淺析沙溝骨干壩施工方案及工程投資

郭蓉蓉

（榆林市榆陽區水產工作站 陜西 榆林 719000）

1 概況

沙溝骨干壩位于榆林市榆陽區南部魏家樓鎮孔家焉村，所在溝道屬無定河三級支流，壩控流域面積9.69km2，屬黃土丘陵溝壑區。地形支離破碎，梁峁相間，基巖裸露，溝壑縱橫。該流域屬北溫帶干旱半干旱大陸性季風氣候，最大年降水量為697.4mm（1964年），最小降水量為165.3mm（1965年），流域多年平均汛期降水量397.8mm，年蒸發量2088mm。受地理及氣候影響，該區域水土流失十分嚴重，多年平均侵蝕模數為1.3萬t/km2，平均年輸沙量為 9.331 萬 t。

沙溝骨干壩是榆林市榆陽區螞蟻河上游劉家畔溝的一座控制性工程，控制流域主溝道長4.03km，泥面加高壩體10.5m，總庫容66.5萬m3，設計洪水標準取30年，校核洪水標準取300年。工程所在流域涉及孔家焉1個行政村，共有人口878人，糧食總產量39.6萬kg，糧食畝產值75公斤/畝。

2 存在問題

（1）設計缺陷使得沙溝骨干壩頻繁出險。

始建于1978年的沙溝骨干壩，受當時建設條件和建設思想束縛，該工程沒有經過任何設計及論證，建成時只有壩體工程，沒有任何泄水建筑物，致使該工程多次失事（由于沒有資金，最后一次在原壩址上游300m處泥面加高壩體7.0m，還是沒有任何排洪設施）。當地群眾自發性多次加固，但解決不了根本性問題，特別是2012年7月28日出現的溢洪滲露險情，雖然經政府組織武警官兵、周邊鄉鎮干部及廣大群眾幾百人，并動用大型機械進行緊急搶險，奮戰了20多個小時才暫時保住了該壩，所以急需對壩體設計進行變更，增設溢洪道建設，建設時要確保壩體不受影響。

（2）工期較緊。

沙溝骨干壩原壩高22.0m，已淤壩地1.58hm2，是該流域防洪攔泥的關鍵性工程。根據除險加固設計，沙溝骨干壩除險加固工程主要為加固大壩和增設溢洪道，工程要在汛前全面完工。由于陜北進入冬季氣溫寒冷，無法進行施工，造成施工期相對較短，較為緊張。

（3）無施工道路。

當地鄉村公路可通至村，但通往沙溝骨干壩的道路卻只有3m，無法滿足除險加固施工，需進行拓寬。

（4）建設資金一直困擾著沙溝骨干壩的除險加固。

沙溝骨干壩隸屬孔家焉村，屬于民辦工程，受益者也只是孔家焉村，因此，雖然該工程很早就出現險情，但卻一直苦于無處籌集資金，無法進行除險加固。而且，隨著時間的推移，壩體病情加重，除險加固資金更加巨大。特別是本世紀以來，當地青壯勞力大多外出務工，留在村里的大多為老弱病殘者，村里更是無力組織進行建設。

3 施工條件分析

3.1 交通、水電條件

沙溝骨干壩位于榆陽區雙城鄉孔家焉村，在工程施工前，應先修施工道路，對通往壩址施工道路拓寬1.0km，以滿足施工機械和運料車輛的通行。施工電力供給十分方便，水電以及氣候等因素均能夠滿足工程建設的需要。

3.2 建筑材料來源

根據實地勘測，選擇左右岸壩肩以上的土料為碾壓筑壩土料，土質為粉質壤土，儲量豐富，其粘粒含量為11.1.%，塑性指數為13，滲透系數為0.9×10-5cm/s，有機質含量＜5.5%，水溶鹽含量＜5.4%，天然干容重為1.5t/m3，土粒比重為2.75，含水量為17%，完全滿足碾壓筑壩施工的要求，所以工程所需的筑壩土料可從壩址左右岸取土，石料可在本村雙城溝開采，砂子從靖邊楊橋畔購買，水泥、鋼筋、柴油從縣城購置，施工機械選用74kW推土機。

3.3 施工方法及進度計劃

結合工程實際，現狀壩內水面以下采用水中填土筑壩，以上部分施工方法采用機械碾壓法筑壩。根據工程施工和度汛要求，本工程總工期為5個月，即2013年10月份開工建設。為了確保在2014年6月底全部完成施工任務，在壩體除險加固和溢洪道建設中，采取交叉施工作業，平行施工，壩體填筑與溢洪道基礎開挖同時進行，以節約時間。同時，上足設備和人員，以保證施工進度。

4 施工方案

4.1 沙溝骨干壩施工方法與流程

沙溝骨干壩施工流程：開工申請→開工審批→清理、削坡，處理檢查→結合槽開挖→取土物爆破松土地→推土機填壓推平→含水量檢測→合格推土機或壓路機碾壓→不合格，翻扮晾曬或灑水。

