——石林县小白龙潭水库工程
李剑波
石林县水务局勘测设计处 云南省昆明市石林县 652200
摘要：堆石坝是主体用石料填筑，配以防渗体建成的坝（粘土心墙堆石坝即防渗体为粘土且位于坝轴线处，两侧为堆石体建成的坝）。它是土石坝的一种。这种坝的优点是可充分利用当地天然建筑材料，能适应不同的地质条件，施工方法比较简便，抗震性能好等。本文针对石林县小白龙潭水库工程中粘土心墙堆石坝的基础处理与施工技术进行研究。
关键词：粘土心墙堆石坝；基础处理；施工技术
1、工程概况
小白龙潭水库位于石林县鹿阜街道办小河村委会张家庄村北1.5km处，流域范围地理位置为：东经103°18′14″～103°19′48″，北纬24°53′19″～24°55′20″。水库坝址距石林县城区约15.5km，车辆可直达坝址。
水库所在河流为巴江支流张家庄沟上游段，属珠江流域南盘江水系。工程批复概算总投资3414.02万元，水库设计总库容103.6万m3，大坝为石林县境内第一座粘土心墙堆石坝，最大坝高25.6m，是一座以农田灌溉和人饮供水为主，并兼有下游村庄和农田防洪保护功能的小（一）型蓄水工程。水库建成后主要解决小河村委会各自然村的农田灌溉和生活用水，新增灌溉面积5360亩，解决2123人的饮水问题。
水库枢纽建筑物由大坝、溢洪道和输水隧洞组成。
大坝为粘土心墙堆石坝，坝顶高程1793.50m，最大坝高25.6m，坝顶长202m，坝顶宽5m，坝顶上游侧设有1.0m高防浪墙。上、下游坝坡坡比均为1：1.8，上游坝坡采用C15预制砼护坡，下游坝坡为块石护坡。
溢洪道位于大坝右岸，为无闸控制宽顶堰，堰顶高程为1792.00m（正常蓄水位），控制段宽3m。由进水渠段、控制段、泄槽段、消力池段、出水渠段组成，全长170.41m。设计泄流量3.7m?/s，校核泄流量7.6m?/s。
输水隧洞布置于大坝右岸，为无压洞，进口底板高程为1782.82m（淤沙高程），设计底坡i=0.01。由引渠段、进口段、有压洞身段、竖井闸室段、无压洞身段、出口明渠渐变段、消力池段和退水渠段组成，全长259m，其中有压段长17m，为1.5×1.8m方形断面，无压段长81m，为1.5×1.8m城门洞型（直墙高1.37m，拱高0.43m）。隧洞最大度汛流量为2.8m?/s，设计灌溉流量为0.20m?/s。
2、工程建设的必要性
石林县位于昆明市东南部，距昆明约96km，全县总面积1725km2，森林覆盖率达到46％，具有喀斯特地貌面积达350 km2，可利用的土地资源较少。
鹿阜街道办小河村委会位于石林县的北部山区、碳酸盐岩溶地区，海拔高程1750～1950m，为路美邑组老三系地层，土层深厚，气候温和，光热资源充足，适合烤烟、玉米、水稻、小麦等作物的生长，现小白龙潭抽水供人畜饮水及河槽部分农田灌溉，现有大凹、中坝两座小（二）型水库只能灌溉农田1932亩，张家庄、小河村、董家庄、王家庄一带土地面积11218亩，耕地利用系数按0.65计共有耕地7292亩。由于缺乏骨干水利工程，干旱缺水严重制约山区、少数民族地区经济的发展，为解决农田灌溉和生活用水问题（增灌5360亩、解决2123人饮水）。以开发利用小白龙潭泉水为主，新建小白龙潭水库是必要的、也是迫切的。
3、基础处理
3.1工程地质情况
枢纽区分布的地层简单，为下第三系路美邑组和第四系全新统残坡积与冲洪积层：
下第三系路美邑组分布于整个枢纽区，主要为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹泥灰岩、粉细砂岩、砾岩，地表或近地表岩石全～强风化。钻孔揭露厚度38.4m（未揭穿）。
第四系全新统残坡积层不连续分布于两坝肩及其上、下游岸坡表层。为下第三系路美邑组岩层风化之产物，为浅紫灰、浅灰红、灰黄色粉质粘土、含砾粉质粘土、粉质土砾。钻孔揭露厚度0.4～0.8m。
第四系全新统冲洪积层分布于拟建大坝所坐落的河床。为褐黄、褐灰、褐黑、灰白、灰黄色粉质粘土、粉土、砂卵砾石、粉细砂。钻孔揭露厚度6.6～8.8m。
3.2坝基开挖设计
两岸坝体轮廓范围内松弛土层、耕作层、腐质层、植物根系层、不稳定岩体及松散堆积物等必须挖除，岸坡大致平顺，不能有台阶和突然变坡，开挖边坡不陡于1：0.75。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
开挖深度：左岸心墙位置2.5～5m，其余部位平均1.9m；右岸心墙位置3.5～5m，其余部位平均2.3m；河槽心墙位置6～11m，上游部位5.2～9.1m，下游部位5～8m。
3.3防渗设计
坝基、坝肩防渗设计采用帷幕灌浆，为增加渗径，保证灌浆效果，在心墙底部设宽6m，0.5m厚的C15砼灌浆盖板。由于工期安排帷幕灌浆在大坝填筑之前进行施工，盖板上没有压重，直接在灌浆盖板上进行灌浆施工，灌浆盖板会产生抬动。为避免灌浆盖板产生抬动，坝基结合部灌浆压力不能过大，导致防渗效果不理想。为保证基础防渗效果，设计拟在坝基部位增设二排固结灌浆孔。帷幕轴线为坝轴线，固结灌浆孔轴线位于坝轴线上、下游各1.0m处。
