河口水庫除險加固施工方案探析

侯 婷

（榆林市榆陽區魚種場 陜西 榆林 719000）

1 工程概況

河口水庫位于無定河一級支流榆溪河上游支流的白河上游，水庫樞紐工程由大壩、放水建筑物和溢洪道組成，大壩由主壩和副壩組成，主壩為粘土心墻沙壩，副壩為均質沙壩，壩高12.7m，水庫總庫容9600萬m3，死水位1220.23m，壩前淤泥面高程1217.53m。河口水庫控制流域1400km2，其中有1/3的面積在內蒙古境內，庫區屬風沙草灘區，地勢十分平坦。1958年10月興建，1959年6月主體工程建成，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。河口水庫流域屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候區，多年平均氣溫8.1℃，日照2925.5h，無霜期259.4天，蒸發量1895.7mm；多年平均降水量為406.8mm。

2 病險問題

（1）水庫設計標準低。河口水庫修建于上個世紀六十年代，由于受“文革”期間三邊政策及批判“專家治水”等“左”傾路線的影響，施工大轟大嗡，組織管理混亂，只顧速度，不講質量，工程建設不徹底，配套不完善，質量差，效益低，再加之運行多年，使得水庫存在不同程度的險情和隱患。在水庫運行過程中，由于管理不善，缺乏維修費用，病害問題較多，工程效益低下。

（2）大壩斷面尺寸不符合規范要求。河口水庫大壩沒有護坡，上游坡塌陷、沖溝、裂縫較多，多數未砌護，有砌護的砌石不完善，坡面砌石錯位，不平整；下游坡比較大，無壩坡排水，存在沖溝、塌陷、滑坡、滲漏等現象，險情嚴重。上壩沒有道路，不利于防汛搶險需要。

（3）溢洪道為臨時排洪土槽，無砌護，沖蝕破壞嚴重。溢洪道與溝岸多為高邊坡，存在潛在塌岸問題，出口段無消力池，建設不徹底，水毀沖蝕嚴重，尾水危及壩腳安全。

（4）放水設施為臥管后接涵洞（管）形式，進口地形陡峭，通行不便，經多年運行已老化失修，其砌石局部脫落、裂縫，淤積、漏水，損毀嚴重，操作困難。

由于以上問題的存在，致使河口水庫不能正常發揮效益，一旦水庫失事，不僅危及下游村莊群眾的生命財產安全，還會造成很大的經濟損失，因此，應盡快采取工程治理措施，實施除險加固工程，充分發揮水庫效益。

3 水庫地質

河口水庫地處陜北黃土高原與毛烏素沙漠接壤地帶，區內無大的褶皺、斷裂存大，屬相對穩定地區。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-20010），工程區地震動峰值加速度小于0.05g，地震反應譜特征周期0.35s，相應地震基本烈度小于Ⅵ度。

大壩修建時兩岸未削坡清基，無結合槽。壩體相對密度、防滲心墻壓實度不滿足規范要求，壩體土平均干密度稍小于水中填土壩要求。主、副壩壩殼為中強透水性。壩基巖性主要為細砂和粉細砂層。細砂層厚度10m～18m，屬中-強透水性。粉細砂層厚度大于30m，頂板高度1207m～1221m，屬中等透水性。

溢洪道邊坡為細沙，坡高3.5m～5.0m，自然邊坡穩定；底板地基為細沙，干密度1.46g/cm3，松散、抗沖刷能力弱。

放水洞地層巖性以第四系松散堆積物為主，上部為人工堆積粉細砂，中部為風積細沙層，下部為粉細沙。放水塔基礎位于粉細沙層，地基承載力180kPa。

4 除險加固施工方案

4.1 除險加固方案

根據水庫病險問題，除險時維持原水庫的運用任務、規模和總體布局不變。設計的主要施工項目有：加固整修主壩，延長加高副壩，提高水庫防洪能力，設計施工總工期為18個月。

（1）大壩加固設計。增設護坡及防滲措施，復合土工膜規格采用300g/m2，上鋪70cm的砂土墊層，砂土墊層上為50cm厚砂礫石墊層，最上層為30cm厚的干砌塊石護坡。增設壩體下游坡腳貼坡排水體。表層為500mm厚的干砌塊石層，其下為250mm厚的礫卵石層，最下層為250mm厚的粗砂墊層。壩坡及兩岸設置豎向排水溝采用C15預制砼梯形槽。

