中坤三十队水库除险加固工程施工组织设计

吴星权

（海南省农垦设计院，海口 570226）

中坤三十队水库位于海南省屯昌县国营中坤农场三十队附近的南渡江支流上，于2002年初动工兴建，2003年5月完工。该水库坝址以上集雨面积3.01 km2，河长 3.03 km，坡降 2.13%。水库设计灌溉面积33.3 khm2，是一项以灌溉为主、兼有养殖等功能的小型水利工程。溢流坝段及非溢流坝段坝顶全长60.4 m，为无闸控制实用堰，溢流净宽 18.0 m，堰顶高程163.50 m，浆砌石外包混凝土结构。由于坝体稳定安全系数低，水库已无法满足安全要求。如果不及时进行加固处理，极易威胁下游居民的生命财产安全。综上所述，水库存在多处病险，对水库进行加固处理势在必行。

1 水库除险加固工程施工条件

1.1 水文气象条件

水库坝址以上流域多年平均降雨量2 250 mm，平均水面蒸发量1 390 mm，平均径流深1450 mm。坝址处多年平均来水量436.45万m3，多年平均流量0.138 m3/s。

项目区气候温和，日照时间长，热量充足，雨量充沛，有丰、枯水年之分。年内有干、湿季之分，干季为11月—翌年4月，湿季为5—10月。多年平均气温23.0℃，平均水面蒸发量1 390 mm。

1.2 主要建筑材料来源

工程主要建筑材料来源：1）土料。土料分布于水库上游100 m处，岩性为砂质粘性土，取土层厚1～2 m，储量达6万m3。2）砂料。砂料可取于定安境内的南渡江，距离坝区约75 km，含泥量0.5%，砂类级别为Ⅰ类中砂。3）石料。石料可取于附近的石场，距离坝区20 km范围内为花岗岩，石质坚硬，块状，储量大，岩石抗压、抗剪强度高，能满足工程需要。

施工基本用电可从附近低压电路接入；施工用风由6 m3电动空压机供应；施工用水可直接从水库中抽取。

2 水库除险加固工程施工内容及主要工程量

2.1 施工内容

1）大坝上游面新增C25钢筋混凝土防渗面板，坝基采用帷幕灌浆进行防渗；

2）非溢流坝防浪墙后的坝顶加厚并新建防护栏杆；

3）溢流坝顶部新建人行桥；

4）溢流坝挑流鼻坎后新增混凝土护脚，下游两岸重建并延长出口挡墙，保护山体免受冲刷；

5）放水涵内套钢管加固，并将坝后闸阀改为进口闸门控制，新建进水口和配套启闭设备；

6）新建防洪上坝道路，配套漫水桥及道路排水涵；

7）设置相应的水情设施和管理设施；

8）水土保持、环境保护等其他项目。

2.2 主要工程量

工程的主要工程量为：土方开挖554.50 m3，土方回填 928.40 m3，浆砌石 45.20 m3，混凝土 910.37 m3。

主体建筑工程主要材料用量为钢筋15.24 t、水泥 413.23 t、块石 394.88 m3、碎石 1 350.51 m3、河砂596.84 m3、 汽 油 0.14 t、 柴 油 2.68 t，施 工 工 日5 275.39 个。

3 水库除险加固工程施工导流

3.1 导流时段划分

为保证枢纽的正常运行及施工期的大坝安全，坝体上游防渗面板、齿墙、放水涵进口加固拟在枯水期进行，其他施工受洪水影响不大，可往后安排。导流时段为12月至翌年2月。

3.2 导流方式及导流标准

根据工程水文特性及实际情况，放水涵加固前先利用现有放水涵洞将库水位降至153.05 m。为降低施工期库水位，将直径0.4 m的HDPE双壁波纹管接入放空涵洞导流。施工期遭遇5 a一遇洪水，相应库水位为154.65 m，需设置施工围堰。

根据SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，临时性建筑物为5级时，土石结构临时性水工建筑物的洪水标准重现期为10～5 a，混凝土、浆砌石结构临时性水工建筑物的洪水标准重现期为5～3 a，故项目临时性建筑物的洪水标准取5 a。加固按水库运行情况选择12—3月作为施工时段，采用5 a一遇洪水标准。围堰安全超高0.5 m。

3.3 导流建筑物设计

导流期大坝和涵管施工时，施工围堰的拦截使水库仅通过导流管下泄洪水。围堰高程根据围堰拦蓄洪水后最高洪水位确定。水库放水涵底高程为153.05 m，相应库容0.99万m3。根据洪水分析计算，施工期导流管最大下泄流量为 0.4 m3/s，最高库水位为154.15 m，加安全超高 0.5 m，得出施工围堰填筑高程为 154.65 m。

施工围堰高程按5 a一遇洪水标准设计，堰高2.0～3.0 m，堰顶高程 154.65 m，顶宽 2.0 m，迎水面、背水面坡度均为1∶1。在大坝上游全坝段围堰，总长55 m。采用粘土围堰，施工完成后，通过D400的HDPE双壁波纹管导流。受施工期洪水影响较大的工程结束后，拆除围堰。

4 水库除险加固工程主体工程施工方法

4.1 主坝加固施工

4.1.1 清基 清基工作主要是清挖淤泥，开挖面板齿墙。 淤泥开挖边坡为 1.0∶1.5，坝后开挖边坡为 1.00∶0.75。

主要采用机械开挖，局部采用人工开挖。开挖注意事项：1）采用必要的防护措施保护低于和超出开挖范围的岩体，不得采取任何可能危害工程的爆破；2）清除开挖面和边坡上的尖突、倒悬岩石、各种松动岩体和其他不安全因素，必要时采取一定的临时支撑或支护措施；3）清基可分部进行，但必须做好基础开挖验收，验收合格后方可进行下一道工序。

