河口水库除险加固施工方案探析

侯 婷

（榆林市榆阳区鱼种场 陕西 榆林 719000）

1 工程概况

河口水库位于无定河一级支流榆溪河上游支流的白河上游，水库枢纽工程由大坝、放水建筑物和溢洪道组成，大坝由主坝和副坝组成，主坝为粘土心墙沙坝，副坝为均质沙坝，坝高12.7m，水库总库容9600万m3，死水位1220.23m，坝前淤泥面高程1217.53m。河口水库控制流域1400km2，其中有1/3的面积在内蒙古境内，库区属风沙草滩区，地势十分平坦。1958年10月兴建，1959年6月主体工程建成，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、养殖等综合利用的中型水利枢纽工程。河口水库流域属中温带半干旱大陆性季风气候区，多年平均气温8.1℃，日照2925.5h，无霜期259.4天，蒸发量1895.7mm；多年平均降水量为406.8mm。

2 病险问题

（1）水库设计标准低。河口水库修建于上个世纪六十年代，由于受“文革”期间三边政策及批判“专家治水”等“左”倾路线的影响，施工大轰大嗡，组织管理混乱，只顾速度，不讲质量，工程建设不彻底，配套不完善，质量差，效益低，再加之运行多年，使得水库存在不同程度的险情和隐患。在水库运行过程中，由于管理不善，缺乏维修费用，病害问题较多，工程效益低下。

（2）大坝断面尺寸不符合规范要求。河口水库大坝没有护坡，上游坡塌陷、冲沟、裂缝较多，多数未砌护，有砌护的砌石不完善，坡面砌石错位，不平整；下游坡比较大，无坝坡排水，存在冲沟、塌陷、滑坡、渗漏等现象，险情严重。上坝没有道路，不利于防汛抢险需要。

（3）溢洪道为临时排洪土槽，无砌护，冲蚀破坏严重。溢洪道与沟岸多为高边坡，存在潜在塌岸问题，出口段无消力池，建设不彻底，水毁冲蚀严重，尾水危及坝脚安全。

（4）放水设施为卧管后接涵洞（管）形式，进口地形陡峭，通行不便，经多年运行已老化失修，其砌石局部脱落、裂缝，淤积、漏水，损毁严重，操作困难。

由于以上问题的存在，致使河口水库不能正常发挥效益，一旦水库失事，不仅危及下游村庄群众的生命财产安全，还会造成很大的经济损失，因此，应尽快采取工程治理措施，实施除险加固工程，充分发挥水库效益。

3 水库地质

河口水库地处陕北黄土高原与毛乌素沙漠接壤地带，区内无大的褶皱、断裂存大，属相对稳定地区。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-20010），工程区地震动峰值加速度小于0.05g，地震反应谱特征周期0.35s，相应地震基本烈度小于Ⅵ度。

大坝修建时两岸未削坡清基，无结合槽。坝体相对密度、防渗心墙压实度不满足规范要求，坝体土平均干密度稍小于水中填土坝要求。主、副坝坝壳为中强透水性。坝基岩性主要为细砂和粉细砂层。细砂层厚度10m～18m，属中-强透水性。粉细砂层厚度大于30m，顶板高度1207m～1221m，属中等透水性。

溢洪道边坡为细沙，坡高3.5m～5.0m，自然边坡稳定；底板地基为细沙，干密度1.46g/cm3，松散、抗冲刷能力弱。

放水洞地层岩性以第四系松散堆积物为主，上部为人工堆积粉细砂，中部为风积细沙层，下部为粉细沙。放水塔基础位于粉细沙层，地基承载力180kPa。

4 除险加固施工方案

4.1 除险加固方案

根据水库病险问题，除险时维持原水库的运用任务、规模和总体布局不变。设计的主要施工项目有：加固整修主坝，延长加高副坝，提高水库防洪能力，设计施工总工期为18个月。

（1）大坝加固设计。增设护坡及防渗措施，复合土工膜规格采用300g/m2，上铺70cm的砂土垫层，砂土垫层上为50cm厚砂砾石垫层，最上层为30cm厚的干砌块石护坡。增设坝体下游坡脚贴坡排水体。表层为500mm厚的干砌块石层，其下为250mm厚的砾卵石层，最下层为250mm厚的粗砂垫层。坝坡及两岸设置竖向排水沟采用C15预制砼梯形槽。

（2）溢洪道加固设计。水库溢洪道全长550m，采用C20砼现浇板结构。底部衬砌厚度0.2m，边坡衬砌厚度0.15m。

（3）放水建筑物改建。设计拟拆除原放水塔和放水涵洞后予以重建，但基本维持其泄水规模不变。放水塔高10.9m，塔径3.7m，塔壁厚0.6m，为钢筋砼结构。放水塔基底均匀布置4根钢筋砼灌注桩，桩径0.8m，桩间距2.9m，桩长11m。交通桥桥型为2跨简支T梁，跨度为15m，T梁支撑采用单排架，排架高7m。泄水涵洞为城门洞形，B×H=1.5m×1.8m，钢筋砼结构，采用大开挖施工。

