水库坝体防渗整治工程坝后平台施工方法

王 鹿，邵 帅，梁帅明

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

正坑水库位于深圳市盐田区沙头角镇径口村，始建于1972年，1973年5月建成投入运营。原设计水库总库容40.3万m3，属小(2)型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为4级。水库最初设计为农业灌溉水库，特区成立后逐渐转为城镇供水，主要作为沙头角水厂备用供水水库。水库主坝长393m，右坝肩溢洪道下有2m×2m输水箱涵，箱涵总长度为49.40m，U型槽长度为8.26m。箱涵上为宽敞式溢洪道。

2 工程任务及内容

本工程任务主要针对正坑水库现存坝体渗流隐患等问题，通过防渗墙结合帷幕灌浆的实施，解决水库的安全运行问题。原工程设计主坝防渗采用混凝土防渗墙结合帷幕灌浆的防渗加固方案，防渗墙采用C20混凝土，墙厚0.6m，加固长度401m；对主坝坝顶48.50m～50.20m高程拆除重建，重建范围401m；拆除恢复防浪墙384.22m，防浪墙高1.2m，采用C30钢筋混凝土。

在工程踏勘时，参建各方考虑到坝顶整体拆除重建会影响坝体结构，同时增加了汛期施工的安全风险。将坝顶拆除重建方案更改为坝后临时回填平台方案，既为坝面施工提供了足够的施工空间，同时也加快施工进度和确保施工安全性。

3 施工布置

3.1 施工道路布置

工程现有场内上坝道路主要有两条，一条为自园林路进场后沿场内路上左坝，场内该段路坡度较陡(部分纵坡大于10%)，重载车辆行驶较为困难；另一条自盘山公路进场后沿场内路上右坝(经右坝溢洪道上方交通桥，该桥设计通行荷载暂不明确，考虑非重载车通行道路)。坝后回填施工作业期间，仅能使用园林路进场后上坝道路。

3.2 施工供水

生产用水根据施工重点用水项目和用水部位，建1个抽水泵站，抽水泵站采用11kW潜水泵，场内布置钢制移动水箱，从库区内取水。布置φ110供水钢管沿防渗墙施工轴线通长布置，长度约400m，主管间隔100m接分接头，接50mm皮管至施工区域，距施工面15m范围采用φ32mmPVC软管接至用水部位。水压不够时，采用加压泵加压供水，施工过程中加强管理防止漏水。

3.3 施工供电

施工用电主要用于施工区域照明及供排水。溢洪道上游设置一台配电箱，接水厂厂区低压用电接驳口，使用约300m铜芯电缆(3×70+2×35)接至配电箱，该接驳点电源负荷最大为100kW，主要供施工照明、供排水及拆除、土方回填施工使用。其他部分施工用电依次由该配电箱接出。

动力线路采用三相五线制(TN-S)供电，工作电压为380V，电缆敷设应满足相关要求。

3.4 渣土临时堆存场布置

本工程未设置永久渣场，无法利用的拆除渣土、表层剥离弃渣宜集中堆放，综合考虑施工组织及经济性，在场内选取临时渣土中转场，集中外运至指定弃渣场弃置。根据现场情况，临时渣土中转场宜设置在左坝上游坝肩处。

渣土中转场地派专人负责渣土场的管理和维护。堆渣前采用编织袋沿库岸进行拦挡，编织袋轴线部分敷设双层土工布，避免渗水污染库区。渣土填筑采用分层填筑的方式弃碴，及时用反铲平整，开挖完成后及时采用绿网覆盖。

4 坝后回填施工方法

4.1 施工方法概述

主坝坝顶高程50.25m，坝顶路面宽度4m，原设计方案为拟将主坝坝顶面拆除降至48.5m高程，为防渗墙提供施工作业面。

工程开工准备期间，盐田区水务局项目负责人经现场踏勘了解，结合水库管理要求，提出坝顶拆除重建方案实施工期较长，为在汛期前完成坝体防渗工程，要求设计单位更改设计方案。

