守口堡水庫工程膠凝砂礫石壩施工方案

郝滿倉

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

守口堡水庫位于陽高縣城西北約10 km處的黑水河上游段，總庫容980萬m3，屬小（一）型水庫，工程等別為Ⅳ等，洪水設計標準重現期為50年一遇，校核標準重現期為500年一遇，以工業供水、農業灌溉及防洪等綜合利用為主。工程由樞紐工程和工業供水工程組成。工程實施后，可向工業供水 640萬m3，改善農業灌溉面積0.18萬hm2，同時保護水庫下游陽高縣城和沿河3個鄉鎮34個行政村 9.03萬人、0.89萬hm2耕地的生命財產安全，改善兩岸的生態環境，具有顯著的社會效益和經濟效益。

2 壩型設計

初步設計階段，樞紐大壩重點比較研究了堆石混凝土壩和碾壓混凝土壩方案，因兩方案投資相差不大，推薦采用技術成熟的碾壓混凝土重力壩。壩頂長366 m，壩頂高程1 243.6 m，最大壩高64.6 m，壩頂寬7.5 m。上游壩面1 205.0 m高程以上壩坡面為豎直面，以下坡比為1∶0.2，下游壩面1 234.60 m高程以下坡比為1∶0.75，以上為豎直面。泄水建筑物集中布置于壩體，壩體中部設6孔凈寬9 m的溢流表孔，堰頂高程1 240.00 m，4孔沖沙泄洪底孔對稱布置于溢流表孔兩側，斷面尺寸4.0 m×4.8 m，進口底高程1 210.0 m。

膠結顆粒料壩是介于混凝土壩和散粒料壩中間的壩型，主要包括膠凝砂礫石壩和堆石混凝土壩。膠凝砂礫石壩放寬了對骨料的要求、拓寬了骨料使用范圍，可就地取材，直接利用天然砂礫料或開挖石渣料和少量膠凝材料拌合后，使用高效率的土石方運輸機械和壓實機械快速施工。守口堡水庫壩址區河床砂礫石豐富，覆蓋層厚度適宜，具有建造膠凝砂礫石壩的良好條件。

膠凝砂礫石壩軸線位置同碾壓混凝土壩位置，方向為N85.04°E，壩頂長354 m，壩頂高程1 243.6 m，最大壩高61.6 m，壩頂寬6 m。溢流表孔布置在河床中部，共設6孔，每孔凈寬9 m，堰頂高程1 240 m；溢流表孔兩側各布置2孔沖沙泄流底孔，斷面尺寸4.0 m×4.8 m，進口底高程1 210.0 m。溢流表孔及泄洪底孔出口均采用挑流消能。大壩上下游坡比在高程1 240.0 m以下為1∶0.6，以上為豎直面。大壩主體為膠凝砂礫石，上下游防滲保護均采用常態混凝土防滲。各部位材料要求滿足強度、抗滲、抗凍、抗侵蝕、抗沖耐磨等要求。

3 膠凝砂礫石壩施工

3.1 施工導流

守口堡水庫導流建筑物級別為5級，設計洪水按P＝10%標準設計，導流時段為全年，相應洪峰流量為366 m3/s。導流方式采用全斷面汛期圍堰法，修筑上下游圍堰擋水，導流明渠及導流洞泄洪。

圍堰選定土石圍堰，上游圍堰長224.3 m，最大堰高15.0 m，頂寬5 m，圍堰堰體采用復合土工膜防滲，堰基為卵石混合土，采用高噴防滲；下游圍堰長91.9 m，最大堰高4.0 m，堰頂寬3 m，迎水面采用編織袋土防護厚0.3 m，堰基不考慮防滲。

導流隧洞位于壩址右岸，為城門洞型，底寬7.0 m，高8.02 m，長381.6 m（其中洞身段長216.3 m），洞身段底坡1.40%。

采用膠凝砂礫石壩方案后，由于砂礫石料場位于大壩上游庫區，考慮料場的防洪，將圍堰向上游移約1 km，圍堰與導流洞進口之間設導流明渠，渠長940 m（其中明渠段長846.4 m），底寬8 m，采用復合土工膜防滲，鉛絲石籠防護，明渠段縱坡1.77%。

