希尼尔水库大坝工程施工组织设计

何朝霞

(新疆塔里木河流域巴音郭楞管理局库塔干渠管理总站, 新疆库尔勒 841000)

希尼尔水库工程位于新疆尉犁县境内，北距库尔勒市 20km，南离尉犁县城 27km，处于库—尉公路左侧且距库尉公路4km。

水库一期总库容9800万m3，死库容1000万m3，相应设计正常蓄水位于913.6m，死水位 905.8m ，坝顶设计高程916.5m。

水库工程包括：主、付坝，引水闸、引水渠、放水闸、分水闸及附属设施。其中，主、付坝为砂砾料均质坝，上游面斜铺塑膜防渗，主、付坝全长7.65km，坝体填筑土方 334.67万 m3，坝体防渗塑膜面积32.71万m2，混凝土板护坡5.29万m3。引水闸设在库塔干渠总干渠道 17+800处，设计引水流量30m3/s。引水渠全长约800m，采用现浇混凝土防渗。放水闸设计放水流量 45m3/s，校核流量度51m3/s，设计为竖井塔式放水闸，放水闸尺寸为 4×4m，放水闸后设坝下涵洞放水，涵洞为城门洞型，洞高5.0m，宽4m。在放水闸后约200m处设分水闸，分水闸分别向西干渠和东干渠分水，向西干渠分水流量20m3/s, 向东干渠分水流量25m3/s。

1 主要建筑材料来源

坝体填筑砂砾料来自于选择的C1、C2、C3、C4、C5、C6六个砂砾石料场，六个料场砂砾料的总储量1397×104m3，而坝体填筑需要砂砾料为 300万 m3左右，因此砂砾料完全能满足坝体填筑要求。

混凝土骨料、垫层料、反滤料都可从砂砾料场经筛分加工而成，能够满足质量要求。

护坡块石料和排水体块石料都从选定的北部基岩山区Ⅶ-1料场爆破开采，料场距西付坝最近10km，距主坝最近14km。

库塔干渠从西付坝西侧约束 300m处通过，可以解决工程施工用水问题。

西付坝以西约1.5km为新疆红旗机器厂，可以给本工程施工用电提供电源。另外，也可采用柴油发电机发电满足分散用电的要求。

2 大坝清基及压实施工

大坝清基主要清除表层第四系洪积亚砂土夹亚粘土和砂砾石。主坝第四系洼地坝段全部清除表层第四系亚砂土，清基厚度一般2.5m左右，最厚5.0m。第三系台地坝段清除第四系砂砾石层和上部1m左右厚的第三系强风化砂岩。东付坝清除表层0.4m左右厚的砂砾石层。西付坝有第四系砂砾石覆盖的坝段，清除表层1m厚的砂砾石。第三系砂岩直接出露的坝段，清除表层1.0～2.0m厚的强风化砂岩。

2.1 主坝坝基清基

主坝坝基清基较深，最深5.0m，一般都在2.5m左右，清基工程量较大，清基的废料堆放也较为困难，而且主坝段地下水位埋深较浅，最浅 0.7～1.7m，清基施工又要受到地下水的影响，施工中要进行基坑排水，因此主坝清基施工难度较大。

2.1.1 基坑排水

主坝第三系台地坝段（即 2+436～3+310和3+700～4+100），地下水位埋深都较深，清基没有达到地下水位。西侧洼地坝段，（即将 3+310～3+700），地下水位埋深最浅1.5m，一般在2m左右，清基只有局部达到地下水位以下，基坑排水量小，东侧洼地坝段（即使 5+100～5+750），地下水位埋最浅0.7～1.7m，局部达到地表。东侧洼地5+750～7+100坝段，地下水位埋深在2.0m以上，坝基清基没有达到地下水位。因此，基坑排水坝段为4+100～5+750。

基坑排水采取在上游坝坡脚以上10m处开挖排水沟，进行明渠排水。排水沟底高程随着清基面的高程下降而下降，但始终控制排水沟底高程低于清基面1.0m。在排水沟一端开挖积水井，积水井比排水沟深0.5m。在积水井旁架设水泵，用水泵抽水排至坝基下游。

2.1.2 清基废料堆存

清基废料不能填筑坝体，为了减少废料的运输距离，清基废料直接堆放于相应清基坝段的上下游坝脚以外。对于上游，废料堆存在坝基防渗线上游，距离防渗线不小于10m距离；对于下游，废料堆存在距下游坝脚50m距离以外。

