浅谈康苏水库坝基强夯技术与施工方法

谢青杉

（新疆海天工程监理有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

康苏水库工程位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县康苏镇境内，坝址距康苏镇6.0 km，距离乌恰县城约20 km。康苏水库工程规模属Ⅳ等小（一）型工程，由沥青砼心墙坝、左岸灌溉引水隧洞、左岸导流泄洪冲沙放空隧洞、右岸溢洪洞等建筑物组成。主要建筑物沥青砼心墙砂砾石坝为3 级建筑物，左岸灌溉引水隧洞、左岸导流泄洪冲沙放空隧洞、右岸溢洪洞等其它建筑物级别为4 级，临时建筑物为5 级。康苏水库正常蓄水位2520.2 m，相应库容800 万m3，死水位2514 m，死库容560 万m3，调节库容240 万m3，总库容977 万m3, 最大坝高51.30 m，设计灌溉面积1.87 万亩。

挡水建筑物：新疆乌恰县康苏水库枢纽工程大坝为沥青砼心墙砂砾石坝，其等级为3 级建筑物。坝顶高程2525.30 m，防浪墙顶高程2526.50 m，坝顶长度365.0 m，坝顶宽8.0 m，最大坝高51.30 m。水库正常蓄水位、设计水位2520.20 m，校核洪水位2524.12 m，死水位为2514.00 m，坝顶高程2525.30 m，防浪墙顶高程2526.50 m，坝顶长度365.0 m，坝顶宽8.0 m，最大坝高51.30 m。上游坝坡1∶2.5，在高程2489.0 m 处结合上游围堰设置12.462 m 宽马道，围堰上游坡比1∶2.25。大坝下游坝坡比为1∶2.0，排水棱体顶高程2478.0 m，顶宽3.0 m，坡比1∶1.9。坝下游马道结合上坝公路设置，马道宽8.0 m。上游坝坡采用250 mm 厚的现浇C25 砼板护坡，下游坝坡采用150 mm厚预制网格梁护坡。

2 水文气象

康苏河流域地处中纬度的欧亚大陆中心，远离海洋，属中温带干旱荒漠气候，气候干燥，降水稀少，四季分明，春季风多，夏季温凉短促，降水集中，冬季寒冷漫长。主要有雪灾、大风、浮尘、冰雹、霜冻等灾害性天气。多年平均气温为7.5℃，极端最高气温34.8℃，极端最低气温-29.9℃；多年平均年降水量178.6 mm，8 月份降水量最大，月降水为31.1 mm，占年降水量的17.4%，连续最大四个月降水量出现时间为5 月～8 月，降水量107.2 mm，占全年降水量的60.0%；多年平均年蒸发量为1599.7 mm；多年平均风速为2.3 m/s,多年平均年最大风速为26.7 m/s，瞬时最大风速超过40.0 m/s；初霜多年平均为9 月中旬，终霜多年平均为5 月下旬；最大冻土深为1.5 m。

奴尔河流域于1960 年7 月在河流出山口处设立了奴尔水文站，是该河径流控制站，控制流域面积734 km2，水文站属国家基本水文站，仅有1962 年～1993 年共32 a 的实测径流系列资料，其中1967 年、1968 年、1971 年～1973 年、1975 年中有部分月份缺测，1974 年全年缺测，需进行资料插补。

工程场址多年平均径流量以库孜洪站为参证站采用水文比拟法推求。经计算，康苏水库工程坝址断面多年平均年径流量为0.3488×108m3。工程坝址断面处多年平均年径流量年内分配采用坝址断面多年平均年径流成果，借用库孜洪站1989 年、2004 年～2007 年5 a 平均月径流量百分比推算。计算结果见表1。

表1 康苏水库坝址断面多年平均年径流年内分配计算表 单位：流量，m3/s；径流量，108m3

洪水主要分为融雪型洪水、暴雨型洪水及混合型洪水三种类型洪水，融雪洪水发生时间集中在4 月～6 月，暴雨洪水大多发生在6 月～9 月，其中以7 月、8 月发生暴雨洪水次数居多，混合型洪水具有融雪型洪水和暴雨型洪水双重性质。

3 工程地质

坝址处于康苏河谷出山口段，为较对称的“U”形河谷，河床宽150 m～180 m。当设计蓄水位2520.2 m 时，谷宽约340 m～350 m。河流流向为近南北向，河底高程2462 m～2484 m，枯水期水面宽5 m～10 m，水深0.5 m～2.0 m，河床坡降较陡，其纵坡坡度约为26‰。两岸山体较雄厚，两岸山顶高程2600 m～2800 m，山顶相对高差50 m～300 m，山坡坡角40°～60°，局部为陡崖。山坡基岩裸露，缓坡、坡脚处多为崩坡积的碎石土夹块石覆盖；两岸多残留Ⅱ级阶地，阶面宽20 m～50 m 不等，阶面倾向河床，倾角5°～15°，在临河一线形成5 m～15 m的直立陡坎，左岸上坝线上游约100 m 河岸基岩出露；两岸各发育两条小规模冲沟，深2 m～8 m。河床砂卵砾石厚度5.9 m～74.5 m。