帷幕防渗标准：根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）规定，3级及其以下的坝防渗标准为q≤5～10Lu，考虑到小白龙潭水库径流面积较小，主要来水为龙潭水，来水量偏小的特点，帷幕防渗标准按灌后基岩透水率q≤5Lu控制。
帷幕顶、底界：坝顶以外顶界与水库设计洪水位1792.86m相高，坝顶以下顶界为灌浆盖板底高程；底界进入q≤10Lu的基岩内3～5m。帷幕边界：由于正常蓄水位与两岸地下水位无交点，故两岸边界按外延不少于1倍坝高确定，右坝肩延伸30.5m，左坝肩延伸30m，轴线总长262.5m。
固结顶、底界：顶界为灌浆盖板底高程；由于固结灌浆是为了加强结合部，所以设计灌浆孔深为5.0m。固结边界：左边界为坝 0+000.75m，右边界为坝 0+201.75m，轴线总长201m。
灌浆孔布置：根据坝基地层岩性及坝基、坝肩以中等透水为主的特点，类比其他工程经验，帷幕灌浆孔距为1.5m，为单排孔；固结灌浆孔距为3.0m，排距2.0m。固结轴线分别位于帷幕轴线上、下游1.0m处，帷幕孔与固结孔呈梅花型布置。
4、施工组织设计
4.1施工条件
水库对外交通运输方便，车辆可直达坝址，工程所需购买的主要建材（包括钢材、水泥、板方材等）均可由昆明市或石林县供应。
防渗粘土料场位于拟建水库东部的小尖山北西、北侧平缓地带，距工程区约2km，无道路相通，需新修临时道路。
坝壳堆石料由坝址下游左岸小河村东部的小河坝龙潭坡石料场购运，运距约3km，有便道相通。
4.2施工导流
4.2.1导流标准
水库总库容103.6万m?，属于小（一）型水利工程，工程等别为Ⅳ等，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303—2004）的规定，主要建筑物为4级，导流建筑物为5级，施工导流标准为5年一遇，度汛标准为20年一遇。
4.2.2导流方式
根据枢纽区地形地质条件及水工建筑物布置特点，大坝施工导流拟采用一次断流隧洞导流方式。大坝施工前，必须完成输水隧洞施工。枯期采用上游土石围堰挡水，引入输水隧洞导流；汛期则由坝体挡水，隧洞泄流。因大坝总填筑量不大，在截流后第一个汛期前大坝能够填筑至坝顶高程，因此不存在大坝施工度汛的问题。
4.3主体工程施工
4.3.1大坝工程施工
坝基开挖采用1.0 m3挖掘机开挖并装5t自卸汽车运至下游弃渣场。岩石部分采用Y30手风钻钻孔，浅孔爆破开挖，心墙底部需开挖至全风化下限，然后用高压水冲洗干净方能进行心墙粘土的回填。
坝体填筑：坝壳料填筑须与心墙过渡料和粘土料的填筑同步上升。各填筑料均采用10t自卸汽车运至填筑面，心墙料及坝壳料采用T140推土机整平，心墙上下游过渡料采用人工配合机械整平，满足铺料厚度后，坝壳料及过渡料采用YZJ12型振动碾碾压，心墙料采用震动凸块碾碾压。所有填筑狭窄边角地带由YSZ1A型手扶振动压路机或蛙式夯碾压。
上、下游护坡：上游护坡混合砂垫层与预制砼块铺设应同步上升，人工装运预制砼块至工作面，人工砌筑。下游坝坡采用块石护坡，人工砌筑。
坝基帷幕灌浆：采用200型地质钻机钻孔，灌浆采用100/15型灌浆泵施灌，制浆机采用HJ-200型浆液搅拌机；帷幕灌浆孔为单排孔，孔距为1.5m，初拟灌浆压力为0.2Mpa，施工时应根据灌浆试验调整灌浆参数。灌浆施工采用自上而下灌浆法。
4.3.2 溢洪道工程施工
土石方开挖：由人工配合1.0m3挖掘机开挖，5t自卸汽车运至弃渣场。
砼浇筑：砂石骨料由5t自卸汽车运输。砼由JZC350型搅拌机拌制，砼输送泵输送入仓，人工绑扎钢筋，组合钢模板施工，插入式振捣器振捣。
出水渠采用C15埋石砼浇筑，施工方法与砼浇筑一样，施工时注意埋石率的控制和埋石质量。
开挖料回填：人工就近取开挖料回填，蛙式打夯机夯实。
4.3.3输水隧洞工程施工
土石方开挖、明浇砼、埋石砼浇筑及开挖料回填与溢洪道工程相同。
石方洞挖：由人工手风钻造孔爆破，平洞由人工手推车出渣，竖井由卷扬机提升吊斗出渣，1.0m3挖掘机挖装5t自卸汽车运至弃渣场。
洞身砼浇筑：人工绑扎钢筋，组合钢模板施工，砼输送泵输送入仓，附着式振捣器振捣。
隧洞回填、固结灌浆：人工手风钻造孔，HJ-200灰浆搅拌机制浆，中压灌浆泵灌浆。
4.3.4围堰施工
临时围堰施工，采用大坝清基开挖料和洞室开挖弃渣填筑，由推土机找平后，振动平碾逐层碾压密实。围堰原则上不拆除，水库蓄水前采用推土机推平至坝脚作为大坝压脚料。
论文作者:李剑波
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/28
标签：大坝论文; 粘土论文; 水库论文; 坝基论文; 隧洞论文; 下游论文; 帷幕论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;