土石坝施工组织设计

该文主要介绍土石坝施工流程及方法

浅谈上游水库除险加固工程施工

毛传国

（新疆塔里木建筑安装工程（集团）有限责任公司 新疆阿克苏 843000）

摘要：本文主要对上游水库除险加固工程付坝段施工流程及施工方法进行了阐述 。 关键词：水库、除险加固、施工 。

前言：我国现有各类水库84926座，其中大型水库415座，属水利部门管理的342座，中型水库2618座，小型水库81893座。这些水库为防御洪水灾害和保障国民经济建设发挥了重要作用。但由于各种原因，目前，许多水库存在着防洪标准偏低，达不到有关规范、规定要求，以及工程本身质量差，工程老化失修等问题，形成了大量的病险水库，工程不能正常运行，严重威胁着下游人民生命财产的安全或不能充分发挥其兴利效益。农一师全师建有水库5座，均为灌注式平原水库，建设于60年代，由于运行时间较长，损坏较大，都出现了不同程度的险情，均被国家列为病险水库，从1997年至今对5座水库进行了除险加固，其中上游水库于2003—2005年进行了除险加固，采取不同程度的补救措施，保证水库正常运行。

1.工程概述

上游水库建于1960年，位于新疆阿克苏河流域最下游的农一师塔里木灌区，阿克苏河南岸，和田河西岸，阿克苏市东南约110km，东距阿拉尔市50km。库址位于阿克苏河、和田河、叶尔羌河三河冲积平原。水库从塔里木拦河闸南岸进水闸引阿克苏河河水入库。工程管理单位为塔里木灌区水利管理处，业务上受农一师水利局管理。水库设计水位：1031.15m；相应库容：1.8亿32

m；淹没面积：108.0km；坝线总长：56.59km；主坝顶高程：1032.50m；防浪墙高：1.0m；最大坝高：7.93m；坝顶宽：8m。

副坝B线设计概况：起止桩号0+000-7+200，总长7.2km。 主坝：顶宽3米、前坡1：1.5、背坡1：2。 二台：宽度7米、边坡1：3、缓坡：坡比1：15。

结合槽：底宽2米、边坡1：1、结合槽基面高程1031m-1033m。 坝顶铺石：宽度6m，铺15cm厚砾石。

2.工程地质与水文气象

工程处于塔里木盆地塔克拉玛干大沙漠的北麓，空气干燥，昼夜温差大，日照长，蒸发量大。

每年12月至来年二月份为冬季冰冻期,四、五、六月份多风，五至七月份多雨，年最高气温39.8C，

最低气温-28.4C，最大冻土层0.7m左右，地下水位在0.5-1.2m之间。土质表层含盐量在3-6%。水库每年4-5月份为低水位枯水期，6-9月份为引洪灌溉中水位运行期，10月份开始引洪蓄水，12月份至来年2月份为高水位蓄水期。

3.工程特点及施工工艺措施

上游水库付坝B线采用碾压式均质坝型，坝后设盖重，防渗采用具有一定强度的复合土工膜（一布一膜）。水平防渗铺盖与上游坝面复合土工膜（一布一膜）防渗联合型式。

本工程工作内容主要包括：清基、结合槽挖填、坝体填筑、二台填筑、复合土工膜铺设、土缓坡等组成。

3.1场内施工道路

根据现场勘察，可利用坝体、二台、前铺盖清废土方在坝后沿线修筑一条场内运输道路。配备洗平器、洒水车、辅助人工负责养护道路，保证施工期间正常运输。

3.2清基

3

采用1 m挖掘机和55kw推土机配合进行。 3.3土料开采

土料场运距在4公里内，采用挖掘机装，5—8t自卸车运。 3.4坝体、二台、土缓坡、覆盖土填筑

坝体、二台、土缓坡、覆盖土填筑土方主要以外借方为主，部分土方采用推土机推运；碾压机械主要以羊角碾碾压为主。

3.5土工膜铺设

采用人工铺设，接头用焊膜机焊接。

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4.主要工序施工方案和施工方法

4.1施工流程

坝体清废结合槽挖填坝体、二台填筑复合土工膜铺设 土缓坡填筑坝顶砾石填筑交工验收 4.2施工方法 4.2.1施工测量

工程开工前，根据设计提供的平面控制网点及水准网点建立供施工用的平面控制网、高程控制网。并按照《水利施工测量规范》的有关规定进行测量定位。

平面控制网采用导线网的方式，高程控制采用四等水准测量，从提供的水准点引至施工现场的高程控制点，并设在不易移动损坏处，部分网点要保护到工程结束直到交付业主使用为止。设立控制网报工程建设单位及监理单位复核，经审定后据此放线定位，贯穿施工全过程。