4.2 施工导流

河口水库导流洪水设计标准为五年一遇洪水，枯水期流量为8.9m3/s，洪量为191万m3。河口水库现有的放水设施在施工期间，仅能将水库放空至死水位高程1220.23m，而新建的放水涵洞进口放水塔墩台基础为1214.5m，因此，在放水涵洞施工期间存在施工导流的问题。放水涵洞进口施工采用修筑施工围堰及水泵抽排方案。根据《水利水电工程施工组织设计规范》，确定导流围堰为Ⅴ级，导流标准为5年一遇。由于放水塔工程量较小，施工可以在一个枯水期完成，挡水围堰堰顶高程采用5年一遇枯水期（11月～3月）洪水标准时的库水位加上安全超高，经计算围堰顶高程为1222.0m，围堰顶宽3.0m，上下游坡比均为1∶1，堰高4.47m，围堰长约82m。围堰采用粘土心墙防渗，因该围堰坐落在河床淤积体上，围堰底部采用抛草土袋体护底。围堰内基坑排水考虑设置一台型号为20SH-13水泵接塑料管的方式将该部分水量抽向大坝下游，确保放水涵洞进口施工的顺利进行。上游坝坡加高培厚可利用新建放水设施进行泄水，并设置临时施工挡水围堰，围堰顶高程为1220.53m，围堰顶宽2.0m，上下游坡比均为1∶1，堰高3.0m，堰总长约220m，形式同前。

4.3 大坝防渗及排水工程施工

（1）坝面复合土工膜的铺设。防渗膜料应严格按设计图纸或产品说明书的要求粘接，其压茬顺序不得错乱、搭接宽（长）度不能小于设计值或规范要求。为防止土工膜下滑，可在砼衬砌顶部做土槽，将膜料压入槽内固定，不得在渠坡上捶钉固定膜料。施工前应进行膜料粘接试验，其粘接方法、搭接宽（长）度、粘接处抗拉能力均应达到设计及有关规范要求，并经项目监理批准方可实施。

（2）土方开挖或回填。土方开挖时不得欠挖，尽量减少超挖，土方开挖以人工施工为主，开挖料用10t自卸汽车转运至弃料场，并按设计要求进行堆放。表土清除合格后应向下翻松30cm，整平，压实，压实度不得小于93%设计值。在大坝土料碾压时，先清表1.5m，然后由推土机推土，当上坝土料含水量大于最优含水量时，可用推土机松土器翻晒，当含水量小于最优含水量时，可用汽车洒水使土料达到最优含水量，然后再进行碾压。在碾压时，大坝上下游两个工作面两组机械组合，同时施工，采用后退法平行轴线方向卸料，利用振动碾沿坝轴线方向进退错距法碾压，局部死角地段用人工电夯压实。上、下游边坡培厚的土料由20t自卸汽车从土料场运往坝区，沿坝坡马道卸料于培厚区，推土机平料、均匀摊铺，确保大坝碾压密实。

4.4 放水塔及放水涵洞施工

放水塔及涵洞土方开挖主要采用机械及人工相结合的办法，拟采用两台1.6m3液压反铲挖掘机配配10t自卸汽车完成。放水涵洞进口闸室基础采用混凝土灌注桩加固，施工过程中应注意做好泥浆、钻渣和废水的处理工作。放水塔及放水涵洞混凝土浇注采用2台0.4m3移动式砼拌合站拌合，2台移动式拌合站分别布设在放水涵洞进口及出口施工道路旁的平台上。模板采用钢模板作为模板工程的面板材料，对于有结构要求的部位采用钢木模板相结合。对于放水涵洞底板和边墙的模板，均由人工支撑，基础的砼可由架子车运送，沿溜槽入仓；对于边墙及上部结构的砼，由小型轮胎式吊车吊装特制的砼罐入仓，人工平仓，插入式振捣器配合平板振捣器振捣密实。

4.5 浆砌石、干砌石施工

河口水库大坝、放水涵洞浆砌施工石料应优先用块石，石料强度不低于设计强度，耐风化、无裂缝；块石要求上下两高度大致整平，无尖角、块厚度大于20cm。为保证砌石断面尺寸准确和坡面平整，各段应拉线砌筑。砌筑时，石料必须保护湿润状态。座浆砌筑前，先洒水湿润基面，然后铺一层厚2cm～5cm的砂浆，并随即砌石。砌体的第一层，渐变段始、末端及控制点处应用较大的平石块，每一层石块将大面朝下。选择较大、较规整的块石砌于渠底或砌体下部。砌筑要求平整、稳定、密实、错缝。同一砌筑层内相邻石块应错缝砌筑，不得顺流向通缝。上下相邻砌筑的石块，也应错缝搭接，避免竖向通缝。砌体外露面在砌筑后12小时～18小时之内进行养护，养护期间，严禁用重锤敲打、滚动石块，在其上搬运重物等有损砌体强度的行为。干砌石料尽量选用利用料，采用立砌法砌筑，砌体缝口应砌紧，底部垫稳、填实，严禁架空，不得叠砌、浮塞，不得使用有尖角或薄边的石料砌筑，石料最小边厚度不小于150mm，不得在砌筑层面以小块石、片石找平。堤顶以浆砌石压顶。干砌石厚度大于30cm时，上层用35cm直径的石块，下层用25cm的石块砌筑。

4.6 溢洪道施工

溢洪道土方拟用推土机配合3m3装载机装车，除回填用土料可就近堆放备用外，其余均沿施工临时道路外运，经试验后也可作为副坝体填筑用料。溢洪道砼浇筑，由2台0.4m3移动式砼拌合站拌合，对于底板和边墙的模板，均由人工支撑，基础的砼可由架子车运送，沿溜槽入仓；对于边墙及上部结构的砼，由小型轮胎式吊车吊装特制的砼罐入仓，人工平仓，插入式振捣器配合平板振捣器振捣密实。

5 结语

施工组织设计是研究水利水电工程施工条件、选择施工方案、指导和组织施工的技术经济文件，是编制工程投资估算、总概算和招投标文件的主要根据，是工程建设和施工管理的指导性文件。本文通过分析陕西省榆林市河口水库除险加固工程施工组织，从设计角度全面介绍了河口水库除险加固工程施工的内容和方法，指出了河口水库除险加固工程的主要问题及优化施工的措施，为同类水库施工组织设计提供了参考。陕西水利