(新疆昌源水務科學研究院(有限公司)，新疆 烏魯木齊　830000)

1　工程概況

雙河水庫位于天山北麓的新疆阜康市滋泥泉子鎮(zhèn)雙河村境內，地理位置為東經(jīng)88°37′07″、北緯44°07′09″，在滋泥泉子鎮(zhèn)以東18km，距阜康市60km，是以農(nóng)業(yè)灌溉及下游地區(qū)防洪為主的綜合性水利樞紐工程，水庫為小(1)型，工程規(guī)模為Ⅳ等。水庫利用西溝地形攔沖溝而建，通過渠首引白楊河水進行調蓄，控制灌溉面積2萬畝。樞紐由壩體、放水涵洞組成。

2　壩體存在的主要問題

a.壩頂高程不滿足原設計要求，也不滿足水庫防洪和興利要求。

b.壩體結構不穩(wěn)定，需進行加固處理。

c.壩體上游壩坡無防浪護坡設施，上游壩坡受風浪淘刷淘蝕嚴重，下游壩坡無排水設施，壩體滲透穩(wěn)定性差。

3　除險加固方案設計

原壩體填筑質量差，上游無防浪墻，下游無排水設施，壩體抗滑穩(wěn)定和抗震穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，經(jīng)復核，壩體需加高培厚，采用土工膜+砂殼設計理念[1]。

3.1　壩體加高培厚

原壩體土質采用含礫低液限黏土和低液限粉土填筑，壩型為均質礫石土壩，壩頂高程725.06m左右，最大壩高4.5m。經(jīng)復核，為滿足校核洪水的設防標準和灌區(qū)正常調蓄要求，壩頂高程須達到729.10m，最大壩高10.94m。此次除險加固在原壩體上進行加高培厚。壩軸線仍選擇原有壩軸線走向，同時對局部折線處進行一定的修整，采用曲線進行連接，其總長度為1700m。壩頂寬5.0m，上游壩坡坡比1∶2.25，下游壩坡坡比1∶2.0。壩后坡腳設貼坡排水體。

3.2　壩體采用復合土工膜防滲

上游坡面按1∶2.25的坡鋪設200g/m2/PE0.50/200g/m2復合土工膜，鋪設至壩頂728.60m處，幅寬宜采用6.0～8.0m，拉伸強度不低于180N/5cm，斷裂延伸率不低于40%，彈性模量在5℃不低于70MPa，抗凍性(脆性溫度)不應低于-60℃，撕裂強度應不低于40N/mm，抗?jié)B強度應在1.05 MPa水壓下48h不透水，滲透系數(shù)為10-11～10-12cm/s。土工膜的連接采用熱焊拼接，連接強度應大于母材強度。鋪放時不易過緊，應留足夠的余幅(一般為1.5%～3%)，以適應拼接和氣候變化。根據(jù)雙河水庫的實際情況，壩體復合土工膜頂部處理以倒梯形的形式埋在壩體內。即在728.60m高程水平折向下游，先設0.45m的水平段，然后以30°角折向下部，至高程728.10m；再水平鋪設50cm，以30°角度折向上部至728.60m高程后，回拐約10～16cm富裕量結束。

3.3　上游壩面設混凝土板護坡

護坡混凝土面板采用大面積分塊現(xiàn)澆混凝土板。混凝土強度等級為C20，抗凍等級為F200。規(guī)格為3m×3m×0.15cm，板間分縫寬度取2cm，縫內采用瀝青砂漿和苯板填縫。為便于護坡底下的水體排出，在死水位以下1.0m至正常蓄水位之間的面板上水平插入φ100的PVC管排水，單管長度0.20m，每塊面板上插4根，呈梅花形布置，單塊板內最外層排水管設在距面板邊緣0.75m的位置。排水孔底部采用無紡布包裹，鐵絲綁扎，單塊無紡布面積0.35m×0.35m，孔內填5～20mm石子。壩面排水孔做法見圖1。

圖1　面板分縫及排水管布置示意圖(單位：mm)