4.2.2坝体清废

工程开工后首先对坝体进行清废，坝体平缓地段采用推土机和劳力实施，对推土机不能进行清废的地段采用挖掘机清，推土机配合挖掘机将清出的废土倒运至清基线以外。主坝、二台基础和缓坡范围内树根、灌木、草根认真挖干净,主坝、二台基础不允许有直径大于0.5cm的植物根孔存在,缓坡基础不允许有直径大于1.0cm的植物根孔存在,所有挖树根的坑逐个分层夯实,

3

干密度不小于1.5t/m。主坝、二台、缓坡基础清基后，基础土壤水溶盐含量要求小于3%（每

3

100米取样检测），土壤的天然干密度应大于1.35t/m(每50米取样检测)。不符号上列要求者加大清基深度,直到合格为止.填筑前对基础面碾压,主坝、二台基础面用羊足碾碾压16遍,要求干

3

密度大于1.55t/m,土缓坡基础用羊足碾碾压8遍,再用履带碾压2遍,然后用刮路机刮平后才允

3

许铺膜,碾压后缓坡基础干密度要求大于1.50t/m。

4.2.3结合槽挖填施工

结合槽采用挖掘机按设计尺寸、高程开挖，必须切断植物根系层，以防止坝基发生集中渗漏。基底面碾压16遍，边坡由人工削坡，坡比1：1；结合槽填筑利用开挖土方分层回填（铺土

3

厚度小于25cm），不足部分在指定料场拉运，回填碾压采用羊足碾碾压密实，干容重大于1.6t/m。

4.2.4坝体、二台填筑

筑坝土料原则上按选定料场先清废后，进行规划（路、开挖宽度、深度、顺序等），按规划进行开采，杜绝无计划乱开采，否则造成土料不足。坝体、二台填筑可同时进行，工作面加宽可增强机械运输车辆工作效率，当二台填筑到设计高程时，筑坝体的土料可卸至二台，由挖掘机调上坝面。坝体、二台压实方应用砂壤土、壤土作土料，不允许用粉沙、细沙填筑，也不允许使用粘粒含量大于35%的粘土填筑。土缓坡可以利用一部分当地土填筑，就地取土要求以坝轴线为基准，坝前及坝后100米范围内禁止取土，库内取土不得挖成贯通的沟槽。筑坝土料上坝前必须将草根，树根捡干净。筑坝土料有机质含量小于5%，水溶盐含量小于3%，在料场开采土料首先应进行清废，严禁盐分超标的土料上坝，严禁上坝土料中含有盐份。坝体、二台填筑时，

3

每层铺土宽度上下游应各加宽50cm（余量）。坝体碾压干容重大于1.6t/m；二台碾压干容重大

3

于1.55t/m。

4.2.5土工膜铺设

1）铺膜前，土坝迎水面应事先进行削坡，削坡后坡面干密度均应符合设计要求。

2）施工前对土工膜按规范SL/T213—98及有关规定进行检验，经检验质量不合格或不符合设计要求的不得投入使用。土工膜的施工应在缓坡基础面验收合格后进行。进行下道工序施工时应对

