柴河水庫壩體上游水下拋石施工

程艷娜

（遼寧西北供水有限責任公司清河分公司 鐵嶺市 112300）

1 概 述

柴河水庫位于遼寧省鐵嶺市境內，是一座以防洪、灌溉、工業和城市供水為主，兼顧發電、養魚綜合利用的大型水利樞紐工程。水庫為大（Ⅱ）型水庫，水庫原設計按100年一遇洪水設計，可能最大洪水校核。水庫總庫容6.36億m3，防洪庫容1.34億m3，興利庫容3.357億m3。柴河水庫下游有鐵嶺市、沈陽市、鞍山市、盤錦市、長大鐵路、沈哈高速公路，八三泵站，影響人口20余萬人，耕地1.47萬hm2（22萬畝）。由于柴河水庫一直處于病險狀態運行，2005年水利部大壩安全管理中心核準確定柴河水庫為三類壩，2007年開始進行加固施工。其中大壩上游拋石加固為主要施工項目。

柴河水庫壩體上游水下拋石施工，于2008年5月25日開工，7月15日完工。主要包括臨時碼頭水下拋石、主壩上游壩坡加固水下拋石。臨時碼頭水下拋石方量為1.1萬m3，主壩上游壩坡加固水下拋石方量為7.31萬m3。

2 水下拋石施工方法

水下拋石施工程序為：劃分小區、準確定位、掌握落距、合理掛檔、定量拋投、多次拋勻，水下拋石施工工藝流程見圖1。

圖1 水下拋石施工工藝流程圖

2.1 拋前水下地形測量

在施工前，由測量人員按設計拋石加固施工范圍，用水下測量工具結合全站儀等測量儀器，進行拋前水下地形測量。測量后將測量結果上報監理工程師審批。

2.2 施工小區（網格）劃分

水下拋石施工的關鍵是合理劃分施工小區（網格），根據多年從事水下拋石施工的經驗，結合實際拋石施工中裝石船的具體情況，將施工小區劃分為6m×6m的標準網格，根據設計圖紙中每個拋區的厚度以及拋前水下地形測量成果，計算出每個網格應拋石數量。

為準確掌握拋石范圍內各具體部位的實際情況，以便指導施工控制，因此需要進行施工控制水上測量。

測量設縱向控制線兩條：其中以壩坡95m高程馬道為起點，平行壩軸線方向按2m間距定出一條控制線；在水面內距壩坡95m高程馬道水平距離54m處平行壩軸線方向，以右壩端、輸水洞啟閉塔為固定點，用鋼索連接定出另一條施工控制線。在兩條縱向控制線之間用尼龍繩連接為橫向控制線，同時用浮球、紅綢繩作樁號和尺寸標記。水上測量采用手劃橡皮船和平底鉛錘的測繩，岸坡設置水準儀，按照縱向樁號和橫向水平距離，形成方格網圖，計算出每格拋填量，定出每格的拋填深度，并繪制成壩坡斷面圖、實測柱狀圖，同時計算出總拋石量。

2.3 定位平臺定位

本工程新投入一座重20t的鋼結構定位平臺，單節尺寸為6m×1.5m×0.75m（長×寬×高），共14節，總長為42m，吃水深度為（0.3～0.5）m，用于拋石船準確定位，保證拋投位置準確，拋石平臺布置如圖2所示。

圖2 鋼結構拋石平臺布置圖

以施工控制測量的水邊壩坡95m高程順壩軸線方向排出的2m樁號和水面54m處鋼索為兩條縱向控制線，以3m寬、42m長的定位平臺垂直壩坡擺放，并用4道鋼索與壩坡固定作為橫向控制線。

2.4 石料船的石質檢查、計量和拋石施工

拋石船只的選用：采用15t的駁船，船倉改裝成3個相互獨立的船底自卸料倉，每倉由兩個手動葫蘆用手搖控制料倉卸料。

2.4.1 石料石質的控制和數量的確定

（1）石質的控制。水下拋石要把好石料質量關，塊石供應先經試驗，確定其符合設計及規范要求，經監理確認合格后，方可選用。杜絕風化石、水解、碎石等不合格的石料。

（2）數量的確定。石料船到達工地指定地點后，根據船體吃水深度經現場實驗標記出不同裝載量的船體吃水線，依據拋石量控制裝載量。

2.4.2 拋石施工

首先在壩腳前拋一層直徑大于50cm的大塊石進行擠淤，擠淤方向——由壩腳向庫內方向擠推。定位平臺定位結束后，拋石船順向與拋石平臺靠近并固定，由壩腳向壩軸線方向進行拋填施工。

