淺談圍壩工程在王家院水庫建設中的應用

婁方龍

（山東大禹水務建設集團有限公司，山東 濟南250000）

王家院水庫位于山東省泰安市岱岳區大汶口鎮王家院村，京福高速公路橋下游2.2 km 處、汶口2 號壩下游1.0 km 處的大汶河右岸。工程利用現狀采砂坑地形優勢整修改建為水庫，自汶口2 號壩引蓄汶河水。工程由引水渠、圍壩、放水洞、庫內連通橋及防汛路組成。

1 水文氣象和工程地質情況

1.1 水文氣象條件

大汶河流域位于山東省中部的泰山南麓，發源于淄博市沂源縣松崮山南麓沙崖子村，流域東西長208 km，南北寬30～100 km，流域面積9 069 km2。大汶河自源頭至入湖口，自然落差362 m，平均比降1.74%。工程所在大汶口是牟汶河和柴汶河的交匯處, 大汶口以上流域面積為5 655 km2。大汶河流域屬于華北暖溫帶半溫潤季風性大陸性氣候區，年平均氣溫為12.6 ℃，多年平均降水量為689.6 mm。流域風向和風力隨季節變化較大，冬季多為偏北風，夏季多為偏南風，最大風速達20 m/s。流域內多年平均蒸發量為564.8 mm，月蒸發量9 月份最高，自東向西為350.5～452.5 mm。

1.2 圍壩工程地質條件

圍壩的建設首先要了解工程施工的地質條件，根據資料測算，庫岸覆蓋層主要為素填土、中砂、粗砂、砂礫石，基巖為奧陶系泥灰巖和寒武系灰巖，本場區范圍內，地基土自上而下分為素填土、中砂、粗砂、砂礫石、粉土、泥灰巖、灰巖。

2 圍壩工程概況

2.1 圍壩布置

圍壩總長3.93 km，樁號范圍為0+000～3+930，起始樁號位于圍壩與原堤岸交接處。加固原圍壩段長0.63 km，分別為樁號3+100～3+600 段、3+800～3+930 段；改建圍壩段長3.30 km，樁號0+000～3+100、3+600～3+800，采用膠凝砂礫料心墻砂殼壩。圍壩0+300～3+100 段壩基基巖進行帷幕灌漿，灌漿段長2.8 km。

2.2 原圍壩加固工程

原壩體主要為中粗砂，頂寬50～350 m。按照因地制宜的原則，對現有壩體進行加高、削坡、壩體防滲，設計壩頂寬50 m，高程92.3 m。圍壩上游壩坡在高程90.50 m 處設戧臺，戧臺以下坡比1∶5，以上坡比1∶4。圍壩下游壩坡比為1∶3，分別在高程89.0 m、85.0 m 處設寬2.0 m 戧臺。壩體防滲采用液壓銑削深攪地下連續墻方案，成墻厚0.65 m，防滲墻頂高程為92.0 m，底部深入基巖0.5 m，平行于壩軸線布置，心墻軸線距下游側壩肩10 m。

2.3 改建圍壩工程

改建圍壩采用膠凝砂礫料心墻砂殼壩，壩頂高程為92.3 m，壩高11.3 m，壩頂寬20.0～50.0 m。膠凝砂礫料心墻頂寬1.5 m，沿壩軸線布置，兩側坡比1∶0.14。壩體坡比設計同加固段。

2.4 壩頂構造

圍壩壩頂路面采用7 cm 厚的瀝青混凝土路面，寬7.0 m；基層為水泥穩定粒料，路面為雙向排水，坡度為1%，上游側壩肩設石欄桿，下游側設高1.0 m 防護墻。

2.5 護坡設計

圍壩上游壩坡高程90.50 m 戧臺以上至壩頂采用GFS 抗沖植草墊護坡（坡面長2.0 m），上鋪100 mm 厚種植土，內撒草種。戧臺及以下坡面采用厚100 m 植草磚護坡（坡面長10.0 m）。戧臺內外側植草磚封頂采用C25 現澆混凝土結構。

