赵庄水库除险加固工程施工组织设计

王荔红

（高平市釜山灌区管理局 山西高平 048400）

1 赵庄水库基本情况

赵庄水库位于丹河源头的山西省高平市寺庄镇赵庄村北边，地貌上属于晋东南中南部侵蚀山地与高原地区之沁河丹河流域侵蚀低中山区，水库于1958年开工建设，1960年10月竣工，无竣工验收资料。原设计总库容215万m3，其中调洪库容60万m3，兴利库容135万m3，死库容20万m3，设计灌溉面积666.67hm2。所在流域多年平均降雨量为630 mm，多年平均径流量为43.5万m3，多年平均输沙量为7.92万t。最初设计以灌溉、防洪为主，现阶段以防洪为主，兼顾灌溉和养殖。

由于受当时历史条件和资金所限，且各种管理均不规范，再加上缺乏必要的施工机械和技术力量，1960年竣工时仅完成了大坝的部分主体工程，后虽经多次维修改造，仍不达部颁防洪标准，遗留问题较多，近五十年来水库一直带病运行，效益不能正常发挥。根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》SL252-2000，赵庄水库为小（I）型水库，工程等级Ⅳ等，其主要建筑物为4级建筑物。

2 存在问题及除险加固的必要性

水库经过多年运行，存在以下问题：（1）防洪不达部颁防洪标准；（2）坝顶未设防浪墙，坝顶高程及宽度不达设计要求；（3）大坝坝体沉降，上游坝坡有冲沟；（4）排水设施破坏严重；（5）溢洪道不达设计标准，溢洪道交通桥砌石风化严重，泄水槽两测及底部砂岩风化严重；（6）卧管西边部分出现漏水，输水涵洞出口冲毁；（7）坝下游河床有渗水现象；（8）大坝没有观测设施。

2008年11月根据山西省水利厅的安排，高平市水利水保局委托晋城市水利勘测设计院于完成了《赵庄水库大坝安全鉴定评价报告》，2008年12月由晋城市水利局专家组对大坝进行安全鉴定，经省厅审查后，2009年2月山西省水利厅通过了赵庄水库三类坝鉴定成果的核查，认定该水库为三类坝的鉴定结论。水库属病险水库，需对水库进行除险加固。

3 除险加固内容

大坝除险加固工程：包括大坝上下游护坡、坝体培厚、坝顶改造和坝脚排水工程。

溢洪道工程及交通桥：清理泄水槽两侧及底部强风化砂岩层，将泄槽段开挖衬砌成型，修筑浆砌石挡墙，增加消能设施，并重建溢洪道交通桥。使水库达部颁30年设计、300年校核洪水标准，确保下游安全。

卧管输水洞出口退水渠工程：重新修建被冲毁的输水洞出口退水渠，保护大坝坝脚。

管理工程：增设大坝安全监测设施和维修管理站房屋。提

高管理水平，确保工程安全正常运行。

4 施工组织设计

4.1 施工条件

4.1.1 交通条件

赵庄水库距高平市区20 km，所在乡镇公路与长晋公路相连接，交通条件极其便利，且气候温和，利于施工。本次除险加固对现有工程影响不大。

赵庄水库对外交通道路基本满足本次除险加固工程的需要，不需新修对外交通道路，只需对库区内现有道路进行简单修整即可满足施工要求。

4.1.2 建材及水电供应

除险加固主要建材为土石料、水泥及钢材。工程所需砂石料需要从高平市南陈石料场购买，运距35 km。经实地踏勘，该地区有较丰富的石灰岩储量，石材质量完全满足工程要求。部分高标号用砂以及水泥、钢材、炸药等材料，从高平市购买。施工用风、电可当地解决，施工用水可直接使用水库水。

4.1.3 水文、气候

流域地处山西东部季风暖温带半湿润地区，根据高平市气象站统计资料，多年平均降雨量595 mm，多年平均蒸发量为1 824 mm，极端最高气温38.6℃（1966年6月21日），极端最低气温-24℃（1967年1月3日），无霜期为181天，初霜期在10月中旬。夏季多为南风，冬季多为西北风。