4 大坝的设计

康苏水库工程大坝为沥青砼心墙砂砾石坝，其等级为3 级建筑物。坝顶高程坝顶高程2525.30 m，防浪墙顶高程2526.50 m，坝顶长度365.0 m，坝顶宽8.0 m，最大坝高51.30 m。沥青砼心墙为非标准断面设计，与砼基座连接处水平厚为1.5 m，相对基座顶面高程以上3 m 处渐变厚度为0.7 m。2503.3 m 高程为心墙0.5 m 厚变换高程，见图1。

图1 沥青砼心墙断面示意图

坝基设计将表层含泥或者杂草根砂卵石冻融层进行清基处理，清基厚度1 m，清基后对坝轴线上游50 m 至坝轴线下游80 m，坝基应力较大部位进行强夯处理。点夯施工完成后用冲击式压实机冲压3 遍，有效加固深度为4 m～5 m。

5 坝体强夯设计技术要求

采用一遍点夯施工，梅花形布孔，夯点中心间距4 m，点夯夯击能力2000 kN·m，点夯夯击次数为12 击。夯锤自由落距：10 m。夯击方式：一遍点夯施工，单点夯击次数为12 击。收锤控制标准；单点夯击最后两击平均夯沉量≤50 mm；单点夯击次数为12 击。满足上述两条既可停止该夯点的施工。

5.1 施工前应具备资料

（1）坝基岩土工程勘察报告；

（2）大坝总平面图；

（3）大坝设计图纸及设计要求。

5.2 施工技术准备

施工方案的审批文件，项目负责人及技术员，明确工作要点与质量控制，建立相关责任制度。施工场地所需要测量仪器。安全生产培训及技术交底工作、质量控制工作、专业人员上岗，岗位责任制。确定基准线与水准点，确定绝对高程。

5.3 施工机具设备和人力的准备

依据设计图纸和工期要求，做好施工机具进场准备工作。合理安排各项工作的施工任务，根据施工管理方案组织各作业人员做好施工现场进场准备工作。

5.4 施工场地准备工作

熟悉施工现场及附近的作业环境，如隐蔽的管线、高空电高压线、场地周围的构筑物、建筑物，当强夯工作影响到周边设施的安全时，要及时采取有效的措施。施工现在要做好封闭管理工作，设置五图一牌等安全警示标志，做到文明施工。

6 强夯施工方法

6.1 施工流程图

大坝强夯的施工流程图见图2。

图2 强夯施工流程图

6.2 强夯施工步骤

（1）清平施工场地，测施工场地的高程，使施工现在高程达要设计起夯面所要求的高程。

（2）强夯试验。在图纸给定的强夯试验范围区内进行强夯试验，采取直径2.5 m 的夯锤夯锤重25 t，按设计标准要求执行，通过试验达到最后的合格指数确定最终的参数。

强夯目的：达到预期的加固效果；为安全达标施工和考核做好根基；比对和确定强夯的施工参数，根据实验确定参数指导强夯大面积的施工要求。

（3）测出第一遍夯点位置，用标志物石灰圈点标识，且偏差不大于5 cm 范围。

（4）吊车到场，让夯锤对准夯点位置：用脱钩绳定死脱钩位置高度，校测高度。

（5）确定夯前锤机高度。

（6）将夯锤起吊到指定高度，对准夯击点进行夯击，专人负责对每个夯点进行观测进行沉降量的记录，对出现偏斜时要急时将坑底进行平整，直到满足设计所要求的参数。

7 质量检查控制点

应按强夯施工组织设计及《建筑地基基础工程施工验收规范》（GB 50202－2002）进行检验，具体的强夯地基质量检验标见表2。

表2 强夯地基质量检验标准表

开夯前要做好质量控制要求，确保单点夯击能符合设计要求，在进行实验时要做好单点的强夯施工参数记录。每一遍夯击前要用仪器测量，检查夯坑位置，让偏差控制在规范范围内。在出现偏差时要及时纠正严格按照标准执行。确定好强夯参数，做好夯击能、夯击次数的记录，并由专门的技术人员负责[1]。

8 结语

本次工程坝基的强夯技术施工严格按照施工组织设计及《建筑地基基础工程施工验收规范》（GB 50202-2002）的要求进行,在工程的施工过程中做好每一步的施工准备前的工作及施工技术要求, 按照施工流程图, 控制好每一个节点的技术要求。强夯法由于具有加固效果显著，施工设备简单，施工速度快，造价低，在工程上从而得到广泛应用。