李 萍

(本溪滿族自治縣關(guān)門山水庫管理處，遼寧 本溪 117100)

山皮土筑壩新技術(shù)可行性分析及其初期效益評價

李 萍

(本溪滿族自治縣關(guān)門山水庫管理處，遼寧 本溪 117100)

新技術(shù)的提出和應(yīng)用往往需要經(jīng)過一系列的工程應(yīng)用驗證和總結(jié)，通過理論與實踐相互結(jié)合最終推廣應(yīng)用。文章針對山皮土筑壩新技術(shù)，研究了山皮土筑壩新技術(shù)的技術(shù)特征，并從理論方面、施工方面、技術(shù)水平方面、試驗方面分析了該新技術(shù)的可行性，結(jié)合本溪市關(guān)門山水庫的現(xiàn)場工程應(yīng)用情況，對其工程的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益進行了分析，通過研究發(fā)現(xiàn)，山皮土筑壩技術(shù)具有較好的技術(shù)特征，且具有較好的可行性，能夠為本溪市社會經(jīng)濟快速、高效發(fā)展，發(fā)揮其巨大的社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益。

山皮土筑壩；技術(shù)特征；可行性分析；初期效益

關(guān)門山水庫具有防洪灌溉兼有養(yǎng)魚及旅游的中型水庫，自開工建設(shè)使用山皮土筑壩新技術(shù)以來，解決了水庫工程隱患問題，為水庫最大可能的發(fā)揮功能和綜合效益提供重要保障。目前，汛期水位已經(jīng)恢復至370.40m，工程運行正常，效果顯著。

1 山皮土筑壩技術(shù)特征研究

1.1 材料技術(shù)特征

山皮土筑壩新技術(shù)是基于水利水電工程筑壩、筑堤技術(shù)填筑材料的創(chuàng)新，該技術(shù)突破了傳統(tǒng)的以砂土及砂礫石作為填筑土壩壩體或壩殼主要材料的界限，是一種可以廣泛應(yīng)用的筑壩、筑堤新材料。

1.2 施工方法技術(shù)特征

通過山皮土在施工方法和技術(shù)上進行創(chuàng)新，根據(jù)實驗確定了山皮土筑壩、筑堤的技術(shù)參數(shù)，包括山皮土機械壓實厚度、碾壓次數(shù)、山皮土施工最佳含水量、松鋪系數(shù)等，與常規(guī)以砂土及砂礫石作為填筑材料筑壩、筑堤相比較有明顯的改進[1-3]。

1.3 長期穩(wěn)定性技術(shù)特征

新技術(shù)的研發(fā)能夠有效解決壩體加培施工工程質(zhì)量難以控制的問題，由于大壩培厚水平寬度、填筑面較窄，且因為有一定的坡度，施工中筑壩料難以攤鋪、機械碾壓，存在新老堤結(jié)合、工程跨春夏季、跨汛期施工對大壩加固施工影響大等諸多難題。通過該新技術(shù)對大壩加高、培厚填筑，壩體堅實，強度較高，強度應(yīng)力高于砂礫石和砂料，作為壩頂行車不彈軟，石料鑲嵌緊密、不松散，穩(wěn)定性強，效果明顯[4-6]。

圖1 山皮土筑壩施工現(xiàn)場

1.4 經(jīng)濟和社會效益技術(shù)特征

山皮土筑壩新技術(shù)是因地制宜施工的重要驗證，具有長期穩(wěn)定性、就地就近取材，減少棄料不占農(nóng)田，優(yōu)先考慮樞紐建筑物開挖料的利用等優(yōu)勢；同時，山皮土便于開采運輸和壓實，施工方便、快捷等特點，特別是運距是砂礫料料場的1/10，可節(jié)省大量運輸費用與工程投資。此外，山皮土筑壩施工時對環(huán)境的影響極小，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境幾乎不產(chǎn)生影響，經(jīng)濟效益和綜合效益顯著。

2 山皮土筑壩技術(shù)可行性研究

2.1 理論上可行性

《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(LS274—2001)對筑壩填料有如下規(guī)定：

1)就地就近取材減少棄料少占或不占農(nóng)田，優(yōu)先考慮樞紐建筑物開挖料的利用。

2)樞紐建筑物開挖料的利用應(yīng)與天然土石料場開采料一樣。

3)料場開采或樞紐建筑物的開挖料原則上均可直接作為筑壩材料或經(jīng)處理后用于壩的不同部位，但沼澤土膨潤土和地表土不宜采用[7-9]。

從以上規(guī)范內(nèi)容可以看出：山皮土作為筑壩材料是積極提倡和應(yīng)用新筑壩材料的重要方面，因此，新技術(shù)應(yīng)用在理論上可行。

2.2 施工上可行性

關(guān)門山水庫筑壩施工現(xiàn)場附近山皮土料場資源儲量較多，在水庫工程施工過程中，放置山皮土不用，選擇其他土方則容易導致山皮土的大量剝離，造成嚴重的水土流失和土方浪費。通過初步踏勘計算結(jié)果可知：水庫工程附近的山皮土方量不僅能夠達到壩體施工加固、加高、培厚等所需要的土方量，而且儲量遠遠高于設(shè)計工程土方量的5倍，具有充足的備用料場。