（2）溢洪道加固設計。水庫溢洪道全長550m，采用C20砼現澆板結構。底部襯砌厚度0.2m，邊坡襯砌厚度0.15m。

（3）放水建筑物改建。設計擬拆除原放水塔和放水涵洞后予以重建，但基本維持其泄水規模不變。放水塔高10.9m，塔徑3.7m，塔壁厚0.6m，為鋼筋砼結構。放水塔基底均勻布置4根鋼筋砼灌注樁，樁徑0.8m，樁間距2.9m，樁長11m。交通橋橋型為2跨簡支T梁，跨度為15m，T梁支撐采用單排架，排架高7m。泄水涵洞為城門洞形，B×H=1.5m×1.8m，鋼筋砼結構，采用大開挖施工。

4.2 施工導流

河口水庫導流洪水設計標準為五年一遇洪水，枯水期流量為8.9m3/s，洪量為191萬m3。河口水庫現有的放水設施在施工期間，僅能將水庫放空至死水位高程1220.23m，而新建的放水涵洞進口放水塔墩臺基礎為1214.5m，因此，在放水涵洞施工期間存在施工導流的問題。放水涵洞進口施工采用修筑施工圍堰及水泵抽排方案。根據《水利水電工程施工組織設計規范》，確定導流圍堰為Ⅴ級，導流標準為5年一遇。由于放水塔工程量較小，施工可以在一個枯水期完成，擋水圍堰堰頂高程采用5年一遇枯水期（11月～3月）洪水標準時的庫水位加上安全超高，經計算圍堰頂高程為1222.0m，圍堰頂寬3.0m，上下游坡比均為1∶1，堰高4.47m，圍堰長約82m。圍堰采用粘土心墻防滲，因該圍堰坐落在河床淤積體上，圍堰底部采用拋草土袋體護底。圍堰內基坑排水考慮設置一臺型號為20SH-13水泵接塑料管的方式將該部分水量抽向大壩下游，確保放水涵洞進口施工的順利進行。上游壩坡加高培厚可利用新建放水設施進行泄水，并設置臨時施工擋水圍堰，圍堰頂高程為1220.53m，圍堰頂寬2.0m，上下游坡比均為1∶1，堰高3.0m，堰總長約220m，形式同前。

4.3 大壩防滲及排水工程施工

（1）壩面復合土工膜的鋪設。防滲膜料應嚴格按設計圖紙或產品說明書的要求粘接，其壓茬順序不得錯亂、搭接寬（長）度不能小于設計值或規范要求。為防止土工膜下滑，可在砼襯砌頂部做土槽，將膜料壓入槽內固定，不得在渠坡上捶釘固定膜料。施工前應進行膜料粘接試驗，其粘接方法、搭接寬（長）度、粘接處抗拉能力均應達到設計及有關規范要求，并經項目監理批準方可實施。

（2）土方開挖或回填。土方開挖時不得欠挖，盡量減少超挖，土方開挖以人工施工為主，開挖料用10t自卸汽車轉運至棄料場，并按設計要求進行堆放。表土清除合格后應向下翻松30cm，整平，壓實，壓實度不得小于93%設計值。在大壩土料碾壓時，先清表1.5m，然后由推土機推土，當上壩土料含水量大于最優含水量時，可用推土機松土器翻曬，當含水量小于最優含水量時，可用汽車灑水使土料達到最優含水量，然后再進行碾壓。在碾壓時，大壩上下游兩個工作面兩組機械組合，同時施工，采用后退法平行軸線方向卸料，利用振動碾沿壩軸線方向進退錯距法碾壓，局部死角地段用人工電夯壓實。上、下游邊坡培厚的土料由20t自卸汽車從土料場運往壩區，沿壩坡馬道卸料于培厚區，推土機平料、均勻攤鋪，確保大壩碾壓密實。