2.1.3 坝基清基

对于上部 2.0m深度的坝基，直接采用推土机推废料于坝基以外的相应废料堆放区。对于 2.0m深度以下的坝基，采用挖掘机开挖，自卸汽车装料运出基外。2.0m深度以下的废料都运至上游堆放场，运输平均距离120m。清基方量为18.74万m3。

2.2 付坝坝基清基

(1)坝基清基。坝基清基都采用推土机推废料于坝坡脚外的废料堆料场以外。付坝最低清基高程905m，相应坝基宽度 65.5m，则推土机最大推运距离 70m。推土机平均推运距离 40m。付坝总清基方量5.41万m3。

(2)废料堆存。付坝清基废料比较少。对于东付坝直接堆放于上下游坝脚以外即可，对于西付坝，废料堆存于上游坝坡脚的库盘内，以利于上游坝坡的稳定。

(3)坝基压实施工。清基后的坝基为第三系砂岩，泥岩，结构比较松散，砂岩孔隙率平均为34.7%，泥岩为 39.3%，都比较大，坝基需要压实。设计压实相对密度为0.8。

泥岩坝基颗粒较细，并具有一定的粘性，选用羊足碾压实比较适合。经验证明，羊足碾压实粘性土料效果很好，它能使下部的土体得到很好的压实。初步选择13t的羊足碾压实坝基，压实遍数为8遍。

3 坝基防渗体施工

3.1 垂直防渗施工

(1)垂直槽开挖采取挖掘机开挖。在台坝段，先挖一底宽为3m的梯形槽，槽边坡为1∶1，槽深为2m。然后，挖掘机下到梯形槽底，沿防渗线方向挖掘机采用退挖的办法开挖直槽，直槽宽1m，深4m，一次性开挖成槽。在洼地坝段，先挖一底宽为 5m的梯形槽，槽边坡为1∶1，槽深为2m，开挖过程中采取明渠机坑排水。然后，在梯形槽底上下游两坡脚处布置一排井点排水，井点排水分段进行，采用10根小型井管，布置井管间距 80cm，管长 7.5m,插入坝基内7m，管上口用总管相连，最后接真空泵抽排水。井管为带孔钢管，管径75mm。在井点排水的过程中，挖掘机下到梯形槽底，沿防渗线方向挖掘机采用退挖的办法开挖直槽，直槽底宽1m，口宽2m，深4m，边排水边开挖，一次性开挖成槽。

(2)防渗体铺设。坝基防渗体铺设采取人工铺设，先在槽下游面铺设无纺布，然后再铺设PE膜，根据设计防渗深度对塑膜进行焊接。焊接场地要求宽敞、平整、无杂物。要求焊缝抗拉裂强度不低于原材料。对焊缝进行充气检验其质量，铺膜跟造槽同时进行，塑膜底端达到孔底设计防渗高程。塑膜铺设要求松弛铺设，铺设过程中，严格控制塑膜卷底端位置。PE膜的连接采用焊接，焊接方法同坝体防渗体。

(3)槽回填。直槽段采用粘土回填，采用人工投放土料回填，回填土沿着塑膜上游面一侧回填，均匀填入槽中，以保证回填密实，回填料的压实采用灌水法密实，粘土料回填要求少量且均匀回填，使孔内回填料平衡均匀上升。回填土要求不含杂质和大颗粒土块，保证回填密实。梯形槽段回填原位开挖料，采用推土机直接推开挖料于槽内，采用振动碾压实。

3.2 水平铺盖施工

(1)场地平整。场地平整采用推土机推除地表杂物和第四吸地层，要求地表平顺。用振动碾对地表进行压实压平。

(2)防渗体铺设。用人工铺设防渗复合膜，复合膜的连接施工同坝体防渗体。

(3)保护层的回填。用人工回填，以防止破坏防渗体。

4 坝体填筑施工

4.1 坝体填筑施工方案

(1)坝体填筑条件。水库大坝为碾压砂砾料土石坝，坝体砂砾料填筑总方量为 334×104m3。坝分为主坝、西付坝、东付坝。其中，主坝长4.664km，西付坝长2.436km，东付坝长0.55km，主坝填筑方量为 308.18×104m3，西付坝填筑方量为 27.25×104m3，东付坝填筑方量为0.97×104m3。

坝体填筑砂砾料选择了二个主料场，分别为C1、C6，其中 C1料场距离主坝平均距离 4km，C6料场距离西付坝平均距离10km。根据料场规划，C1料场为4+620～7+650坝段供料，C6料场为0+000～4+620坝段供料。

