姜志文

（遼寧省柴河水庫(kù)管理局，遼寧 鐵嶺 112000）

1 概況

柴河水庫(kù)是遼河中游左側(cè)支流柴河上的一座以防洪灌溉、工業(yè)和城市供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚、綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。水庫(kù)大壩采用粘土薄心墻砂殼壩型，最大壩高42.3 m，壩長(zhǎng)982 m，控制流域面積1 355 km2，總庫(kù)容 6.36 億 m3。

水庫(kù)大壩于1972年10月開始動(dòng)工興建，1974年底基本建成蓄水。水庫(kù)建成后，由于自身存在著明顯的質(zhì)量問題，曾先后4次產(chǎn)生滑坡事故。為此，先后多次進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。

2 水庫(kù)拋石施工

1989～1992年柴河水庫(kù)第一次采用水上拋石施工方法對(duì)柴河水庫(kù)大壩部分壩段進(jìn)行除險(xiǎn)加固，施工中采用經(jīng)緯儀控制定位，自制駁船運(yùn)送石材，人工拋填的方法，根據(jù)設(shè)計(jì)的工程量進(jìn)行作業(yè)。第一次拋石施工后，1999～2000年柴河水庫(kù)水位降低到建庫(kù)以來(lái)的最低水位，原來(lái)拋石部位的近1/4高程顯露出來(lái)，管理人員及時(shí)進(jìn)行了測(cè)量、分析。認(rèn)為水上拋石施工技術(shù)在土壩除險(xiǎn)加固工程施工中方法可行，但同時(shí)也存在需要改進(jìn)的地方，最主要的問題是拋填位置的準(zhǔn)確性和表面平整度、均勻性需要加強(qiáng)。

2002～2003年柴河水庫(kù)防汛應(yīng)急加固工程施工，在這次補(bǔ)強(qiáng)加固工程中，對(duì)剩余壩段采用水上拋石施工技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。施工前針對(duì)第一次施工的結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)的分析論證，對(duì)第一次施工中存在的拋填位置不夠準(zhǔn)確，表面平整度不夠理想，整體均勻性稍差等問題進(jìn)行了重點(diǎn)分析研究，特別加強(qiáng)了控制定位、拋填方法、檢測(cè)、補(bǔ)填相結(jié)合，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，取得了很好的效果。

1989～1992和2002～2003年柴河水庫(kù)上游壩坡抗震除險(xiǎn)加固工程采用水上拋石放緩壩坡不棄水方案施工，石料經(jīng)開采、運(yùn)輸、拋填、檢測(cè)，達(dá)到放緩壩坡、增加壩坡穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求。2008年柴河水庫(kù)上游壩坡除險(xiǎn)加固工程開工，在進(jìn)一步總結(jié)前兩次拋石施工的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，制定更為翔實(shí)、合理的操作辦法，第三次進(jìn)行水上拋石施工。

3 第三次拋石施工

3.1 石料的開采、運(yùn)輸

水上拋石加固壩坡的主要環(huán)節(jié)是采石、運(yùn)輸和水上拋填，其它工作都是圍繞這些環(huán)節(jié)進(jìn)行的。柴河水庫(kù)第三次水上拋石加固施工中的石料仍采自柴河水庫(kù)下游3 km的黑油坊石場(chǎng)。該石場(chǎng)的石料儲(chǔ)藏量豐富，運(yùn)輸距離短，巖石多為花崗片麻巖，巖體致密，質(zhì)量較好，完全滿足柴河水庫(kù)土壩抗震除險(xiǎn)加固工程的質(zhì)量要求。

根據(jù)柴河水庫(kù)上游壩坡抗震除險(xiǎn)加固工程對(duì)石料質(zhì)量、石料級(jí)配的要求，在開挖現(xiàn)場(chǎng)對(duì)石料進(jìn)行篩選，滿足質(zhì)量、級(jí)配要求的石料，經(jīng)裝載機(jī)裝車，用自卸汽車運(yùn)送到壩前拋石碼頭備用。

