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浅谈围坝工程在王家院水库建设中的应用

2020-01-08娄方龙

山东水利 2020年1期
关键词:大汶河土料坝顶

娄方龙

(山东大禹水务建设集团有限公司,山东 济南250000)

王家院水库位于山东省泰安市岱岳区大汶口镇王家院村,京福高速公路桥下游2.2 km 处、汶口2 号坝下游1.0 km 处的大汶河右岸。工程利用现状采砂坑地形优势整修改建为水库,自汶口2 号坝引蓄汶河水。工程由引水渠、围坝、放水洞、库内连通桥及防汛路组成。

1 水文气象和工程地质情况

1.1 水文气象条件

大汶河流域位于山东省中部的泰山南麓,发源于淄博市沂源县松崮山南麓沙崖子村,流域东西长208 km,南北宽30~100 km,流域面积9 069 km2。大汶河自源头至入湖口,自然落差362 m,平均比降1.74%。工程所在大汶口是牟汶河和柴汶河的交汇处, 大汶口以上流域面积为5 655 km2。大汶河流域属于华北暖温带半温润季风性大陆性气候区,年平均气温为12.6 ℃,多年平均降水量为689.6 mm。流域风向和风力随季节变化较大,冬季多为偏北风,夏季多为偏南风,最大风速达20 m/s。流域内多年平均蒸发量为564.8 mm,月蒸发量9 月份最高,自东向西为350.5~452.5 mm。

1.2 围坝工程地质条件

围坝的建设首先要了解工程施工的地质条件,根据资料测算,库岸覆盖层主要为素填土、中砂、粗砂、砂砾石,基岩为奥陶系泥灰岩和寒武系灰岩,本场区范围内,地基土自上而下分为素填土、中砂、粗砂、砂砾石、粉土、泥灰岩、灰岩。

2 围坝工程概况

2.1 围坝布置

围坝总长3.93 km,桩号范围为0+000~3+930,起始桩号位于围坝与原堤岸交接处。加固原围坝段长0.63 km,分别为桩号3+100~3+600 段、3+800~3+930 段;改建围坝段长3.30 km,桩号0+000~3+100、3+600~3+800,采用胶凝砂砾料心墙砂壳坝。围坝0+300~3+100 段坝基基岩进行帷幕灌浆,灌浆段长2.8 km。

2.2 原围坝加固工程

原坝体主要为中粗砂,顶宽50~350 m。按照因地制宜的原则,对现有坝体进行加高、削坡、坝体防渗,设计坝顶宽50 m,高程92.3 m。围坝上游坝坡在高程90.50 m 处设戗台,戗台以下坡比1∶5,以上坡比1∶4。围坝下游坝坡比为1∶3,分别在高程89.0 m、85.0 m 处设宽2.0 m 戗台。坝体防渗采用液压铣削深搅地下连续墙方案,成墙厚0.65 m,防渗墙顶高程为92.0 m,底部深入基岩0.5 m,平行于坝轴线布置,心墙轴线距下游侧坝肩10 m。

2.3 改建围坝工程

改建围坝采用胶凝砂砾料心墙砂壳坝,坝顶高程为92.3 m,坝高11.3 m,坝顶宽20.0~50.0 m。胶凝砂砾料心墙顶宽1.5 m,沿坝轴线布置,两侧坡比1∶0.14。坝体坡比设计同加固段。

2.4 坝顶构造

围坝坝顶路面采用7 cm 厚的沥青混凝土路面,宽7.0 m;基层为水泥稳定粒料,路面为双向排水,坡度为1%,上游侧坝肩设石栏杆,下游侧设高1.0 m 防护墙。

2.5 护坡设计

围坝上游坝坡高程90.50 m 戗台以上至坝顶采用GFS 抗冲植草垫护坡(坡面长2.0 m),上铺100 mm 厚种植土,内撒草种。戗台及以下坡面采用厚100 m 植草砖护坡(坡面长10.0 m)。戗台内外侧植草砖封顶采用C25 现浇混凝土结构。