更改后设计方案取消原坝顶土方开挖拆除，更改为坝后培土回填形成防渗墙作业平台方案，回填完成后坝面宽度10m。具体更改方案如下：

(1)回填部位范围为坝顶沿背水面坝坡第一个马道(自上而下第一个马道)，采用土方回填，30cm分层碾压，压实度不小于93%;

(2)回填范围坝坡开挖形成约1m×0.5m(宽×高)台阶状，确保回填体稳定;

(3)回填平台坡脚设置土袋压底;

(4)回填体顶面设置20cm厚C20混凝土面层，沿坝轴线方向10cm分缝，分缝处采用夹塞2cm厚沥青木板;

(5)设置坡顶、坡底排水沟，沿坝轴线方案布置，与原坝后排水系统衔接；设置坡面排水沟，连接坡顶、坡底排水沟，间隔100m布置一道，排水沟开挖完成后，铺设单层防水土工布，抹C20砂浆2cm。

(6)坡面采用双层防渗土工布覆盖(300g/m2)，土工布上下应嵌入排水沟中，坡面应采取可靠措施进行固定。

坝后回填结构详见图1。

图1 坝后回填结构

拟先进行坡脚平台开挖及覆盖层20cm清表，形成回填作业面及回填通道，完成土袋压脚后，开始分层回填碾压作业，坡面台阶开挖随坝体土方填筑进行(提前50cm高差，即一个台阶)，完成平台土方填筑后依次施工排水沟、坡面防护、路面混凝土等。

4.2 施工准备

4.2.1 施工机械准备工作

需进场2台小松360挖掘机(斗容1.6m3)，LW800K-LNG装载机1台，SD20-5LNG推土机1台，振动压路机1台，HW60蛙式打夯机4台，BS600手持冲击夯2台。

施工前设备操作人员对施工设备进行检查保养，掌握设备详细状态，确保机械设备运行的稳定性。

4.2.2 作业人员的素质要求

机械操作员需专业培训合格后持证上岗，特种设备操作人员需持有效期内特种设备的操作证；操作员身体健康，具有良好的沟通能力，能服从现场指挥。

4.2.3 施工现场指挥及协调

施工作业现场设指挥员1名，负责现场人员和设备统一调度和施工协调工作；设专职安全员1名，负责现场的安全指挥，安全现场培训。

4.2.4 材料准备

通常情况下，下列材料为非适用材料：

(1)沼泽土、淤泥、生活垃圾、建筑垃圾。

(2)含有树根和易腐朽物质的土。

(3)有机质含量大于5%的土。

选用土料应满足上述要求。

4.2.5 技术准备

(1)关注天气预报信息，掌握天气变化情况，合理安排施工。

(2)做好土料夯实取样试验的准备工作。

(3)测量员测设好分层标高。

(4)料源应注意覆盖保护，防止雨淋。

(5)回填前基础面应清理干净杂物、垃圾等。

4.3 主要施工程序

底部平台土方开挖→覆盖层剥离→土袋压脚→分层边坡台阶开挖→分层铺土→分层碾压密实→边坡修整→边坡防护→排水沟→路面浇筑

4.4 覆盖层剥离及边坡开挖

4.4.1 测量放样

按设计图纸测量标注边界线，并报监理工程师现场检验合格。

4.4.2 施工方法

(1)进行底部平台开挖及边坡覆盖层清理，底部平台原则上不小于3.5m宽度，以满足后续设备施工要求。

(2)覆盖层剥离采用挖掘机作业并人工配合，覆盖层剥离深度20cm。

(3)原坡面采用挖掘机作业并人工配合形成台阶，台阶宽度控制在1m，高度控制在0.5m，台阶应向内侧倾斜，坡度为2%。

(4)施工顺序

底部平台开挖自左岸向右岸推进，泥头车跟随反铲进行，随挖随装。底部平台开挖完成后，自右岸向左岸推进进行覆盖层剥离施工，泥头车跟随反铲进行，随挖随装。边坡台阶开挖随填筑施工间隙进行，施工方向灵活进行。

