浅析沙沟骨干坝施工方案及工程投资

郭蓉蓉

（榆林市榆阳区水产工作站 陕西 榆林 719000）

1 概况

沙沟骨干坝位于榆林市榆阳区南部魏家楼镇孔家焉村，所在沟道属无定河三级支流，坝控流域面积9.69km2，属黄土丘陵沟壑区。地形支离破碎，梁峁相间，基岩裸露，沟壑纵横。该流域属北温带干旱半干旱大陆性季风气候，最大年降水量为697.4mm（1964年），最小降水量为165.3mm（1965年），流域多年平均汛期降水量397.8mm，年蒸发量2088mm。受地理及气候影响，该区域水土流失十分严重，多年平均侵蚀模数为1.3万t/km2，平均年输沙量为 9.331 万 t。

沙沟骨干坝是榆林市榆阳区蚂蚁河上游刘家畔沟的一座控制性工程，控制流域主沟道长4.03km，泥面加高坝体10.5m，总库容66.5万m3，设计洪水标准取30年，校核洪水标准取300年。工程所在流域涉及孔家焉1个行政村，共有人口878人，粮食总产量39.6万kg，粮食亩产值75公斤/亩。

2 存在问题

（1）设计缺陷使得沙沟骨干坝频繁出险。

始建于1978年的沙沟骨干坝，受当时建设条件和建设思想束缚，该工程没有经过任何设计及论证，建成时只有坝体工程，没有任何泄水建筑物，致使该工程多次失事（由于没有资金，最后一次在原坝址上游300m处泥面加高坝体7.0m，还是没有任何排洪设施）。当地群众自发性多次加固，但解决不了根本性问题，特别是2012年7月28日出现的溢洪渗露险情，虽然经政府组织武警官兵、周边乡镇干部及广大群众几百人，并动用大型机械进行紧急抢险，奋战了20多个小时才暂时保住了该坝，所以急需对坝体设计进行变更，增设溢洪道建设，建设时要确保坝体不受影响。

（2）工期较紧。

沙沟骨干坝原坝高22.0m，已淤坝地1.58hm2，是该流域防洪拦泥的关键性工程。根据除险加固设计，沙沟骨干坝除险加固工程主要为加固大坝和增设溢洪道，工程要在汛前全面完工。由于陕北进入冬季气温寒冷，无法进行施工，造成施工期相对较短，较为紧张。

（3）无施工道路。

当地乡村公路可通至村，但通往沙沟骨干坝的道路却只有3m，无法满足除险加固施工，需进行拓宽。

（4）建设资金一直困扰着沙沟骨干坝的除险加固。

沙沟骨干坝隶属孔家焉村，属于民办工程，受益者也只是孔家焉村，因此，虽然该工程很早就出现险情，但却一直苦于无处筹集资金，无法进行除险加固。而且，随着时间的推移，坝体病情加重，除险加固资金更加巨大。特别是本世纪以来，当地青壮劳力大多外出务工，留在村里的大多为老弱病残者，村里更是无力组织进行建设。

3 施工条件分析

3.1 交通、水电条件

沙沟骨干坝位于榆阳区双城乡孔家焉村，在工程施工前，应先修施工道路，对通往坝址施工道路拓宽1.0km，以满足施工机械和运料车辆的通行。施工电力供给十分方便，水电以及气候等因素均能够满足工程建设的需要。

3.2 建筑材料来源

根据实地勘测，选择左右岸坝肩以上的土料为碾压筑坝土料，土质为粉质壤土，储量丰富，其粘粒含量为11.1.%，塑性指数为13，渗透系数为0.9×10-5cm/s，有机质含量＜5.5%，水溶盐含量＜5.4%，天然干容重为1.5t/m3，土粒比重为2.75，含水量为17%，完全满足碾压筑坝施工的要求，所以工程所需的筑坝土料可从坝址左右岸取土，石料可在本村双城沟开采，砂子从靖边杨桥畔购买，水泥、钢筋、柴油从县城购置，施工机械选用74kW推土机。

3.3 施工方法及进度计划

结合工程实际，现状坝内水面以下采用水中填土筑坝，以上部分施工方法采用机械碾压法筑坝。根据工程施工和度汛要求，本工程总工期为5个月，即2013年10月份开工建设。为了确保在2014年6月底全部完成施工任务，在坝体除险加固和溢洪道建设中，采取交叉施工作业，平行施工，坝体填筑与溢洪道基础开挖同时进行，以节约时间。同时，上足设备和人员，以保证施工进度。

4 施工方案

4.1 沙沟骨干坝施工方法与流程

沙沟骨干坝施工流程：开工申请→开工审批→清理、削坡，处理检查→结合槽开挖→取土物爆破松土地→推土机填压推平→含水量检测→合格推土机或压路机碾压→不合格，翻扮晾晒或洒水。