為了將石料裝船運(yùn)到施工地點(diǎn)進(jìn)行拋填施工，施工前，初擬了4種施工方案進(jìn)行比較。最后，針對(duì)柴河流域水流季節(jié)性顯著、且為枯水年份水位上漲緩慢的特點(diǎn)，在大壩右壩端93（高程）平臺(tái)修建臨時(shí)碼頭，利用開闊地儲(chǔ)料，用裝載機(jī)裝船上料，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)拋填。

從臨時(shí)裝料碼頭到拋石地點(diǎn)距離50～800 m，第一次拋石施工中船體小、承載力低、多船分散作業(yè)定位控制難，效率低且拋填不準(zhǔn)。第二次和第三次拋石施工中汲取前次教訓(xùn)，加大運(yùn)料船的船身體積和船體載重能力。利用3 mm厚鋼板，焊成長(zhǎng)15 m、寬4 m、中間帶有三聯(lián)廂式可自卸3 m×3 m的斗倉(cāng)，船頭裝22 kW柴油機(jī)。每船運(yùn)石料20～30 m3，可一次性拋填在3個(gè)3 m×3 m的單元網(wǎng)格內(nèi)，也可根據(jù)缺料情況迭加拋填，大大提高了工作效率，改善了施工質(zhì)量。

3.2 施工控制網(wǎng)

水上拋石施工最重要的是控制定位，定位準(zhǔn)確可使拋填位置準(zhǔn)確、表面平整，消除欠拋、漏拋、超拋現(xiàn)象。第一次拋石施工中，沒有充分研究控制定位問題，致使工程質(zhì)量不能完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求；第二次拋石施工中，重點(diǎn)研究了精確定位問題，根據(jù)庫(kù)水位的變幅制定3 m×3 m拋石控制網(wǎng)格單元，為最終的拋石施工做好了必要的準(zhǔn)備。第三次拋石施工中，結(jié)合第二次拋石施工的成功經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)庫(kù)水位降至93.00 m左右的特定條件，拋石前先在壩坡95 m高程用全站儀打一平行壩軸線方向的控制線，仍按3 m間隔標(biāo)定樁號(hào)。通過計(jì)算，拋石點(diǎn)距“95控制線”最遠(yuǎn)為69 m。以此為依據(jù)，在“95控制線”上游69 m水域布設(shè)定位控制網(wǎng)綱。在控制定位網(wǎng)綱布設(shè)方面參照第二次進(jìn)行，由于第三次拋石施工作業(yè)面為整個(gè)壩體上游壩坡，為此，在兩岸山體之間平行壩軸線方向布設(shè)定位網(wǎng)綱。為防止網(wǎng)綱移位，除用4號(hào)鋼絞線作為網(wǎng)綱控制線外，每隔100 m用兩只大錨對(duì)網(wǎng)綱進(jìn)行加固定位。同時(shí)，在網(wǎng)綱上每隔3 m作標(biāo)記，在縱向把壩體分成3 m的等分點(diǎn)。然后，在左右壩端沿平行95控制線和網(wǎng)綱控制線方向，每隔3 m用全站儀打一條平行壩軸線方向的施工控制線，從而，在整個(gè)拋填區(qū)域形成連續(xù)的3 m×3 m的施工網(wǎng)格。

3.3 水上拋石

拋石所用石料，在填料深度小于50 cm的部位控制在10～130 kg之間；填料深度大于50 cm的部位可以使用10 kg以下的塊石料，塊石的最小重量可外延到1 kg，這部分小塊石可占拋石總重量的10%～20%。在正常施工中，每拋填1 000 m3做5組式樣，每組式樣做3個(gè)試件，用于凍融、抗壓試驗(yàn)及備用。每拋填、鋪石1 000 m3，取一組式樣，做出一條顆粒大小級(jí)配曲線，以便采取適當(dāng)措施，調(diào)整石料級(jí)配使其與設(shè)計(jì)相吻合。

根據(jù)施工圖計(jì)算好每個(gè)3 m×3 m單元格填料量。為確保填料準(zhǔn)確，根據(jù)最大拋填距離69 m，用3 mm厚鋼板，焊制69 m×6 m的船式定位平臺(tái)，平臺(tái)前端與定位網(wǎng)綱相連接，另一端與壩坡靠緊固牢。為防止風(fēng)浪大，在平臺(tái)中部設(shè)斜拉定位鋼索，靠壩坡緊固定位。管理人員可在浮橋上行走、檢測(cè)、定位指揮施工。運(yùn)料船在現(xiàn)場(chǎng)指揮人員的指揮下，把船靠緊定位浮船卸料拋填。每拋填好一個(gè)斷面，移船重新定位施工。