(5)运料

泥头车利用底部平台开挖形成的施工便道将土方开挖、覆盖层清理等渣土运至左坝临时渣土堆存场

4.5 土袋压脚

土袋压脚沿坝轴线方向填筑3排，宽度为1.2m，高度0.8m。单个土袋装土后尺寸约为0.6m×0.4m×0.1m(长×宽×高)。

4.5.1 测量放样

由测量人员依据设计回填断面依次间隔20m进行放样，并在地面插上定位钢筋，以利于后续作业。

4.5.2 基础面压实

人工利用蛙式打夯机对基础面夯实2遍，确保夯实无虚土。

4.5.3 土袋铺设

沿着主坝轴线方向铺设土袋，袋口向水库一侧。采用人工填装土袋，填装时不应满装，以填装土袋2/3为宜，每层土袋铺设后均应进行标高测量，上下层土袋采用错缝搭接，搭接长度控制在20cm～30cm，逐层填筑直到设计标高。

4.6 土方回填

填筑前按设计要求进行填筑材料试验检测及现场工艺试验，通过现场工艺试验确定碾压各项参数，利于指导施工，保证压实度。

4.6.1 碾压参数选择

以设计要求参数为基础进行。初步拟定选30cm层厚，松铺厚度34cm，用碾振动静碾2遍，动碾4遍进行，后退法铺料。含水量控制为最优含水量，机械碾压行速选用1.5km/h。

4.6.2 施工工序

填筑施工工序依次为铺料、洒水、碾压。受填筑面宽度限制，仅能采用一个工作条带进行。工艺流程如下：

测量放线→土料运输→卸料→铺料→洒水→碾压→质检。

4.6.3 填筑方法

填筑时根据现场压实度检测情况及时调整碾压参数。在铺料过程中用测杆检查铺料厚度，铺筑施工应分层进行，每层土料铺筑碾压后应验收合格后方可进行下次铺筑。

(1)铺料与平料

①铺料采用后退法施工，利用新型泥土车从料源场地运至施工部位卸料，推土机集料。

②基础经验收合格后开始填筑土料。铺料时填筑面整体向左岸倾角2%～3%，以便于施工面排水。

③雨后不可直接进行铺筑，需将表层土料进行翻晒至控制含水量后，再进行上层土料铺筑施工；若雨后表层含水量过大或形成无法碾压密实的“弹簧土”，新铺土前必须进行表层清除。为便于表层土料排水，雨前可将填筑面层松土压实，采取防雨覆盖等其它保护措施，避免雨水浸入填筑表层造成泥泞。

④预先根据铺土厚度计算出土料摊铺面积，采用推土机平料时，应在填筑面上均匀卸料，随卸随平，并用插钎法逐次检查。超厚部位采用装载或反铲配合人工进行调整，对边坡接头交界处，则辅以人工铺土。

(2)洒水

土料填筑前应满足含水率要求，做到“手握成团，轻捏即碎”为宜。如土料含水率不符合要求时，应翻晒晾干或洒水润湿。

填筑面采用胶管进行洒水。土料含水量主要由料源场地进行控制，坝面洒水仅考虑层间结合水，洒水量根据现场实际情况确定。如填筑面表面含水量过大可采用推土机将填筑面推成“小搓板”，对土料进行翻晒，检测含水量。

(3)碾压

①在完成铺料后应先检查铺料厚度再进行碾压。碾压应平行坝体轴线方向进行，采用22t振动碾，施工时大型设备无法进行碾压的部位可采用蛙式打夯机及手持冲击夯薄层加强夯实。

②在边坡交界面采用重叠碾压，压宽重叠度不小于80cm，每层碾压立面分界线需错开，错开宽度不小于100cm。

③压实过程中应一夯压半夯，纵横交叉，每层夯实后应用环刀取土送验压实度，按规定分层取样试验，符合要求后方可进行上层施工。

④填筑全部完成后，应在最上层检查标高和平整度。超高处用铁锹铲平，不足处补打素土，然后进行质量验收。

(4)质检

工程技术人员应在过程中进行施工检查控制，专业试验人员应按规范规定，进行取样试验检查。填筑质量用相对密实度控制，设计要求压实度93%。

4.7 边坡修整

4.7.1 测量放线

根据防渗墙轴线向坝后偏移7.2m进行边坡定位测量放桩。并在边坡的顶面和边坡的底面沿边坡纵向间10m钉上木桩，木桩露出边坡面10cm～20cm，有平台处应多放一排小木桩，施工时通过小木桩高程和坡度进行横断面顺坡上下木桩拉线，来控制边坡坡度和高程。