4.1.2 防渗面板混凝土施工

1）施工排架。根据工程的实际施工情况，在分段浇注灌浆平台后，从下部搭设施工排架。施工排架采用钢管搭接，在防渗板分缝处锚排架连接钢筋或膨胀螺杆。排架杆件和加固强度应符合相关施工规范、规程要求。

2）混凝土质量要求。混凝土的设计强度、抗渗、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀、低热等性能，应符合《水利水电工程施工质量评定规程》SL176—1996及有关规定。

拌制混凝土时，必须严格按照经建设单位批准、由有资质的试验室签发的混凝土配料单进行配料，严禁擅自更改。如要求调整，需征得建设单位、监理单位和设计单位同意。必须将混凝土各组成份拌和均匀，拌和程序与拌和时间按规范执行。混凝土运输所用机械设备，均应能保证混凝土在运输途中不发生分离、漏水、严重泌水及过多降低坍落度等现象。混凝土在运输中，应尽量缩短运输时间及减少转运次数，运输时间不宜超过30 min。吊罐出口至混凝土仓面的高度以不大于1.5 m为宜，并需保证混凝土卸料后不发生严重分离现象。对分离的骨料辅以人工处理。在浇筑过程中仓面如发现错料，当标号低于设计标号时，应挖除或作废料处理，使用的水泥品种不得混杂。

考虑到洪水对施工的影响，浇筑坝体防渗面板混凝土应采用滑动提升式组合钢模板，特殊部位采用木模板，滑动提升式组合钢模板可以通过于坝顶做牵引，溢洪道段，可以通过坝体固定滑轮做牵引，操作平台与组合滑模相配合制作。大体积混凝土模板安装允许偏差见表1。

表1 大体积混凝土模板安装的允许偏差Table 1 Allowable deviation of large volume concrete template installation /mm

4.1.3 混凝土施工 混凝土浇筑前，按设计要求清洗仓面，并由建设、监理单位对仓面准备工作进行详细检查，质量检验签证后方可浇筑混凝土。

辅料坯厚应根据入仓速度、混凝土允许初疑时间、仓面大小及振动器性能确定，一般以30～40 cm为宜，浇筑层厚以1.5～2.0 m为宜。混凝土浇筑应保持连续性，不允许出现冷缝。如因故停浇超过混凝土允许间歇时间，则应按工作缝作停仓处理。停仓混凝土坡面应振捣成斜坡，坡度不小于 1∶3～1∶4。恢复浇筑时应认真处理坡面并铺砂浆。

入仓混凝土应做到随浇随平仓，若有粗骨料分离，应用人工均匀分布于平仓面上，并及时振入混凝土内。振捣器前后两次插入混凝土中的间距，应不超过振捣器有效半径的1.5倍。振捣上层混凝土时，应将振捣器插入下层混凝土5 cm左右，以加强上下层混凝土的结合。振捣器距模板的垂直距离不应小于振捣器有效半径的1/2，且不得触动钢筋及预埋件。

混凝土浇筑期间，若表面泌水较多，应及时采取减少泌水的措施。浇筑过程中，如遇大雨、暴雨应立即停止浇筑，并用防雨布遮盖混凝土表面；如遇中雨，应采取相应的防雨措施。只有混凝土达到2.5 MPa以上，且能保证表面和棱角不会因拆模而损坏时，才能拆除不承重的侧面模板。拆除强度及时间应通过试验确定。

混凝土工作缝处理的技术要求：1）已浇好混凝土强度未达到2.5 MPa前，不得进行上层混凝土浇筑的准备工作。2）工作缝需进行冲毛处理，以微露粗骨料为标准。3）混凝土初凝后终凝前，用压力水（0.4～0.6 MPa）冲毛，冲毛时间与水泥品种、混凝土标号、气温有关，应通过试验确定。当用高压冲毛机处理时，可以在混凝土终凝以后进行。4）混凝土浇筑前，对已冲毛而又产生少量乳皮、水锈的混凝土面，先用风砂枪冲毛，再用清水冲净。5）老混凝土面用风砂枪或高压冲毛机进行处理，必要时辅以人工凿毛。6）浇筑结束后，应保持混凝土表面湿润。混凝土冲毛后，一般部位养护21 d，完建面及抗冲耐磨等主要部位的养护不少于28 d。

4.1.4 混凝土质量控制与检查 混凝土质量控制与检查按 《水利水电工程施工质量评定规程》SL176—1996及有关规范执行。

4.1.5 防渗面板混凝土温度控制技术要求 防渗面板与坝体（大坝）连体犹如薄壳大坝，故应对混凝土施工温度进行控制，设计允许最高温度。

4.2 其他项目施工

一般的混凝土工程、钢筋混凝土工程、砌石工程、筑路和挖填土方工程，均为常规施工技术。采用机械和人工相结合的方法，按有关施工规范施工。

5 水库除险加固工程施工布置及进度

工程交通条件便利，物资供应也较方便。大坝右岸地势相对平缓，土地平整后可布置施工生活区和仓库。工棚、木材加工场、钢筋加工场、材料堆放场、混凝土搅拌系统等可根据施工灵活安排。各料场通过上坝公路与乡村公路相通，可满足施工要求。

根据工程项目和工程量，施工期确定为6个月。施工于第一年11月初开始，至翌年4月底结束。

6 结论

通过分析中坤三十队水库的水文气象条件、主要建筑材料来源等施工条件，确定施工内容及主要工程量，科学设计中坤三十队水库除险加固工程，合理安排施工总体布置和施工总进度，以有效缩短工期，保证除险加固建设任务按期完成，并充分发挥工程功效。

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