汛期6～9月份降雨量占全年降雨量的68%。7月15日至8月15日雨量比较集中，并多以历时短、强度大的暴雨形式出现。

全年除汛期不利于工程施工外，其他月份均可施工。

4.2 施工围堰

4.2.1 设计标准

根据工程特点，先安排溢洪道施工。在溢洪道改造完成后，填筑施工围堰，将输水洞作为施工期导流洞，对大坝上游坡进行施工。按《水利水电工程施工组织设计规范（试行）》的规定，相应施工导流建筑物为Ⅴ级。施工导流标准枯期（12月初至次年4月底）按5年一遇洪水（P=50%）设计，流量0.5m3/s。

4.2.2 围堰型式

围堰型式选择原则：堰体运行安全可靠，满足稳定，防渗型式要求能适应施工和防汛抢险要求。为充分利用上游坝体削坡土料，选择土石围堰，它对基础适应性较强，且施工工艺简单。优先用土作防渗料，将土料装入麻袋中，按一定边坡堆砌，并铺一层土工膜作防渗体。

4.2.3 围堰布置

围堰布置满足围护的建筑物基础的开挖及施工道路布置要求，且需满足基坑排水运行要求。围堰沿基坑周围布设和已有土坝相结合，围堰顶宽1m，高1m。迎水坡1：2。基坑内设集水井，将渗水集中抽排至围堰外。

4.2.4 大坝施工度汛

由于坝体施工未降低坝顶高程，只要在汛期前完成大坝上游坡处理和输水洞维修改造工程，就不存在度汛问题。

4.3 主体工程施工

4.3.1 大坝工程施工

（1）坝体削坡

根据设计削坡线对大坝上下游坡面杂草及表层腐植土层予以清除，培厚前对原坡面清除不小于60 mm厚。主要采用59kW推土机配合1m3挖掘机、辅以人工及农用车进行，使坝面出露合乎填筑要求的土层。上游坝体削坡土料用来填筑围堰，下游坝体削坡土料用8 t自卸汽车运至500 m处的弃渣场。

（2）坝体土方填筑

土料辅筑采用进占法沿坝轴线方向进行，用8t自卸汽车卸料，74kW推土机平料，59kW拖拉机加羊脚碾压实，局部采用2.8kW蛙式打夯机夯实。对于土料与岸坡、反滤料等交界处辅以人工仔细平整。

土坝填筑时，应严格控制土料的含水量。冬季负气温下筑坝时，为了在填筑过程中不易冻结，黏性土的填筑含水量宜稍低于塑限；砂和砂砾料中的细料部分的含水量宜小于3%～4%，并适当提高填筑密度。

若遇雨季，就立即停止施工，并对已成坝面做好保护，严禁行人或车辆通过。雨后恢复施工，填筑面应经晾晒、复压处理，必要时应对表层进行清理。

（3）护坝砌筑

护坡砌筑包括垫层铺设和干砌石两道工序。护坡施工与坝体同步上升，坝体填筑每升高一定高度，对坝坡面进行修整，将砂砾料和块石自坝体填筑面下到护坡部位。砂砾石垫层用人工辅料，打夯机夯实（4～6遍）；块石用人工撬移、码砌。

应严格按规范要求施工，做到“稳、紧、实、平”，自身稳定，底部密实，接缝紧密，表面平整。

大坝上游坡面的施工需在卧管输水洞出口维修改造结束后进行，将输水洞作为施工期导流洞，填筑施工围堰，对大坝上游坝坡进行施工。坡面施工整体从下到上。

（4）路面施工

路面为泥结碎石结构，压实厚度10 cm。

泥结石碎石是以粗碎石做主骨料形成嵌锁作用以黏土作填缝结合料，从而具有一定的强度和稳定性，泥结碎石面层适用于低等级公路的中级路面面层。施工常用灌浆法，其一般工序为：准备工作——摊铺碎石——预碾碎石——灌浆——带浆碾压——最终碾压。

泥浆一般按水与土为0.8：1～1：1的体积比配制。过稠、过稀或不均匀，均将影响施工质量。摊铺力求表面平整，并具有规定的路拱。若碎石过干，可先洒水润湿，以利泥浆一次灌透。用12～15 t内燃压路机进行带浆碾压，使泥浆能充分灌满碎石缝隙。次日即进行必要的填补和修整工作。待表面已干内部泥浆尚属半湿状态时，可进行最终碾压，一般碾压1～2遍后撒铺一薄层3～5 mm石屑并扫匀，然后进行碾压，使碎石缝隙内泥浆能翻到表面上与所撒石屑粘结成整体。

