閆夏嬌

(山西省水利水電科學研究院 山西太原 030002)

1 工程概況

小石口水庫大壩為混凝土面板堆石壩，主要工程項目為建筑工程、機電設備安裝工程及金屬結構安裝工程，其中建筑工程由泄洪洞工程、大壩工程以及溢洪道工程三部分組成。

根據(jù)工期安排，全部工程完工約需三年，為保證大壩主體工程在施工期間的正常施工，創(chuàng)造干地施工條件，進而確保汛期能安全渡汛，需要根據(jù)工程施工確定適合的導流方式，本著安全、經濟、實用的原則設計合理的導流建筑物形式。

2 導流建筑物設計

根據(jù)工程工期要求、庫區(qū)水文及地質等方面的技術資料，結合現(xiàn)場實地勘察和工程施工進度計劃，根據(jù)工程施工需要確定導流方式采用全斷面枯水期圍堰法，由上、下游圍堰擋水，臨時導流泄洪洞泄流。

2.1 流域水文情況

小石口水庫位于桑干河流域黃水河的一級支流小石峪，壩址以上控制流域面積80.2km2，為無資料地區(qū)，采用《山西省水文計算手冊》分別計算徑流、洪水及泥沙。

地表徑流采用冪函數(shù)模型法計算結果，多年平均地表徑流深54.6mm，折合年地表徑流量438萬m3；基流采用數(shù)學模型法成果，基流均值15.4mm，折合年基流124萬m3；則小石口水庫多年平均徑流量為562萬m3。徑流計算成果見表1。

表1 徑流計算成果表

小石峪洪水由暴雨形成，全部集中于汛期，經與壩址附近調查洪水比較后，確定設計洪水采用推理公式法計算，洪水計算成果見表2。

表2洪水計算成果表

2.2 圍堰設計

導流建筑物級別為5級，導流建筑設計洪水標準為5年一遇，導流時段為全年，相應洪峰流量94.4m3/s。壩體施工期臨時度汛洪水標準采用20年一遇洪水重現(xiàn)期，相應洪峰流量407m3/s。

水庫上、下游圍堰均為全斷面堆石圍堰，圍堰斷面詳見圖1、圖2。

圖1 上游圍堰橫剖面圖

圖2 下游圍堰橫剖面圖

上游圍堰位于大壩上游導流洞進口下游處，最大堰高8.54m，堰頂長44m，寬6.0 m，上、下游邊坡均為1：2。堰前迎水面設干砌石護坡，其下為墊層，堰體采用堆石填筑。

堰體采用土工膜防滲，鋪設于堰體上游墊層中間，堰基采用黏土截水槽防滲。

下游圍堰位于大壩下游，泄洪洞出口上游處，最大堰高2.0 m，上下游邊坡均為1：1.5，下游側迎水面設草袋土護坡，厚0.5m。

圍堰堆石體填筑采用料場開采的弱風化巖石或建筑物開挖棄料填筑。設計最大粒徑800 mm，設計孔隙率25%，級配連續(xù)，碾壓鋪料層厚80 cm，碾壓遍數(shù)6～8遍；墊層料采用石料場人工軋制料，最大粒徑為80～100 mm，小于5mm顆粒的含量占30%～50%，小于0.075mm顆粒的含量小于8%，級配連續(xù)。設計相對密度為0.75，滲透系數(shù)一般在10-3cm/s范圍。

3 導流建筑物施工

3.1 土石方開挖

導流工程土石方開挖主要為圍堰建基面覆蓋層的砂卵石開挖。

對于覆蓋層開挖深度及開挖工程量均較小部位，擬采用推土機推運堆積成堆，而后裝載機挖裝20 t自卸汽車運至指定的棄渣場，對于局部開挖厚度較大部位采用反鏟挖機開挖，自卸汽車運輸。

3.2 導流圍堰填筑

導流圍堰填筑材料采用建筑物開挖棄料填筑，填筑時優(yōu)先選用壩址范圍臺地部位的開挖料，對于河灘部位含水量較大的開挖料可在施工現(xiàn)場附近堆放并進行翻曬，待其含水量達到填筑要求后，方可進行填筑。

3.2.1 黏土截水槽填筑

黏土截水槽在堆石料填筑后采用進占法填筑，當堆石料填筑至2～3m時，從已填筑堆石上進行截水槽的填筑。每一填筑層的主要施工工序為：基礎面（結合面）處理→卸料→鋪料、平倉→碾壓→質檢。自卸汽車運輸至現(xiàn)場附近卸料，因截水槽底部較窄，挖機順圍堰軸線方向鋪料，小型振動碾碾壓，邊角部分人工夯實，對于截水槽上部，由于填筑面較寬，故可全倉面鋪料，條帶寬度以碾壓機械的工作寬度為準并應符合設計及規(guī)范要求，填筑時每層鋪料厚度應符合規(guī)范要求，一般不大于50 cm。鋪料后，采用振動平碾順鋪料方向進行進退法壓實，其壓實度一定要滿足設計所要求的壓實度標準，并應保證層與層之間的結合強度。