壩基清理采用人工配合74kW推土機進行，清基范圍一般應比壩腳線加寬0.5m，凡在清基范圍內的地面表土、亂石、草皮、樹根等都要清除干凈，對洞穴、墓穴等隱患，都應進行挖除，并分層夯實回填，清基厚度應滿足設計要求。壩體與兩岸結合處，岸坡要開挖成平順的正坡，削坡坡比不小于1∶1.5。為防止壩體與壩基結合處形成集中滲流，保證壩體與基礎緊密結合，壩軸線處開挖結合槽一道，結合槽要按設計尺寸開挖，遇有洞穴時必須清理并回填夯實。壩體填筑的土料要均質，不含腐殖土、石塊、大土塊、凍土塊或草根、樹枝等其他雜質。土料取用堅持高土高運、低土低運的原則；鋪土應平行于壩軸線方向延伸，厚度均勻，每層鋪土厚不得超過0.25m，寬度應一次鋪夠，避免接縫。每次鋪土前要將上次已壓實的土料灑水濕潤，并鉤皮刨毛，以利于上下層結合。冬季如不能連續施工時，第二次填筑前應將停工前的凍層挖開運走，或在壩面上鋪一層松土；雨季施工時，應將因雨形成的橡皮土挖除。在鋪土壓實過程中要根據土料性質，確定鋪土厚度與夯碾次數，其壓實度不小于92%，用履帶拖拉機碾壓，采取“進退錯距法”，兩次錯車碾跡應重疊10cm～15cm，沿壩軸方向進行，用1檔～2檔速度碾壓。壩體在施工期間會發生沉陷，因此，壩高應預留一定的沉陷值，取壩高的3%作為沉陷值。

4.2 溢洪道施工方案

根據壩址處的地質條件，右岸坡為堅硬老黃土層，同時岸坡較緩，基礎開挖方量不大，所以溢洪道布置在右岸。溢洪道由進口八字段、控制段、陡坡段、出口段組成。由于當地石料強度不能滿足砌石要求，所以溢洪道結構采用現澆鋼筋混凝土結構，溢洪道進口底高程989.50m，進口八字墻段長10.0m，溢流段長 18.0m，陡坡長 93.3m，坡比1∶3.0，出口高程為964.00m。溢洪道施工包括基礎開挖，基礎漿砌石砌筑，模板安裝支承，現澆混凝土。其工藝流程為：施工準備（開鑿基礎、清除殘渣、沖洗）→支模→砼拌和→攤鋪→振搗→清表→養護。

溢洪道砌石工程所用的塊石應堅實新鮮，無風化剝落層或裂紋，表面無污垢、水銹等雜質，用于表面的石材，應色澤均勻。石料應呈塊狀，中部厚度不應小于20cm。規格小于要求的毛石，可以用于塞縫，但其用量不得超過該處砌體總量的10%。砂漿采用的砂要求級配良好，粒徑在0.15mm～5mm左右，細度模數為2.5～3.0，其最大粒徑不大于5mm。每立方米砂漿的材料參考用量為：水泥 327kg，砂 1.08m3，水 291kg。

溢洪道主體工程澆筑時必須振搗密實，無麻面、蜂窩及露筋現象。鋼筋加工主要采用人工配合小型鋼筋機械完成。全部采用搭接，在同一斷面上，接頭斷面積不超過鋼筋總數的50%。鋼筋綁扎好后開始安裝模板，先按設計圖紙放在設計位置，而后用鋼筋進行加固，以保證在混凝土澆筑過程中不會產生跑模和移位，待混凝土澆筑完成達到一定強度后，人工采用專用工具拆模。混凝土在澆筑時采用機動翻斗車運料到現場后，人工鏟料入倉，1.1kW振搗器振搗，初凝前人工壓面提漿。

4.3 施工導流及度汛方案

本工程壩內有蓄水，開工于當年10月，溢洪道在次年4月開工，在汛期到來前必須完工，并開始運行，所以不考慮施工導流工作。雖然該工程是在非汛期施工，但工程開工前也必須制定詳細的度汛方案，由縣水務局、雙城鄉、孔家焉村委會組成沙溝骨干壩防汛機構，成立防汛搶險隊，人員不少于50人，儲備防汛搶險物資：麻袋500條，柴草5t～10t，架子車20輛，全部存放工地附近，施工中一旦有險情，即刻發出搶險信號（擂鼓），進入搶險狀態。

5 工程量及投資

5.1 工程量計算

5.1.1 壩體工程量計算

壩體碾壓土方量按橫斷面法計算，根據壩址溝道縱斷面及壩體橫斷面圖，平均按2m分層，將其每層面積算出，然后將每兩層土體加權平均后再累加即可。清基按面積計算，其他項目按“面積×厚度（長度）”進行計算。

表1 土壩其他工程量計算

表2 沙溝骨干壩溢洪道工程量表

5.1.2 溢洪道工程量計算

溢洪道工程砌石及混凝土工程量按幾何體積計算，挖填方工程量按斷面面積×長度分段計算，鋼筋用量按設計規格、長度、數量累計后加入損耗計算。

5.2 投資概算

沙溝骨干壩工程概算由工程措施費、林草措施費、獨立費用和基本預備費組成。經計算，工程概算需總投資191.76萬元，其中工程措施費168.9萬元，林草措施費0.65萬元，獨立費用16.62萬元，預備費5.59萬元，工程投資采取中央、省、市、縣四方共同投資完成。

6 結語

因為先天設計不足，使得沙溝骨干溝頻頻出現病險，根據沙溝骨干壩的除險加固方案，科學制定施工方案，以確保工程建設科學進行。沙溝骨干壩工程防洪能力為300年一遇洪水標準，在運行期間，削洪調沙，有效地防止溝道下切、溝岸擴張，抬高侵蝕基面，穩定溝坡，減輕水土流失，可攔截泥沙13.9萬m3，保護壩地 8.6hm2，為合理利用水資源和促進當地社會經濟發展創造有利條件。陜西水利