因地制宜，山皮土作為筑壩材料進行土方運輸時，最大運距≤3km，而且施工場地內(nèi)的筑壩材料運輸，不僅可以節(jié)省工程運費和成本，也不會造成運輸過程中產(chǎn)生的施工交叉干擾和環(huán)境破壞污染問題。因此，新技術(shù)應(yīng)用在施工上可行。

2.3 技術(shù)水平可行性

課題組技術(shù)力量雄厚，完成單位和參加單位均為施工一級資質(zhì)，并與多家著名高校和科學院所進行合作，包括：遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院、遼寧省水利水電科學研究院、長江科學院等等。研究人員通過對優(yōu)選的4種大壩填筑材料進行實驗研究并進行對比分析，結(jié)合《規(guī)范》對筑壩材料各項物理、力學等指標的要求，最終確定了山皮土作為可采用的筑壩材料。

2.4 試驗上可行性

為進一步驗證設(shè)計方案的可靠性、經(jīng)濟性、明確施工工藝、質(zhì)量控制目標和要點，課題組研究人員選擇關(guān)門山水庫左壩端樁0+000-0+100段，埋設(shè)2個觀測斷面，對山皮土筑壩進行現(xiàn)場原型試驗，并進行施工、運行期間的現(xiàn)場觀測和數(shù)據(jù)分析。

表1 大壩背水側(cè)壩殼填筑土方試驗結(jié)果

注：1.土樣為風化山皮土； 2.土樣為砂礫料。

表2 不同里程土方回填壓實質(zhì)量檢測結(jié)果匯總表

根據(jù)試驗結(jié)果、觀測數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場工程實踐相比較，確定了各種筑壩材料的施工參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場施工情況給出了合理的施工參數(shù)建議值，包括：山皮土鋪料厚度確定為40cm，采用13t自行式振動碾，碾壓遍數(shù)為6遍，含水量控制在最優(yōu)含水量±3%范圍內(nèi)，干密度取值范圍為1.78-1.81g/m3。

通過系統(tǒng)試驗、研究和觀測分析，山皮土作為筑壩材料滿足工程設(shè)計要求的各種技術(shù)參數(shù)指標，新技術(shù)以及施工工藝等能夠消除水庫大壩安全隱患問題，大大提高壩體的防洪能力、安全性和穩(wěn)定性，節(jié)省工程造價、質(zhì)量優(yōu)良以及具有良好得社會效益。因此，山皮土筑壩技術(shù)具有可行性[10-12]。

3 山皮土筑壩效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

關(guān)門山水庫工程經(jīng)濟效益與防洪投入之比為10.22∶1，遠高于10∶1(全國平均水平)，經(jīng)濟效益費用比為10.00，凈收益達到126325.9萬元，均超過規(guī)范《水利建設(shè)項目經(jīng)濟評價規(guī)范》(SL72-94)以及《已成防洪工程經(jīng)濟效益分析計算及評價規(guī)范》(SL206-98)中對各項指標的要求。經(jīng)過統(tǒng)計，該工程多年的平均防洪效益為140026.9萬元，節(jié)省工程費用276.7萬元。因此，關(guān)門山水庫加固工程山皮土筑壩在經(jīng)濟上效益顯著。

3.2 社會效益

該工程建設(shè)能夠有效保護流域下游人民的生命財產(chǎn)安全和土地的保護不流失，避免兩岸的耕地、林地等免受洪水威脅和侵害，對沿河1萬hm2耕地和19.6萬人具有保護作用。保障該地區(qū)經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)地發(fā)展，改善周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

3.3 生態(tài)環(huán)境效益

通過將生物、工程措施等緊密結(jié)合，注重可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護理念，注重建設(shè)以生態(tài)自然、現(xiàn)代中式造園技術(shù)、藝術(shù)塑造、人文景觀與生態(tài)游賞綜合的現(xiàn)代、綠色、可持續(xù)的水庫風景區(qū)，創(chuàng)造了青山、綠水、綠色庫區(qū)風景區(qū)。該工程竣工投入使用，已逐漸成為流域經(jīng)濟增長的拉動區(qū)、生態(tài)環(huán)境的保護區(qū)、旅游觀光的風景區(qū)，能夠為本溪市社會經(jīng)濟快速、高效發(fā)展，發(fā)揮其巨大的社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益。

4 結(jié) 語

關(guān)門山水庫的防洪除險加固工程是為保證本溪市經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展的重要保證，文章通過理論與實踐相結(jié)合，分別從材料、施工方法、長期穩(wěn)定性、經(jīng)濟和社會效益四個方面對山皮土筑壩新技術(shù)的技術(shù)特征進行了深入的研究，并從理論方面、施工方面、技術(shù)水平方面、試驗方面分析了該新技術(shù)的可行性，結(jié)合本溪市關(guān)門山水庫的現(xiàn)場工程應(yīng)用情況，對其工程的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益進行了分析。通過對新技術(shù)在關(guān)門山水庫的應(yīng)用研究得出結(jié)論：山皮土筑壩技術(shù)具有較好的技術(shù)特征，且具有較好的可行性，對于本溪市經(jīng)濟、社會的發(fā)展與穩(wěn)定具有重要的保證作用，隨著新技術(shù)的逐步推廣和應(yīng)用，能夠為當?shù)禺a(chǎn)生巨大的社會、經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益。

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1007-7596(2017)06-0176-03

2017-05-20

李萍(1974-)，女，遼寧本溪人，工程師，從事水利工程施工及管理工作。

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