響水水庫除險加固施工組織設計

張東宇，朱殿英，匡啟兵

（1.長春市水利勘測設計研究院，吉林長春130062；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

響水水庫位于內蒙古赤峰市克什克騰旗西南部。壩址以上控制流域面積1870 km2。北為大興安嶺的余脈，南為燕山山脈，西鄰內蒙古高原東部邊緣，東為遼河干流，流域海拔高程在1140～1340 m之間。

響水水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發電、生態、養魚、旅游等綜合利用的中型水庫。水庫正常蓄水位為1159.50 m，死水位1158.50 m，興利庫容為210×104m3。水庫總庫容為 1605×104m3。水庫大壩校核洪水標準為500年一遇，相應洪水位為1160.50 m；設計洪水標準為50年一遇，相應洪水位為1159.23 m。

2 施工導流

該工程的大壩上游面及進水塔的水位變動區（1157.5 m以上高程），混凝土凍融破壞較嚴重，對壩體及進水塔內部混凝土及鋼筋極為不利，需及時處理，處理范圍：高程1157.50 m至1160.50 m拱壩上游壩面，以上部位施工時，存在臨時施工導流問題。

該工程的泄水通道有溢洪道和引水洞，溢洪道為壩頂自由溢流式，3個溢流孔，孔底高程為1159.50 m。引水系統進水口為岸塔式，布置在壩線左岸上游50 m處，進水口底板高程1146.00 m，檢修平臺高程1161.00 m，其余無泄水通道。響水水庫的正常蓄水位為1159.5 m，死水位1158.5 m。

由水文資料可知，壩址多年平均流量為3.49 m3/s，而2臺機組全部運行，過流量為2×3.5 m3/s，另外，結合氣象資料和本工程的具體情況，在對大壩上游面及進水塔的水位變動區混凝土進行修補時，采用降低庫水位的方案進行干地施工，選擇在第一年4月末施工，利用引水洞發電將庫水位降至1157.00 m，為縮短水庫低水位發電造成的損失，在降低庫水位的同時，從高高程向低高程進行混凝土面鑿毛處理，待鑿毛處理達到設計要求高程時，從下至上施工干硬性預縮砂漿，庫水位即可跟進上升，直至施工完成，1159.50 m至1160.50 m范圍內的干硬性預縮砂漿施工完成后需注意進行養護。大壩下游面裂縫處理可利用水庫蓄水期，溢流壩不泄流期間進行下游面裂縫處理施工。

引水洞后山坡山體加固工程施工場地高程高于廠房地面高程，因此可不考慮施工導流問題。

3 主體工程施工

3.1 大壩工程

大壩加固工程包括左右岸壩頭土石方開挖、混凝土鑿毛及拆除、混凝土澆筑、大壩上游面加固處理、壩基基礎灌漿及下游面裂縫處理等。

1）左右岸壩頭土方開挖采用1 m3挖掘機挖裝，5 t自卸汽車運至棄渣場。

2）防浪強混凝土拆除采用人工拆除，1 m3挖掘機挖裝，5 t自卸汽車運至棄渣場。

3）混凝土拌和采用0.4 m3混凝土攪拌機現場拌和，其中微膨脹混凝土采用手推車運至工作面入倉，振搗器振搗。

4）大壩上游面加固采用干硬性預縮砂漿施工。

5）壩基基礎帷幕灌漿方式采用一排帷幕，自上而下分段灌漿，灌漿方法采用150型地質鉆機鉆孔，灰漿攪拌機攪拌水泥漿，中壓泥漿灌漿泵灌注水泥漿。

6）壩體下游面裂縫修補采用化學灌漿法。

3.2 引水洞進水塔塔身加固

引水洞進水塔塔身加固工程包括混凝土鑿毛、干硬性預縮砂漿施工、閘門及啟閉機制作與安裝等。

1）進水塔塔身表層（吊式簡易施工平臺）混凝土采用人工鑿除，清理廢渣,沖洗鑿面；廢渣采用1 m3挖掘機挖裝，5 t自卸汽車運至棄渣場。

2）干硬性預縮砂漿施工首先利用吊式簡易施工平臺對塔身鑿面進行人工清污、沖洗、濕潤，使其處于飽和面干狀態，接著刷一道1 mm厚，水灰比為0.4～0.45的濃水泥漿作粘結劑，再填筑10 cm厚的預縮砂漿；鋪填預縮砂漿時，要求立模板，分層立模，分層鋪筑，每次鋪料層厚5 cm，填入預縮砂漿后，分層用木槌搗實，各修補層間用竹刷或鋼刷刷毛，以利結合。最后一層的表面必須用鐵鏝反復壓實抹光，并與原混凝土接頭平順密實。

3）閘門及啟閉機制作與安裝利用20～30 kVA點焊機人工焊接組裝，吊裝采用10 t汽車起重機。

3.3 引水洞出口山體邊坡除險加固設計

引水洞出口山體邊坡加固工程包括石方開挖、石渣回填、噴錨支護、漿砌石等。

1）石方開挖采取人工開挖，利用手持風鉆鉆孔控制爆破進行石方開挖。

2）石渣填筑采取人工填筑，利用手推車運輸，人工找平壓實。

3）地面砂漿錨桿施工采用液壓履帶鉆造孔。

4）噴混凝土。采用0.4 m3強制式攪拌機拌和混凝土，膠帶輸送機送料，5 m3/h噴射機噴混凝土。

5）漿砌石擋墻采用人工砌筑。

4 施工交通運輸

4.1 對外交通

該工程位于內蒙古赤峰市克什克騰旗西南部，西拉沐淪河上游沙里漠河上，距旗政府所在地經棚鎮76 km。對外交通條件尚屬方便。工程所需大部分材料、生活物資來自克什克騰旗，均需由公路運輸至工地。