3.2 主體工程施工

3.2.1 壩基開挖工程施工

卵石混合土開挖分層進行，周邊設置排水溝和集水井。選用2 m3挖掘機挖土，配合15 t自卸汽車出渣，并配置推土機集料。開挖料大部分運至上游取料區，剩余部分用作圍堰的填筑料。卵石混合土回填采用推土機推運壓實。

壩坡石方開挖采用深孔微差控制爆破、淺眼微差控制爆破、周邊孔預裂爆破相結合的方法，自上而下、分層依次開挖，每層開挖高度一般控制在10～15 m，接近設計基巖面1.5 m時采用保護層一次性開挖。壩基風化巖開挖采用風鉆鉆孔爆破。石渣裝運采用推土機集料，2 m3裝載機裝15 t自卸汽車運輸，開挖料除部分用作壩體堆石混凝土堆石外，其余均運至壩下游棄渣場。

3.2.2 壩基處理工程施工

壩基固結灌漿采用自下而上的方法進行，固結灌漿在基礎堆石混凝土澆筑完成，且強度達到設計強度的50%時即可進行。淺孔固結灌漿采用手風鉆鉆孔，深孔固結灌漿采用地質鉆機150型鉆孔，灌漿全部采用中壓灌漿機。灌漿不分段，全孔灌漿一次完成。

帷幕灌漿在壩體廊道內進行，采用150型地質鉆機鉆孔，中壓灌漿泵灌漿，分3序自上而下分段進行。

3.2.3 壩體工程施工

壩基堆石混凝土厚度僅1 m，在壩基清理干凈后，采用8 t自卸汽車運輸塊石直接入倉，人工和裝載機配合堆碼；自密實混凝土采用JS750型強制式拌合機（站）拌制，混凝土泵入倉。在最終澆筑面上塊石露頭，混凝土面用高壓風水槍沖毛，以保證與上層膠凝砂礫石的很好結合。

常態混凝土施工采用JS750型拌合機（站）拌制，15 t自卸汽車裝1.6 m3混凝土吊罐，沿上壩道路運至澆筑現場，15 t汽車起重機吊運入倉，插入式振搗器振搗。

砂礫石料的開采一般采用2 m3反鏟挖掘機，料場開挖深度較大時，分層開挖，每層開挖深度3～4 m。有地下水時，首先應開挖排水溝渠進行排水，在無法排除地下水時，應考慮砂礫料開挖出來后的水分消散，以保證砂礫料的含水量小于拌制用水量，砂礫石料的超徑（大于150 mm）采用格篩剔除。15 t自卸汽車運輸至拌合站堆料場。

膠凝砂礫石采用MY-BOX拌合站拌制，15 t自卸汽車運輸直接上壩，120 kW推土機平料，鋪料厚度每層25 cm，鋪3層然后采用13 t碾碾壓，一般碾壓8遍，即無振碾壓2遍，有振碾壓6遍，邊角部位用手扶式振動碾碾壓，并采用富漿膠凝砂礫石。層間面鋪設一層1∶3的水泥砂漿，層厚15 mm，通倉鋪設處理。水泥砂漿采用混凝土攪拌機拌制，攪拌運輸車運輸，直接卸料至膠凝砂礫石澆筑面，然后用ZL50型輪胎裝載機及人工攤鋪。

為不影響膠凝砂礫石的連續施工，上下游防護混凝土施工采用預制混凝土模板，碾壓2層膠凝砂礫石（1.5 m）澆筑防護混凝土。

上下游防護混凝土外側預制混凝土模板高度為1.5 m，與內側兩層膠凝砂礫石攤鋪厚度協調。預制混凝土模板的安裝與膠凝砂礫石的填筑可同時進行，預制混凝土模板采用履帶起重機吊運安裝，凝膠砂礫石填筑的上下游斜面采用反鏟挖掘機改裝后安裝的特殊振動板進行壓實。澆筑完成后，凝砂礫石的填筑可從軸線向上下游進行，保證施工到上下游防護混凝土部位時防護混凝土有一定強度，確保施工連續進行。

4 結語

目前，膠結砂礫石壩在我國福建、貴州、四川等地相繼進行了一些圍堰工程試驗性應用，但在永久工程中尚無應用。守口堡水庫大壩采用膠結砂礫石壩是一個比較合理的適宜性壩型，對我國在永久性工程中的推廣應用具有十分重要的意義。