4.4 放水塔及放水涵洞施工

放水塔及涵洞土方開挖主要采用機械及人工相結合的辦法，擬采用兩臺1.6m3液壓反鏟挖掘機配配10t自卸汽車完成。放水涵洞進口閘室基礎采用混凝土灌注樁加固，施工過程中應注意做好泥漿、鉆渣和廢水的處理工作。放水塔及放水涵洞混凝土澆注采用2臺0.4m3移動式砼拌合站拌合，2臺移動式拌合站分別布設在放水涵洞進口及出口施工道路旁的平臺上。模板采用鋼模板作為模板工程的面板材料，對于有結構要求的部位采用鋼木模板相結合。對于放水涵洞底板和邊墻的模板，均由人工支撐，基礎的砼可由架子車運送，沿溜槽入倉；對于邊墻及上部結構的砼，由小型輪胎式吊車吊裝特制的砼罐入倉，人工平倉，插入式振搗器配合平板振搗器振搗密實。

4.5 漿砌石、干砌石施工

河口水庫大壩、放水涵洞漿砌施工石料應優先用塊石，石料強度不低于設計強度，耐風化、無裂縫；塊石要求上下兩高度大致整平，無尖角、塊厚度大于20cm。為保證砌石斷面尺寸準確和坡面平整，各段應拉線砌筑。砌筑時，石料必須保護濕潤狀態。座漿砌筑前，先灑水濕潤基面，然后鋪一層厚2cm～5cm的砂漿，并隨即砌石。砌體的第一層，漸變段始、末端及控制點處應用較大的平石塊，每一層石塊將大面朝下。選擇較大、較規整的塊石砌于渠底或砌體下部。砌筑要求平整、穩定、密實、錯縫。同一砌筑層內相鄰石塊應錯縫砌筑，不得順流向通縫。上下相鄰砌筑的石塊，也應錯縫搭接，避免豎向通縫。砌體外露面在砌筑后12小時～18小時之內進行養護，養護期間，嚴禁用重錘敲打、滾動石塊，在其上搬運重物等有損砌體強度的行為。干砌石料盡量選用利用料，采用立砌法砌筑，砌體縫口應砌緊，底部墊穩、填實，嚴禁架空，不得疊砌、浮塞，不得使用有尖角或薄邊的石料砌筑，石料最小邊厚度不小于150mm，不得在砌筑層面以小塊石、片石找平。堤頂以漿砌石壓頂。干砌石厚度大于30cm時，上層用35cm直徑的石塊，下層用25cm的石塊砌筑。

4.6 溢洪道施工

溢洪道土方擬用推土機配合3m3裝載機裝車，除回填用土料可就近堆放備用外，其余均沿施工臨時道路外運，經試驗后也可作為副壩體填筑用料。溢洪道砼澆筑，由2臺0.4m3移動式砼拌合站拌合，對于底板和邊墻的模板，均由人工支撐，基礎的砼可由架子車運送，沿溜槽入倉；對于邊墻及上部結構的砼，由小型輪胎式吊車吊裝特制的砼罐入倉，人工平倉，插入式振搗器配合平板振搗器振搗密實。

5 結語

施工組織設計是研究水利水電工程施工條件、選擇施工方案、指導和組織施工的技術經濟文件，是編制工程投資估算、總概算和招投標文件的主要根據，是工程建設和施工管理的指導性文件。本文通過分析陜西省榆林市河口水庫除險加固工程施工組織，從設計角度全面介紹了河口水庫除險加固工程施工的內容和方法，指出了河口水庫除險加固工程的主要問題及優化施工的措施，為同類水庫施工組織設計提供了參考。陜西水利