1铺设、已完成工序的土工膜进行妥善保护不得有任何人为损坏，土工膜施工工艺按以下顺序进行：○

2对正、搭接；○3压膜定型；○4擦拭尘土；○5焊接试验；○6焊接；○7检测；○8修补；○9复检；剪裁；○

10验收。 ○

1焊接时基底表面应干燥，膜面应用干纱布檫干净；土工膜缝接面3）施工应注意以下事项：○

2不得将火种带入施工现场；3不得穿钉鞋、不得有污垢、沙土、积水等影响焊接质量的杂质存在；○○

4车辆等机械不得碾压土工膜面及保护层；○5铺膜时，不宜拉的高跟鞋及硬底鞋在土工膜上践踏；○

6铺膜不宜面积过大，要与缓坡土方填筑保持一致。 过紧，要留适量富裕量；○

4.2.6缓坡土方填筑

付坝B线段在土工膜铺设及焊接验收合格后及时填筑缓坡土，填筑缓坡土的速度应与铺膜速度相配合，为保证塑膜在上层缓坡土施工作业时不被破坏，坝面铺盖铺膜后要求从压膜三角

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槽开始铺土，用推土机逐步向坝前推土，第一层缓坡铺土厚度宜在40cm，严禁车辆直接在土工膜上行走，损坏土工膜。土缓坡填筑土方主要利用外借土方，部分土方采用推土机推运。外借方采取翻斗车从付坝B-2、B-3、B-4料场拉运。土缓坡填筑成型后，表面用羊角碾碾压16遍。

4.2.7覆盖土填筑

覆盖土方主要利用外借土，部分土方利用坝体、二台富余宽度削下的土，覆盖土不需要碾压，主要用于覆盖碾压密实的坝体在阳光照射下不会因为水分散失产生干缩裂缝。

4.2.8坝顶砂砾石施工

1）坝顶土方平整：坝顶铺砾石前，首先要将坝面打平洒水调整含水量，用羊足碾碾压12遍，然后用刮路机认真刮平后方允许铺设。

2）运输和铺料

1装车时应控制每车料的数量基本相等，同一料场供应的路段内施工现场由远到近调料，并准○

确计算每20米内所需的方量，卸料要合理、均匀，避免料不足或过多，料堆每隔一定距离留一缺口，

2确定松铺系数，按规范要求先行确定一松铺系数，计算20米试验段内所需调运级配料方量，○

推土机推平后，平地机精平，洒水碾压至规定压实度标准后，技术人员进行高程测量与设计高程进行比较后确定松坡系数值。

3用推土机将料均匀地摊铺在预定的宽度上后，用推土机进行精平，现场技术人员用水准仪进○

行跟踪测量，直到平地机进行平整机械作业，按照图纸设计要求刮到略高于设计高程并洒水碾压。

4在碾压过程中如发现“弹簧”土，粗细骨料不均匀现象应及时翻晒后重新平整碾压，碾压完○

成后表面应平整，无过多的浮石，无粗细骨料离析现象，无明显轮迹。

3）施工控制要求内容

高程、压实度、宽度、中线、横坡、平整度。 4.2.9碾压土填筑检验试验

1）由于水库工程工期短、为了确保水库大坝的施工质量和工期要求，做到百年大计，质量第一，水库成立项目经理领导的现场土方实验室，设实验员2人，实验技工4人，按施工区段分工，根据区段的长短和工作量的大小，每个区段上配1名实验员，2名实验工，同时为了对原材料加强质量控制，做到上坝土料必须是合格产品，粘土料场、砂石料场设一名实验员和一名实验工。

2）工地实验室配备仪器表

表一 实验室配备仪器表

仪 器 名 称 核子湿密度仪

击实仪 剪切仪 灌砂法配套工具 环刀法配套工具 台秤50kg 台秤5kg 天平1/10 筛分试验工具

烧杯 天平1/100

单 位 台 套 套 套 套 台 台 台 套 套 台

数 量 1 1 2 10 25 1 2 4 1 10 1

备 注

3）工地实验室职能

工地实验室职能是对现场取样、试验、计算及实验资料的收集整理，对水库大坝的试验质量进行全面控制，及时提供大坝施工中的试验数据，配合施工人员掌握施工中的质量，协助施工人员进一步改进施工方法和提高施工技术水平

4）试验过程 1料场复查 ○

A.首先对料场复查，根据设计交底及规范对回填料的控制指标在料场进行复查。落实料场坝料数量、质量及施工条件，并报监理工程师批准。

复查内容：a、剥离层厚度，有效层厚度及夹层的分布情况；b、料场的分布情况、开采、

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加工、贮存及装运条件；c、根据料场的地形地质、施工条件复查料场的开采范围、占地面积和有效贮量；d、通过取样试验，核实料场土石料的物理力学性质。