下游护坡(临大汶河侧)高程89.00 m 戗台以下采用预制混凝土连锁块护坡,89.00 m 戗台以上至坝顶采用厚100 mm 植草砖护坡。围坝临河侧坡脚基础外设2.0 m×1.0 m 宾格网石笼护脚,埋深0.5 m,长2.0 km。

3 围坝工程的填筑要求及施工工艺

3.1 围坝工程的填筑要求

1)用来围坝填筑的土料要求无腐殖土、砂土、杂草及其他杂物。取土场应设在距坝基外边线不少于50 m 处,取土边坡应控制在1∶10。

2)实行分层填筑,分层压实。填筑的土层厚度每层最好在30~40 cm 之间,每层土铺完后,要用铲运机托平,平整度达到相关规范的要求,托平后再进行碾压,碾压要分段分片进行,相邻作业面需要搭接碾压宽度平行坝轴线方向控制在0.5 m,垂直坝轴线方向控制在0.3 m,每次碾压结束后进行干密度及含水量的测定。当干密度不符合规定要求而换水量在允许含水量范围内时(20%~25%),应继续碾压;当含水量大于允许含水量25%时,应对土料进行晾晒后再进行碾压,否则压实干密度达不到设计要求;当土壤含水量小于20%,应进行机械洒水后碾压,以使上下土层之间紧密结合无明显层面。在碾压过程中坝心和坝壳设立标志以防漏压、久压或过压。

3)坝心与坝壳在填筑过程中往往存在不同步的现象,这在二者接触处进行下一层填筑前一定要进行开蹬,否则容易引起层面滑坡。当相邻两端出现进度不一致时,落后方应在下一层填筑之间实行开蹬后或以小于1∶1.5 斜坡连接方可上土。严禁出现界沟,层与层之间要先洒水后上土,否则就会在结合部形成一个渗水层以致造成大坝渗漏。

3.2 围坝工程的施工工艺

围坝工程的施工工艺主要包括围坝基础清理、填筑料开采和围坝填筑。

1)围坝基础清理。砂土料开挖及填筑前先对坝基和料场的表层土进行清理,坝基清除表层土平均50 cm 厚,清理弃土运至北岸坡抬田,运距1 500 m;砂土料场清除表层土约30 cm 厚,采用88 kW 推土机拢堆,推运距离100 m。

2)填筑料开采。坝壳砂砾料填筑的铺料方式、铺料厚度、碾压机械的类型及重量、碾压遍数、压实层的孔隙率、相对密度、填筑程序、压实方法等应经实验确定。采用振动碾进行碾压,按核定的碾压行车速度、碾压遍数进行试验。

3)围坝填筑。一是加固围坝工程填筑需分层施工,每层填筑厚度应通过实验确定。首先采用1.0 m3挖掘机对原坝体进行削坡整理,再用履带拖拉机对坝体坡面进行整平压,坝体填筑加高部分采用实料场取土土料铺填后采用88 kW 推土机推平,推运距离100 m,以确保铺料层厚度均匀,如果发现超厚部位,要立即进行处理。填筑土料采用振动碾压实,施工时应平行于坝轴线方向进行,相邻两段交接带要彼此搭接,垂直压实方向搭接带宽度不小于0.3~0.5 m,顺压实方向搭接带宽度不小于1.0~1.5 m。施工过程中应严格按照《土石坝施工组织设计规范》(SL648-2013)要求施工。二是改建围坝工程,首先采用1.0 m3挖掘机对新筑坝体坝基土方进行开挖,开挖土料用88 kW 推土机推运,推运距离100 m,用以新坝体填筑时使用,筑坝剩余土料采用1 m3挖掘机配10 t 自卸车挖运至工作面附近,运距为500 m,最后采用振动碾对改建坝体进行压实。

4 结 语

通过上述介绍可以看出:围坝工程的设计及施工为水库的工程质量奠定了基础,给予了水库安全保障。目前王家院水库已经投入运行,并且运行状况良好,合理的设计和保质保量的施工是工程建设的基础。

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