4.7.2 人工修边坡

完成填筑后，在填方边坡采用人工修坡，根据木桩测放的坡度高程线从上至下拉线，人工清除坡面填筑的松散部分，平整坡面，并拍打密实，使边坡符合设计要求。

4.7.3 土石渣转运

人工进行修坡时，多余渣土采用人工结合设备运输，将渣土人工挑担从坡底担运至下层马道(平均运距15m)，担运至马道后装入手推胶轮车推沿马道转运至现状路边(平均运距200m)，再用自卸车、装载机转运至临时渣土堆存场(平均运距200m)。

4.8 边坡防护

(1)根据边坡实际情况选择防渗土工布敷设，一般采取从上到下“滚铺”的方式更便于现场施工。防渗土工布敷设不宜过紧、不得打皱、拼接要牢固，应留有1.5%的余幅以备局部下沉拉伸。

(2)敷设方向应基本平行于坡面线(顺坡敷设)。

(3)防渗土工布敷设前，应先对敷设区域进行检查、丈量，将尺寸匹配的防渗土工布运至回填体顶部平台。对左右岸坡交接部分扇形区或拐点应合理裁剪，使上下端都能得到有效防护。

(4)防渗土工膜的铺设应平整顺直，松紧适度，不应出现褶皱、波纹。相邻两幅防渗土工布应对正、搭齐，搭接宽度一般为20cm。

(5)防渗土工布敷设完毕后，应及时用沙袋或块石压住，防止风吹扯动。

4.9 临时排水沟

临时排水沟分为坡顶排水沟、坡脚排水沟、坡面排水沟三种。长度分别约350m、350m、25m，均为回填完成后人工开挖排水沟。

坡顶及坡面排水沟为倒梯形，开挖尺寸为底宽34cm，顶宽52cm，高32cm，坡脚排水沟一侧依靠土袋护角，一侧开挖形成，底宽24cm，高32cm。基础C15混凝土垫层宽70cm，厚10cm。开挖完成后铺设单层土工布并予以固定，采用M20砂浆抹面厚2cm。施工方法如下。

4.9.1 测量放线

按照施工图纸，测量确定施工开槽线位置，并进行地面标记，测量复核确认无误后，进行排水沟人工开挖施工。

4.9.2 沟槽开挖

根据排水沟的深度，现场可采用洒白灰线的方法控制沟槽开挖宽度与顺直度，人工使用锄头、铁锹进行开挖，斗车配合装载机进行运输。沟槽开挖完成后应清除浮土，进行槽底修整，夯实基底复核槽底标高。

4.9.3 砂浆抹面

(1)砂浆抹面前应敷设一层土工布，并采用10cm长φ8圆钢固定，锤入土体，外漏2cm～3cm弯钩。

(2)敷设完毕后用喷壶将土工布均匀洒水一遍。

(3)在铺设水泥砂浆之时，应先涂刷一层水泥浆，涂刷面积不宜过大，随刷随铺面层砂浆。

(4)水泥砂浆铺设后，应使用木刮杠刮平，木抹子搓平，并用1m靠尺检查其平整度。

(5)木抹子刮平后，立即用铁抹子将砂浆表面压平压光，必须在终凝前完成。

(6)水泥砂浆施工完成后应进行洒水养护，保持湿润，养护时间不少于3d。

5 结语

针对坝体防渗工程的坝后平台施工技术措施，既确保了主坝结构的安全稳定，规避了汛期施工的风险，为坝体防渗施工创造了有利条件，也为此类防渗工程提供了极具价值的施工技术经验，值得推广。