4.2 場內交通運輸

該工程場內運輸任務主要包括土石方開挖出渣，土石方填筑及生活區間的物資運輸。

由于該工程原有的場內交通條件較差，僅有的一條至壩頭附近的簡易路，路面寬度僅3 m，且還不能直接上壩，不滿足工程施工的要求，所以要在原有公路擴建的基礎上，新建部分公路，以滿足工程施工、庫區管理及搶險的需要。

根據該工程現場施工的工作面情況，擴建搶險永久三級公路10.15 km，新建搶險永久三級公路0.20 km，新建臨時四級公路2.00 km。

5 施工總布置

該工程施工總布置的原則：以除險加固工程布置及場地的自然條件為依據；方便施工，減少干擾，利于生活、方便生產；盡量利用原有設施，減少工程占地。

根據以上原則及施工強度、工程規模，將施工工廠及施工臨建倉庫布置在大壩通往廠房的永久公路附近，辦公及生活福利設施布置在廠房下游永久公路附近。

由于該工程的棄渣量較小，棄渣約0.13×104m3，且棄渣部位均要新建或擴建公路，故可部分將棄渣用于修路，剩余少量的棄渣沿路邊堆放。

6 施工總進度

6.1 施工分期和總工期

根據除險加固工程特點，結合具體施工部位、施工工藝、場地條件等合理安排施工時段。響水水庫加固工程施工期分為施工準備期和主體工程施工期，工程總工期安排為13個月，其中準備工期1個月，除險加固工期為12個月。施工準備工期從第一年4月1日—5月1日,共計1個月；除險加固工期從第一年4月底至第二年4月底，共計12個月。

主體工程施工程序：第一年4月底通過發電控制庫水位進行大壩上游面加固、壩頂防浪墻加固、基礎帷幕灌漿、進水塔加固及引水洞后山坡山體加固工程至第一年9月中旬結束；第一年9月底利用溢流壩不泄流條件開始大壩下游面裂縫處理工程至第二年4月底結束。

施工期間月施工天數按25 d計算。

6.2 施工進度計劃

各分項工程施工進度如下：

1）準備工程。第一年4月1日至5月1日,共計1個月。

2）大壩加固工程。第一年4月21日至第二年4月30日，共計11.3個月。

其中大壩上游面加固、壩頂防浪墻加固、基礎帷幕灌漿工程為第一年4月底至第一年9月中旬結束。

壩體加固混凝土鑿毛時段為第一年4月下旬至第一年5月上旬，同時通過發電控制庫水位以保證鑿毛施工順利進行，大壩上游面混凝土鑿毛應從上至下進行施工，施工強度為33 m2/d；壩體上游面干硬性預縮砂漿澆筑時段為第一年5月上旬至第一年5月中旬，待混凝土鑿毛處理達到設計要求后，從下至上進行干硬性預縮砂漿施工，同時庫水位即可跟進上升，以減少發電損失，干硬性預縮砂漿澆筑強度為4 m3/d；壩頂防浪墻混凝土拆除在第一年6月上旬進行，施工強度為3 m3/d；微膨脹混凝土施工時段為第一年6月下旬至第一年7月中旬結束，施工強度為11 m3/d；壩基帷幕灌漿的施工時段為第一年7月中旬至第一年9月中旬，施工強度為31 m/d。

大壩下游面裂縫加固處理工程為第一年9月下旬至第二年4月下旬結束。

其中鋼絲網水泥砂漿拆除施工時段為第一年9月下旬，施工強度為4 m3/d；苯板拆除施工時段為第一年10月上旬，施工強度為6 m3/d；混凝土鑿毛施工時段為第二年3月上旬，施工強度為0.2 m3/d；聚氨酯化學灌漿考慮到施工時必須控制施工溫度，因此施工時段選為第二年3月中旬至第二年3月下旬，施工強度為0.2 m3/d；硬質聚氨酯防水保溫泡沫施工時段為第二年3月下旬至第二年4月中旬，施工強度為5 m3/d；保溫層表面處理施工時段為第二年4月，施工強度為39 m2/d。

3）引水洞進水塔加固工程。第一年4月25日—6月30日，共計2.2個月。

混凝土鑿毛施工時段為第一年4月下旬至第一年5月上旬，施工強度為7 m3/d；干硬性預縮砂漿澆筑時段為第一年5月上旬，施工強度為0.4 m3/d；閘門、啟閉機制作及安裝施工時段為第一年5月上旬至第一年6月下旬進行。

4）引水洞出口山體邊坡加固工程。第一年4月21日—6月30日，共計2.3個月。

其中石方開挖施工時段為第一年4月下旬至第一年5月中旬，施工強度為64 m3/d；漿砌石擋墻施工時段為第一年5月下旬至第一年6月上旬，施工強度為37 m3/d；噴錨施工時段為第一年5月中旬至第一年5月下旬；石渣填筑施工時段為第一年6月中旬，施工強度為51 m3/d。

在大壩加固中，拱壩下游面裂縫處理上的化學灌漿施工對灌漿溫度有比較嚴格的限制，溫度較高的季節不適宜施工。根據氣溫資料，此部分施工安排在3月中下旬進行，其它分項工程施工則按常規安排進度。

［1］中水東北勘測設計研究有限責任公司.響水水庫除險加固工程初步設計報告［R］.2009.

［2］SL-303-2004,水利水電工程施工組織設計規范［S］.