為保證防滲體系的完整性，混凝土面板與左右岸坡相接時，面板邊緣應直接插入岸坡內2.0m，邊緣厚度為0.30m。土工膜埋入底部，并從其底部繞出，開挖面采用黏土回填夯實。岸坡土工膜做法見圖2。

圖2　土工膜岸坡連接示意圖(單位：mm)

3.4　在前壩坡混凝土板護坡底部設防凍墊層料

在前壩坡混凝土板護坡底部設置40cm厚砂礫料防凍墊層。設計要求采用天然級配良好的砂礫料進行回填，夯實后相對密度大于0.7，小于0.075mm的顆粒含量不大于總土重的8%，礫石最大粒經(jīng)不得大于50mm(見下表)。

砂礫料防凍層填筑要求表

3.5　前壩肩增設防浪墻

前壩肩增設梯形結構防浪墻，墻頂高程729.60m，總高1.0m，頂寬0.25m，底寬0.40m，露出壩頂0.5m，為C20F200現(xiàn)澆混凝土結構。防浪墻分縫長度5.0m，縫寬2cm，縫表層2.5cm填聚氨酯砂漿，其余部分填中密度苯板(20kg/m3)。

4　施工要點分析

壩體施工順序為：壩體清基→老壩體開挖→壩體填筑→壩坡土工膜鋪設→墊層鋪設→混凝土護坡施工→壩頂路面施工[2]。

4.1　壩體清基

將壩基表層腐殖土、淤泥以及其他松散堆積物用74kW推土機、3m3挖掘機全部清除，預留20cm保護層，用人工清理至設計高程。

4.2　老壩開挖

老壩開挖采用人工和機械相結合的方法。在開挖過程中，嚴格控制老壩體開挖深度、壩軸線位置。盡量保持棄土與土料場取料平衡，減少棄土二次倒運。

4.3　壩體填筑

壩體填筑程序為：測量放線→壩基清理→壩料采挖運輸→壩料填筑→干容重檢測→干容重檢測結果報監(jiān)理工程師審批→下道工序施工至壩頂→壩提整修→驗收。

根據(jù)現(xiàn)場壓實試驗，確定填筑料厚度為40cm。壩體填筑采用20t自卸車后退法卸料，74kW推土機向前進占法平料，同時保證上壩料不含雜物和超粒徑的砂礫料。18t振動碾采用進退錯距法壓實，碾壓方向平行壩軸線。壩體與壩基、岸坡、剛性建筑物的接合部位及壩體內的縱橫接縫嚴格處理，保證接合質量，壩體的橫向接縫的接合坡度不陡于1∶3，壩體接縫的坡面配合填筑上升，陸續(xù)削坡，直到合格層為止。灑水時注意控制含水率，保證上壩戈壁料相對密度不小于0.75，碾壓后滲透系數(shù)不小于1×10-3cm/s[3]。

4.4　壩體坡面整修

壩體上下游坡面必須灑水壓實，達到設計標準后，人機配合修坡，以人工修坡為主，機械為輔，采用挖掘機斗齒焊刮板粗清，人工挖除保護層。整修時嚴禁擾動邊坡原始基面，對已擾動的部位應分層碾壓夯實。再用人工拉線清坡，以保證坡面平順，無鼓肚或凹陷。

4.5　土工膜施工

土工膜施工順序為：鋪設剪裁→對正搭齊→壓膜定型→清理→焊接試驗→焊接→施工質量檢測→修補。

土工膜鋪設前建設單位、監(jiān)理單位、施工單位的代表應對鋪設基地進行全面檢查，鋪設基地應堅實、平整，用平板夯實機除去車輪印、腳印和地面凹凸。

土工膜鋪設應在室外溫度5℃以上，無雨無雪，并且風力在4級以下時進行。采用人工自下而上鋪設，要求鋪設的土工膜平順、松緊適宜，在拐角處折疊鋪設，折疊寬度在15～20cm，保證土工膜有伸張的余地，不致拉破[4]；復合土工膜鋪設過程中保持松弛狀態(tài)，以防止變形對膜的破壞。為防止大風吹損，在鋪設期間所有土工膜均用沙袋或軟性的重物壓住，直至保護層施工完為止，當天鋪設的土工膜在當天全部拼接完成。對施工過程中遭受損壞的土工膜即時進行修補處理。