下游護坡（臨大汶河側）高程89.00 m 戧臺以下采用預制混凝土連鎖塊護坡，89.00 m 戧臺以上至壩頂采用厚100 mm 植草磚護坡。圍壩臨河側坡腳基礎外設2.0 m×1.0 m 賓格網石籠護腳，埋深0.5 m，長2.0 km。

3 圍壩工程的填筑要求及施工工藝

3.1 圍壩工程的填筑要求

1）用來圍壩填筑的土料要求無腐殖土、砂土、雜草及其他雜物。取土場應設在距壩基外邊線不少于50 m 處，取土邊坡應控制在1∶10。

2）實行分層填筑，分層壓實。填筑的土層厚度每層最好在30～40 cm 之間，每層土鋪完后，要用鏟運機托平，平整度達到相關規范的要求，托平后再進行碾壓，碾壓要分段分片進行，相鄰作業面需要搭接碾壓寬度平行壩軸線方向控制在0.5 m，垂直壩軸線方向控制在0.3 m，每次碾壓結束后進行干密度及含水量的測定。當干密度不符合規定要求而換水量在允許含水量范圍內時（20%～25%），應繼續碾壓；當含水量大于允許含水量25%時，應對土料進行晾曬后再進行碾壓，否則壓實干密度達不到設計要求；當土壤含水量小于20%，應進行機械灑水后碾壓，以使上下土層之間緊密結合無明顯層面。在碾壓過程中壩心和壩殼設立標志以防漏壓、久壓或過壓。

3）壩心與壩殼在填筑過程中往往存在不同步的現象，這在二者接觸處進行下一層填筑前一定要進行開蹬，否則容易引起層面滑坡。當相鄰兩端出現進度不一致時，落后方應在下一層填筑之間實行開蹬后或以小于1∶1.5 斜坡連接方可上土。嚴禁出現界溝，層與層之間要先灑水后上土，否則就會在結合部形成一個滲水層以致造成大壩滲漏。

3.2 圍壩工程的施工工藝

圍壩工程的施工工藝主要包括圍壩基礎清理、填筑料開采和圍壩填筑。

1）圍壩基礎清理。砂土料開挖及填筑前先對壩基和料場的表層土進行清理，壩基清除表層土平均50 cm 厚，清理棄土運至北岸坡抬田，運距1 500 m；砂土料場清除表層土約30 cm 厚，采用88 kW 推土機攏堆，推運距離100 m。

2）填筑料開采。壩殼砂礫料填筑的鋪料方式、鋪料厚度、碾壓機械的類型及重量、碾壓遍數、壓實層的孔隙率、相對密度、填筑程序、壓實方法等應經實驗確定。采用振動碾進行碾壓，按核定的碾壓行車速度、碾壓遍數進行試驗。

3）圍壩填筑。一是加固圍壩工程填筑需分層施工，每層填筑厚度應通過實驗確定。首先采用1.0 m3挖掘機對原壩體進行削坡整理，再用履帶拖拉機對壩體坡面進行整平壓，壩體填筑加高部分采用實料場取土土料鋪填后采用88 kW 推土機推平，推運距離100 m，以確保鋪料層厚度均勻，如果發現超厚部位，要立即進行處理。填筑土料采用振動碾壓實，施工時應平行于壩軸線方向進行，相鄰兩段交接帶要彼此搭接，垂直壓實方向搭接帶寬度不小于0.3～0.5 m，順壓實方向搭接帶寬度不小于1.0～1.5 m。施工過程中應嚴格按照《土石壩施工組織設計規范》（SL648-2013）要求施工。二是改建圍壩工程，首先采用1.0 m3挖掘機對新筑壩體壩基土方進行開挖，開挖土料用88 kW 推土機推運，推運距離100 m，用以新壩體填筑時使用，筑壩剩余土料采用1 m3挖掘機配10 t 自卸車挖運至工作面附近，運距為500 m，最后采用振動碾對改建壩體進行壓實。

4 結 語

通過上述介紹可以看出：圍壩工程的設計及施工為水庫的工程質量奠定了基礎，給予了水庫安全保障。目前王家院水庫已經投入運行，并且運行狀況良好，合理的設計和保質保量的施工是工程建設的基礎。