（5）排水棱体施工

排水棱体底部应设置在透水地基上，以利于排出坝基内的渗水。当地基有黏性覆盖时，应将黏性土挖除，达到砂卵石地层，作为排水体的基础。如果黏性土很厚，开挖工程量大，则采用减压排水井，穿过黏性土层深入透水层或直达基岩，搜集坝基渗流，向上引至排水体或坝址下游。如果覆盖层不厚，则把排水体的底部直接设置在基岩上，以便完全搜集坝基渗流，也有利于防止坝基砂的渗透变形。

4.3.2 溢洪道施工

溢洪道总长222 m，由引渠段、控制段、泄槽段、消能段和护坦段组成。

（1）土方开挖

溢洪道开挖工作面较长，采用机械结合人工的分层开挖方式进行。土方开挖边坡为1：0.5，土方开挖采用自上而下分区、分段、分层进行，用1m3挖掘机装8t自卸汽车运输。对于局部小沟槽开挖或边坡修整可采用人工施工。

（2）土方回填

对于挡土墙或基础沟槽土方回填工程可采用挖掘机填土或人工填土，采用人工或打夯机夯实的方法，以免破坏主体结构。回填土系溢洪道开挖土方，平均推土运距20 m。

（3）浆砌石施工

浆砌石工程主要为溢洪道两侧重力式挡土墙、引渠段底板和泄槽段底板，砂浆由0.4 m3搅拌机拌制，胶轮车运输，砌石由人工砌筑。

浆砌石采用坐浆砌筑的方法，要求块石料径不小于25 cm，块石表面干净无杂物。对于土质地基，砌筑前应先将地基夯实，并在地基面上铺一层3～5cm厚的稠砂浆，然后再安放石块；对于岩石地基，铺筑前应平整。工程完工后，须经常洒水养护，在砌体未达到设计强度的70%时，砌体前后不做回填土料等。

（4） 石方工程

岩石开挖，一般应采用钻孔爆破法施工，针对赵庄水库除险加固工程所在位置处的岩石情况，应采用放小炮或定向爆破法施工。采用人工或风钻钻孔，爆破应由专业人员负责。严禁放大炮或采用洞室爆破法及药壶爆破法施工。爆破后应立即开挖岩面，观察爆破后岩基面情况，发现有裂缝等破坏岩基情况应立即上报有关部门，采取处理措施。

石渣运输采用1m3挖掘机装石渣，5t自卸汽车运输，局部边坡或机械难以到达的地方采用人工装车，双胶轮车运输。

4.3.3 混凝土工程

混凝土应按设计要求的配合比严格控制材料配比量。采用机械拌制和运输，混凝土的拌制时间应根据坍落度试验确定，一般不宜少于1.5 min。根据经验，从拌成到开始浇筑，以不超过45 min为宜，超过者作为废料处理。混凝土的入仓温度一般控制在5～25℃，夏季施工当外界气温达到30℃时要求混凝土出机温度在25℃以下，如气温太高时可避开高温时段再行浇筑。冬季施工当气温低于-10℃时应停止浇筑，必须浇筑时要有保温防冻措施，以防混凝土出现裂缝。混凝土浇筑时如遇降雨，当雨量超过5 mm/h又无防雨措施时就立即停止浇筑。

在混凝土浇筑施工时，应严格按操作规程进行，以防出现麻面、蜂窝、空洞、裂缝等，造成返工。

混凝土的养护工作是保证其质量和强度达到设计要求的重要保证措施。混凝土浇筑完一般12～18 h内即开始洒水养护，平面混凝土养护，可用水覆盖或用草袋、湿沙覆盖。垂直方向养护，可人工或用带孔水管定时洒水养护，保持混凝土表面经常湿润。养护期不少于14 d。冬季为了防止混凝土发生冻裂，应采取保温措施，减少洒水次数，0℃以下停止洒水。

混凝土工程一般应在其强度达到设计强度的70%、保证其表面及棱角不会因拆模而破坏时才能拆模。

混凝土预制构件应在吊装前清扫干净，复核各部分尺寸，确定好吊装方案，安装时要做好构件的吊装、校正、固定以及接头焊接、接头填缝等各项工作，保证构件一次安装到位，然后再做下道工序。

5 结语

赵庄水库除险加固工程于2011年3月开始施工，工程在施工过程中进展顺利，全部工程于2011年11月16日完工，并于2011年12月24日通过竣工验收。