B.土料场试验控制内容

土料的物理力学性质是否符合设计要求；土料含水量、级配。 C.砂砾石控制内容

砂砾石的含泥量，砾石含量标准，砾石级配、最大粒径、淤泥和细沙夹层、胶结层、覆盖层厚度，料场分布与贮量，天然干容重，最大干容重，并取少量代表做比重，渗透、抗剪试验。

5)施工现场试验

试验过程要求：碾压每一层土由施工单位递交《工程报验单》，同时各施工段技术员向试验人员递交压实检验签证表，试验完后，试验数据填入《土方填筑分层压实签证表》中报施工技术负责人，审核后报监理工程师检查验收。

6)坝基与边坡处理

土方明挖回填前，必须在设计、质检、监理部门对基层验收合格后方可进行。 7)填筑过程中的 试验项目及控制数量 1现场取样数要求 ○

表二 现场取样数要求

坝料类别 试验项目 边角夯实部位 干密度、含水量 碾压部位 干密度、含水量 砂砾石 干密度、砾石含量

试验次数

1次/每层 1次/每层 1次/每层

试验方法

环刀法、核子仪法 环刀法、核子仪法

灌砂法

粘土

2每天派人负责检测上坝土料的含水量。各施工单位对坝体固定断面按规范要求，每个部○

位每100米取代表性粘土样品，除测定干容重、含水量外，并进行物理力学性质试验，作为核对设计、评定填筑干容重合格率，验收工程管理的依据。

下列情况下还应增加取样数量：A、对碾压质量怀疑处和结合处增加取样，怀疑处指土料含水量过高或过低，土质可疑，碾压不足，铺土不均匀处；结合处指基础、岸坡、坝体纵横向接缝，观测仪器埋设处等；B、人工打夯、边缘部位应增加取样数量。C、上下相邻两层取样位置必须错开，保证取样均匀。D、对接坡处削坡后必须取样检查。

8）试验仪器的检查与校正

设专人记录，建立台帐，对仪器的检查、校正记入台帐。

1环刀每使用15天，重新检查一次重量，体积若有变形损坏立即停止使用。 ○

2铝盒每月检查一次重量，称重前应擦拭干净并烘干 ○

3天平应在每次使用前校正一次，同时注意灵敏度。 ○

4灌砂法用的砂料级配与容重，每10天校核一次，粒径控制在0.25—0.5毫米。 ○

5测量粘性土和砂容重的环刀体积在200ml以上， ○

6所有使用的仪器，应有检验书，按计量标准操作。 ○

为保证原始记录的全面性、正确性，试验人员应做好施工记录，资料由各试验组负责，填筑过程及时向监理申报。

4.2.10土工试验项目分类及取样数量 1)现场土工试验项目 填筑碾压土

1环刀法测干密度；○2酒精法、烘箱、含水速测仪等测含水率 ○

砂砾料

1灌砂法测干密度；○2烘干法测含水量；○3颗分试验测含泥量；○4击实试验；○5相对密度 ○

2)室内实验项目 填筑碾压土 1剪切试验；○2固结试验；○3渗透试验；○4击实试验；○5界限含水量试验；○6颗分试验；7○○

8相对密度试验 比重试验；○

取样数量50公斤 砂砾料

1击实试验；○2相对密度试验；○3比重试验；○4颗分试验 ○

取样数量100公斤

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5.结束语

农一师上游水库除险加固工程实施后，能够确保水库正常蓄水，发挥其应有的社会效益和经济效益，大大保证了水库下游广大人民群众的生命财产安全及农作物灌溉用水，对于发展水利和农业现代化具有重要的意义。

参考文献：

[1]《现行水利水电工程规范实用全书》兵器工业出版社2000年出版 作者：赵成森 欧阳志军 袁清华 [2]《水利水电建设工程验收规程》主编单位： 水利部淮河水利委员会 1999-03-19发布 编者：唐涛 宁远 曹为民 张立争 吴健

[3]《水利水电工程测量》中国水利水电出版社 作者：刘普海 出版时间：2005-07-010 [4]《水利水电建设工程验收规程SL223-1999》中国水利水电出版社 出版时间：2003-03 [5]《土工试验规程》中国水利水电出版社 作者：南京水利科学研究院 出版时间：1999-12

[6]《水利水电工程土工合成材料应用技术规程》中国水利水电出版社

作者：中华人民共和国水利部时间：1998-11

出版

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/r9ii.html