2)面板浇筑应一次到顶，不留施工冷缝。由于面板厚度只有15cm，因此一定要控制好垫层坡面的平整性，应对垫层坡面布置3×3m网格平整度测量，其偏差不得超过面板设计线2cm。

(3)模板采用木模板或组合钢模板，其分块长度应便于在斜坡上安装和拆卸。面板选用4.0kw的平板振动器振捣，特别注意靠近模板处的砼也应振捣密实。

(4)脱模后的砼应及时修整和保护。混凝土初凝后，应及时铺盖草袋等隔热、保温用品，并及时洒水养护，宜连续养护至水库蓄水为止。

4 坝顶工程施工

坝顶包括防浪墙、路沿石和泥结石路面。放浪墙采用防浪墙墙高1.0m，厚20cm，呈L型，墙体埋深0.9m。防浪墙混凝土强度等级及抗冻等级为C25F200，每6.0m长留一条伸缩缝，缝宽2cm，采用高压闭孔板填缝。路肩石采用C20F200预制混凝土块，尺寸按照设计要求；基础夯实后，人工砌制，伸缩缝宽2.0cm，采用1:2水泥砂浆勾缝。

整平坝顶及上坝道路整修路面，达到设计高程；自卸汽车卸料，人工铺料后进行碾压，压路机压实后方可通车。