(2)坝体填筑施工方案。根据坝体填筑的实际条件，采取机械化坝体填筑工，施工条件完全能满足机械施工要求。设计坝体填筑方案为：自卸汽车运料直接上坝卸料铺料，采用推土机辅助铺料，洒水车坝面洒水，压实机械进行压实。填筑实现机械化流水作业施工，坝面划分成多个作业区域，各区域按不同的作业内容轮流施工。不能采用机械化施工的局部部位，采用人工辅助施工。

4.2 坝体填筑施工

4.2.1 施工作业工序及施工方法

（1）坝面作业工序为：自卸汽车卸料铺料→推土机辅助铺料→洒水车洒水→振动碾碾压。其中，在洒水碾压过程中，洒一遍水，碾压一遍，洒水碾压交替进行。

（2）施工方法。自卸汽车铺料采用进占法。即自卸汽车在新填的松料上逐步向前卸料，并用推土机随时平整。

压实方法：对振动碾，采用进退错距法；对硅式夯采用连环套打法。

4.2.2 坝面作业区规划

坝体填筑分为三道工序，即铺料、洒水、碾压。对各工序进行作业区规划，对一个作业区实现流水线作业施工，以免施工机械相互干扰。

5 坝体防渗体及护坡施工

5.1 坝体防渗体施工

(1)塑膜铺设。在坝顶上布置卷扬机，先将塑膜卷成卷，然后在坡顶将塑膜卷装在卷扬机上，自坡顶慢慢放至坡底。塑膜尽量选用宽幅的塑膜，塑膜长度根据具体坝顶至坝脚的长度来确定，随坝高的变化而变化。塑膜铺设时不要拉紧，留1.5%左右的余幅，以便拼接和适应气温的变化。

(2)塑膜连接。塑膜连接采用热熔法焊接。焊缝搭接宽度10cm。采用两条平行焊缝焊接，焊缝宽1cm，两条焊缝间距2cm。焊缝焊接好后采用充气法对焊缝质量进行检查，即将待测段两端封死，插入气针，充气至0.5～0.21MPa，静观0.5mm，观察真空表，如气压不下降表明不漏气，接缝合格，否则要及时修补。

5.2 混凝土面板护坡施工

混凝土面板浇筑采用滑动模板施工，这样可以防止破坏坝体防渗体，节省模板数量，连续快速施工，施工质量也易保证。混凝土制备系统布置在相应浇筑坝段坝顶。混凝土输送采用斜溜槽输送。混凝土振捣采用平板振捣器。抹面、分缝、止水等施工采用人工施工。

6 施工总进度

希尼尔水库工程是世界银行贷款项目，具有投资大、工程量大、施工周期长的特点，世行贷款项目的贷款期为5年。根据世行贷款资金的到位情况和本工程的具体特点，确定希尼尔水库工程总施工工期为4年。

初步安排坝体填筑工期为 26个月。其它工程的进度以此主要工程的进度为参照，在保证总进度的前提下安排自己的进度。

6.1 总进度关键线路

施工总进度的关键线路为：施工准备→坝基开挖压实→坝基防渗体施工→坝体填筑→坝体防渗体施工→坝体护坡施工→坝体排水体施工→坝体修整和美化→施工场地的恢复。

6.2 施工总进度

（1）施工准备。安排工期3个月。

（2）坝基开挖压实。坝基开挖工程量为 80×104m3，初步考虑工期2个月，坝基压实工期1个月。

（3）坝基防渗体施工。坝基总防渗面积约7.5×104m3，初步考虑工期8个月。

（4）坝体填筑，坝体填筑工程量为330×104m3，预计日平均填筑量为500m3，则需要求22个月，考虑其他因素的影响，初步安排工期28个月。

（5）坝体防渗体施工。坝体防渗面积约 30×104m3，主要为坝坡平整，压实和铺设塑膜。初步安排工期6个月。

（6）护坡施工主要为护坡混凝土板的浇筑，混凝土总方量约 5×104m3，采用较为先进的滑模浇筑施工，初步安排工期8个月。

（7）坝体修整和美化考虑工期4个月。

（8）施工场地恢复考虑工期3个月。

7 结 语

施工组织设计是水利工程施工单位加强管理、提高经济效益的重要手段，也是施工单位整体实力、技术水平和管理水平的具体体现。针对希尼尔水库大坝工程的外部施工条件(包括施工建筑材料、施工道路)、大坝工程清基、坝体与坝基防渗施工、坝体填筑与混凝土护坡浇筑及工程施工进度等进行了详细的施工组织设计，通过周密安排、精心部署，施工组织设计对确保水库大坝施工的正常进行起到了重要作用。