1989～1992年加固工程竣工以后，在水庫(kù)正常運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)有個(gè)別部位存在較大的凸凹隆起現(xiàn)象。2002～2003年拋石施工期間認(rèn)真分析、研究了施工方法，并采用了迭加移位法施工。即：每次移動(dòng)定位平臺(tái)，不按單元間距3 m移動(dòng)，而按2 m間隔移動(dòng)，留下1 m迭加拋填；沿平行壩軸線方向，也采用1 m間距迭加法拋填。采用此方法施工后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和單元檢測(cè)，消除了大范圍的凸凹、隆起現(xiàn)象，表面平整度得到了很好的改善。

同時(shí)，為及時(shí)了解拋填后的壩坡狀況，在施工中采取邊拋填、邊檢測(cè)、邊補(bǔ)填的辦法，盡量減少和消除返工現(xiàn)象。對(duì)經(jīng)單元檢測(cè)欠料的部位，由于采用大船補(bǔ)填，不方便，不靈活，且浪費(fèi)，經(jīng)研究采用平板船拉料，人工拋填辦法補(bǔ)填。平板船用3 m鋼板焊接成10 m×4 m廂形封閉平板船，上配22 kW柴油機(jī)，每次可運(yùn)料15 m3。

柴河水庫(kù)第三次水上拋石施工中根據(jù)第二次的成功經(jīng)驗(yàn)，仍采用迭加移位法拋填，并結(jié)合跟蹤檢測(cè)、人工補(bǔ)填辦法施工。

3.4 水下高程測(cè)量

普通水準(zhǔn)測(cè)量是在地面地形暴露的情況下，采用水準(zhǔn)儀、全站儀等測(cè)量地面點(diǎn)的高程。水下高程測(cè)量則是在完全不清楚水下狀況的情況下進(jìn)行施測(cè)的，為此，照搬普通水準(zhǔn)測(cè)量方法是不行的。為了盡量避免漏測(cè)情況，按3 m×3 m單元網(wǎng)格進(jìn)行施測(cè)，并利用拋填定位網(wǎng)綱和水下測(cè)深器測(cè)量水下測(cè)點(diǎn)水深，根據(jù)庫(kù)水位確定各單元測(cè)點(diǎn)高程，用以計(jì)算、分析填料質(zhì)量。

拋填的準(zhǔn)確性直接影響水上拋石的質(zhì)量，而測(cè)量工作則是衡量拋填準(zhǔn)確與否的必要手段。為緊密配合施工，測(cè)量工作采用邊施工、邊測(cè)量，并結(jié)合單元驗(yàn)收測(cè)量和竣工驗(yàn)收測(cè)量3個(gè)步驟進(jìn)行。由于第二次拋石施工中使用的自制水下測(cè)深器存在一定程度的誤差，為確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在第三次拋石施工中購(gòu)買了專業(yè)的水下測(cè)深儀，有效改善了檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語(yǔ)

柴河水庫(kù)上游壩坡抗震除險(xiǎn)加固中3次采用水上拋石施工技術(shù)，施工中不破壞原壩體結(jié)構(gòu)，提高了壩坡的穩(wěn)定性和抗震強(qiáng)度，施工方法簡(jiǎn)單。施工期間，不受庫(kù)水位限制，水庫(kù)工程可以發(fā)揮正常效益。不棄水進(jìn)行施工，不會(huì)給下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市供水、發(fā)電、養(yǎng)魚等造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

施工中，用可自卸式運(yùn)輸船運(yùn)料，采用定位網(wǎng)綱進(jìn)行控制定位，利用大型船式平臺(tái)指揮定位，運(yùn)用迭加移位法施工，邊填邊測(cè)、及時(shí)補(bǔ)填，提高了施工效率，改善了施工質(zhì)量，縮短了工期，是一種值得推廣借鑒的水上施工方法。