坝基清理采用人工配合74kW推土机进行，清基范围一般应比坝脚线加宽0.5m，凡在清基范围内的地面表土、乱石、草皮、树根等都要清除干净，对洞穴、墓穴等隐患，都应进行挖除，并分层夯实回填，清基厚度应满足设计要求。坝体与两岸结合处，岸坡要开挖成平顺的正坡，削坡坡比不小于1∶1.5。为防止坝体与坝基结合处形成集中渗流，保证坝体与基础紧密结合，坝轴线处开挖结合槽一道，结合槽要按设计尺寸开挖，遇有洞穴时必须清理并回填夯实。坝体填筑的土料要均质，不含腐殖土、石块、大土块、冻土块或草根、树枝等其他杂质。土料取用坚持高土高运、低土低运的原则；铺土应平行于坝轴线方向延伸，厚度均匀，每层铺土厚不得超过0.25m，宽度应一次铺够，避免接缝。每次铺土前要将上次已压实的土料洒水湿润，并钩皮刨毛，以利于上下层结合。冬季如不能连续施工时，第二次填筑前应将停工前的冻层挖开运走，或在坝面上铺一层松土；雨季施工时，应将因雨形成的橡皮土挖除。在铺土压实过程中要根据土料性质，确定铺土厚度与夯碾次数，其压实度不小于92%，用履带拖拉机碾压，采取“进退错距法”，两次错车碾迹应重叠10cm～15cm，沿坝轴方向进行，用1档～2档速度碾压。坝体在施工期间会发生沉陷，因此，坝高应预留一定的沉陷值，取坝高的3%作为沉陷值。

4.2 溢洪道施工方案

根据坝址处的地质条件，右岸坡为坚硬老黄土层，同时岸坡较缓，基础开挖方量不大，所以溢洪道布置在右岸。溢洪道由进口八字段、控制段、陡坡段、出口段组成。由于当地石料强度不能满足砌石要求，所以溢洪道结构采用现浇钢筋混凝土结构，溢洪道进口底高程989.50m，进口八字墙段长10.0m，溢流段长 18.0m，陡坡长 93.3m，坡比1∶3.0，出口高程为964.00m。溢洪道施工包括基础开挖，基础浆砌石砌筑，模板安装支承，现浇混凝土。其工艺流程为：施工准备（开凿基础、清除残渣、冲洗）→支模→砼拌和→摊铺→振捣→清表→养护。

溢洪道砌石工程所用的块石应坚实新鲜，无风化剥落层或裂纹，表面无污垢、水锈等杂质，用于表面的石材，应色泽均匀。石料应呈块状，中部厚度不应小于20cm。规格小于要求的毛石，可以用于塞缝，但其用量不得超过该处砌体总量的10%。砂浆采用的砂要求级配良好，粒径在0.15mm～5mm左右，细度模数为2.5～3.0，其最大粒径不大于5mm。每立方米砂浆的材料参考用量为：水泥 327kg，砂 1.08m3，水 291kg。

溢洪道主体工程浇筑时必须振捣密实，无麻面、蜂窝及露筋现象。钢筋加工主要采用人工配合小型钢筋机械完成。全部采用搭接，在同一断面上，接头断面积不超过钢筋总数的50%。钢筋绑扎好后开始安装模板，先按设计图纸放在设计位置，而后用钢筋进行加固，以保证在混凝土浇筑过程中不会产生跑模和移位，待混凝土浇筑完成达到一定强度后，人工采用专用工具拆模。混凝土在浇筑时采用机动翻斗车运料到现场后，人工铲料入仓，1.1kW振捣器振捣，初凝前人工压面提浆。

4.3 施工导流及度汛方案

本工程坝内有蓄水，开工于当年10月，溢洪道在次年4月开工，在汛期到来前必须完工，并开始运行，所以不考虑施工导流工作。虽然该工程是在非汛期施工，但工程开工前也必须制定详细的度汛方案，由县水务局、双城乡、孔家焉村委会组成沙沟骨干坝防汛机构，成立防汛抢险队，人员不少于50人，储备防汛抢险物资：麻袋500条，柴草5t～10t，架子车20辆，全部存放工地附近，施工中一旦有险情，即刻发出抢险信号（擂鼓），进入抢险状态。

5 工程量及投资

5.1 工程量计算

5.1.1 坝体工程量计算

坝体碾压土方量按横断面法计算，根据坝址沟道纵断面及坝体横断面图，平均按2m分层，将其每层面积算出，然后将每两层土体加权平均后再累加即可。清基按面积计算，其他项目按“面积×厚度（长度）”进行计算。

表1 土坝其他工程量计算

表2 沙沟骨干坝溢洪道工程量表

5.1.2 溢洪道工程量计算

溢洪道工程砌石及混凝土工程量按几何体积计算，挖填方工程量按断面面积×长度分段计算，钢筋用量按设计规格、长度、数量累计后加入损耗计算。

5.2 投资概算

沙沟骨干坝工程概算由工程措施费、林草措施费、独立费用和基本预备费组成。经计算，工程概算需总投资191.76万元，其中工程措施费168.9万元，林草措施费0.65万元，独立费用16.62万元，预备费5.59万元，工程投资采取中央、省、市、县四方共同投资完成。

6 结语

因为先天设计不足，使得沙沟骨干沟频频出现病险，根据沙沟骨干坝的除险加固方案，科学制定施工方案，以确保工程建设科学进行。沙沟骨干坝工程防洪能力为300年一遇洪水标准，在运行期间，削洪调沙，有效地防止沟道下切、沟岸扩张，抬高侵蚀基面，稳定沟坡，减轻水土流失，可拦截泥沙13.9万m3，保护坝地 8.6hm2，为合理利用水资源和促进当地社会经济发展创造有利条件。陕西水利