拋填石料運至壩東坡腳臨時碼頭處裝船，采用縱橫雙向移位疊加拋石方法。拋石船按照現場拋填部位靠緊拋石平臺，船體橫向、縱向完全固定后再采用人工手搖葫蘆自動卸料拋填。利用壩坡95m高程順壩軸線方向排出的2m樁號移動拋石平臺，可進行縱向移位疊加拋投；沿著平臺上標記的軸距，前后錯位可進行橫向移位拋投。拋石船每拋一船后對該部位進行再次測量，指導下船拋填量和具體位置。同時結合另一小船進行人工拋石，以解決缺料較少部位及岸邊大船不能到位的部位拋石。

2.5 竣工水下地形測量

水下拋石工程結束后，對拋投區域及相鄰的部分水域聯合進行水下地形測量，并繪制比例為1∶2000的水下地形圖，將拋前拋后的水下地形圖進行對比，確定拋投成果。

定點測量原壩坡拋石面增厚控制在70%～130%，如增厚小于70%，則須補拋塊石，如大于130%，則須安排潛水員進行水下埋坡工作。

2.6 施工技術要求

2.6.1 拋投作業

（1）施工開始時，按圖紙要求達到的斷面尺寸，首先在壩腳前拋一層直徑大于50cm的大塊石進行擠淤，擠淤方向——由壩腳向庫內方向擠推。

（2）拋石順序由壩腳向壩軸線方向一次性按排進行，每一排石料必須由壩體一端始拋到壩體另一端止，在第一排石料拋完后，經測量檢驗合格，再拋第二排，依此類推，連續進行。不得將壩體分成幾個施工段進行局部超高拋填。

（3）施工預留沉陷量：填料深度超過3.0m的部位預留沉陷量為0.4m，其余部位最小為0.2m，拋石表面平順過渡，不得出現陡坎。

（4）施工時靠近壩坡部位時，由于水位原因，局部地方船只無法拋投時，必須采用岸上人工抬拋，以保證護坡的質量。

2.6.2 安全作業

為了保證壩體安全，不得在壩體上和壩體兩端進行危及壩體安全的施工作業。例如：不得在壩體上由壩頂向壩腳方向滾石作業；不得在壩體兩端進行危及壩體安全的采石放炮。總之，不能因加固除險施工再造成新的人為險情。

2.6.3 拋石試驗

在進行正式拋石前，先進行拋石試驗，通過試驗以得到落距與水深、塊徑之間的關系。根據水位及時調整定位平臺位置，勤測水位、水深等參數，計算調整好拋石落距。

2.6.4 結果分析

一個單元拋投結束后，分析拋投結果，以便及時調整分條網格拋投計劃和水上作業定位位置。

2.7 質量保證措施

2.7.1 材料質量控制

拋石施工的施工材料比較單一，主要為塊石，塊石質量要求見附表。

附表 拋石石質要求

2.7.2 拋石過程控制

（1）每天做好詳細的施工記錄，包括水文、氣象、塊石沖距、定位平臺定位、移位、施工樁號、拋石船舶號及載石量，當天船只數，過磅船噸位及數量，拋石船拋石檔位圖及總拋石量等原始施工記錄。

（2）拋石施工進度必須嚴格按照設計進度要求分段、分區實際控制，未經監理工程師批準不得提前結束拋填或改變區域拋填，一個單元拋填結束后，須經監理工程師驗收合格同意后方可移動定位平臺進行下一個單元施工。

（3）每拋石、鋪石10000m3，取一組試樣，并注明其投放在壩體的位置，作出一條顆粒大小分配曲線。以便采取適當措施，調整石料級配使其與設計相吻合。必要時，經與有關部門磋商，可臨時增加試驗組數。

（4）鋼結構定位平臺固定牢固，且用經緯儀準確定位，保證拋石位置準確。

（5）大風天氣定位平臺不穩定時停止施工。

（6）開始拋投前準確測量水下地形，并劃分拋投區域，計算每個區域的拋填量，拋填時準確計量已拋石料量，保證不多拋也不少拋。

3 結 語

柴河水庫除險加固工程壩體上游拋石施工于2008年順利完成，從施工后的竣工測量結果來看，完全滿足設計要求。同時經過近幾年的運行，證明壩體上游水下拋石施工對于柴河水庫上游壩坡加固是有效的，而且使柴河水庫蓄水水位自建成后首次達到設計高水位，增加了水庫的社會效益和經濟效益。水下拋石加固施工方法，可以在不影響水庫正常運行的條件下進行施工，較其他加固方法避免了因施工而需放空庫容帶來的經濟損失，可為類似工程施工提供借鑒和參考。

[1]DL/T5129-2001.碾壓式土石壩施工規范[S].

[2]DL/T5173-2003.水電水利工程施工測量規范[S].