3.2.2 堆石料填筑

由于施工導流圍堰填筑面均較大，圍堰堰體填筑時擬分段采用土石料分層分條帶鋪料填筑，在填筑現(xiàn)場采用流水線施工作業(yè)，即反鏟挖掘機裝土石料至自卸汽車，自卸汽車將土石料運至現(xiàn)場后進行后退法卸料，而后推土機鋪料、平倉，最后振動平碾壓實。

堆石料采用20 t自卸汽車運輸，直接運輸至施工區(qū)，進占法鋪料，用TY320推土機攤鋪平料，鋪料厚度根據(jù)碾壓試驗確定，其誤差不超過層厚的10%,為了提高堆石的壓實效果，減少后期沉降量，在壓實前后和壓實過程中，采用專用灑水車適當加水，加水量根據(jù)石料的巖性、細粒含量及其風化程度來確定，一般為填筑量的10%以內。堆石料攤鋪平整后采用18t自行式振動平碾壓實，碾壓方向沿圍堰軸線方向，應用進退錯距法碾壓。

3.3 鋪設土工膜

3.3.1 土工膜的鋪設施工

土工膜施工工藝為：鋪設、裁剪→對正、搭齊→壓膜定型→擦拭塵土→焊接試驗→焊接→檢測→修補→復檢→驗收。

土工膜的鋪設宜采用人工進行鋪設。鋪設施工人員必須穿膠底或軟底鞋；按規(guī)定順序和方向分區(qū)分塊進行土工膜的鋪設；鋪設土工膜時，應適當放松，并避免人為硬折和損傷；鋪設土工膜時，膜塊間形成的結點，應為“T”字型，不得成“十”字形；土工膜焊縫搭接面不得有污垢、砂土、積水（包括露水）等影響焊接質量的雜質存在；鋪設土工膜時，應根據(jù)當?shù)貧鉁刈兓群凸S產品說明書要求，預留出溫度變化引起的伸縮變形量；土工膜鋪設完畢、未加保護層前，應在膜的邊角處每隔2～5m放1個20～40 kg重的砂袋；土工膜應自然松馳與支持層貼實，不宜折褶、懸空。特殊情況需要褶皺布置時，應另作特殊處理。

3.3.2 土工膜的焊接

用干凈紗布擦試焊縫搭接處，做到無水、無塵、無垢；土工膜應平行對正，適量搭接，一般各邊焊寬10～12cm；根據(jù)當時當?shù)貧夂驐l件，設備調至最佳工作狀態(tài)；在調節(jié)好的工作狀態(tài)下，做小樣焊接試驗，試焊接1m長的土工膜樣品；采用現(xiàn)場撕拉檢驗試樣，焊縫不被撕拉破壞、母材被撕裂認為合格；現(xiàn)場撕拉試驗合格后，用已調節(jié)好工作狀態(tài)的熱合機逐幅進行正式焊接；用擠壓焊接機進行T字疤和特殊結點的焊接。

土工膜現(xiàn)場聯(lián)接應符合以下規(guī)定：根據(jù)氣溫和材料性能，隨時調整和控制焊機工作溫度、速度，焊機工作溫度應為180～200℃；焊縫處土工膜應熔結為一個整體，不得出現(xiàn)虛焊、漏焊或超量焊；出現(xiàn)虛焊、漏焊時，必須切開焊縫，使用熱熔擠壓機對切開損傷部位用大于破損直徑一倍以上的母材補焊；焊縫雙縫寬度宜采用2×10 mm。橫向焊縫間錯位尺寸應大于或等于500 mm；T字形接頭宜采用母材補疤，補疤尺寸可為300 mm×300 mm。疤的直角應修圓；焊接時，必須及時將已發(fā)現(xiàn)破損的土工膜裁掉，并用熱熔擠壓法補焊牢固；聯(lián)接的兩層土工膜必須搭接平展、舒緩。

3.4 導流建筑物拆除

圍堰拆除時采用挖機一次性挖除，拆除土石料裝20 t自卸汽車運往棄渣場。

4 小結

本工程根據(jù)工程工期要求、庫區(qū)水文及地質等方面的技術資料并結合現(xiàn)場實地勘察和工程施工進度計劃確定了導流方式采用全斷面枯水期圍堰法，由上、下游圍堰擋水，臨時導流泄洪洞泄流的導流方式。本著安全、經濟、實用的原則確定了上下游圍堰結構，圍堰的填筑堆石體的填筑、黏土截水槽的填筑以及土工膜的鋪設等導流工程項目的施工安排合理。整個導流工程的設計、施工科學合理，為小石口水庫樞紐工程的順利施工奠定了堅實的基礎。