土工膜焊接采用熱熔焊法，焊縫形式為直縫雙道，焊縫間隔1cm，焊縫寬度1cm，焊縫搭接寬度約10cm。大面焊接前先試焊、試拉，確定合適的焊接速度和溫度?，F(xiàn)場拼接接頭在焊接后在24h內，焊接面不承受任何拉力。焊接好后在12h內覆土。施工時要求操作人員及管理人員穿平底鞋，禁止在施工現(xiàn)場抽煙與攜帶有尖角的硬物(如剪刀、刀片等)。

土工膜焊接接縫的檢測：土工膜的焊縫檢查由專職檢查員、監(jiān)理工程師檢測，外觀檢查無漏焊、無燙傷、無損傷后，采用充氣法進行檢測，檢測方法：將測段(約10cm)兩端封死，插入氣針，充氣至0.05～0.2MPa(視膜厚選擇)，靜觀0.5min，觀察真空表，如氣壓不下降，表明不漏，接縫合格，否則應及時修補。土工膜每1000m2取樣檢測，做拉伸強度實驗。

4.6　阻滑體施工

阻滑體為現(xiàn)澆混凝土結構，采用跳倉法施工，澆筑前先于墻體基礎下墊50cm厚砂礫石，混凝土分層攤鋪，每層厚度不大于40cm，采用插入式振動棒振搗，澆筑完后應及時進行養(yǎng)護。

4.7　砂礫石防凍墊層鋪設

砂礫石防凍墊層最大粒徑不超過5cm，含泥量不大于5%。將級配好的砂礫石運到壩頂，挖掘機將其均勻輕甩到坡面，人工攤鋪整平，用手扶平板振動夯進行壓實。

4.8　上游護坡

在混凝土護坡施工前，用手扶平板振動夯進行壓實，并采用人工自上而下修整，嚴格控制施工邊坡的坡度和平整度?；炷撩姘鍧仓南孪蛏戏謮K跳倉進行，混凝土坍落度不宜過大，以防止未凝結的混凝土在斜面上滑動?；炷敛捎?.4～0.8m3混凝土拌和機拌制，平倉后采用2.5kW的平板振動器振搗，混凝土澆筑完成12～18h后采取養(yǎng)護措施，炎熱季節(jié)或氣候條件比較干燥時，應提前養(yǎng)護時間[5]。

4.9　壩頂路面施工

壩體施工完成后，采用粒徑小于20mm的天然級配砂礫石鋪設壩頂路面，以20t汽車采用后退法卸料，74kW推土機整平，18t振動碾壓實。路肩采用預制混凝土塊。

4.10　壩后排水

壩后施工可參照壩前施工工藝，排水溝斷面均為土渠梯形斷面，人工開挖，開挖前清除浮土、雜草，然后進行斷面開挖。

5　結　語

雙河水庫除險加固工程實施后，保證了水庫及居民群眾生命財產(chǎn)安全，增強了其對水資源的調配能力；改善了灌溉能力；提高了對下游河道、耕地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、居民點的防洪保護能力。

[1]高仝.母子墾水庫擴建工程大壩加高培厚設計[J].云南水力發(fā)電,2017(4):148-152.

[2]董歡.水磨溝水庫除險加固設計方案及施工技術分析[J].東北水利水電，2017(4)：41-49.

[3]余聰聰.土石壩壩體填筑施工關鍵技術研究[J].水利建設，2017(11)：285-286.

[4]陳仕明,印涇經(jīng).復合土工膜在水庫除險加固工程中的應用[J].中國水運,2017(12):190-191.

[5]羅來應.甲介水庫除險加固工程混凝土施工要點分析[J].陜西水利,2015(12):33-34.