磨盘山坝塘工程设计及施工管理研究

摘 要：坝塘是水利工程建设的重要组成部分，主要任务是解决农田用水问题。文章将以磨盘山坝塘工程为例，就其工程设计及施工管理，谈一下个人的观点和认识，仅供参考。

关键词：坝塘工程；磨盘山；设计；施工管理

磨盘山坝塘工程地形地貌相对比较简单，而且两岸冲沟发育良好，属于构造侵蚀剥蚀中山地貌。坝塘库区河谷的切割相对较深，而且河流波状呈弯曲状，以横向谷为多。坝塘库区呈基本对称、不对称“V”与“U”型。坝塘两岸阶地以及不良物理地质不发育，而且局部有小崩塌体和渗漏现象。

1 磨盘山坝塘工程设计

1.1 坝顶高程

根据《碾压土石坝设计规范（SL274-2001）》规定，对坝顶高程进行复核。坝塘水位以及坝坡迎水面前的水深（H）正常蓄水位1751.83米，迎水面水深13.83米；洪水位设计深度为1752.48米，坝迎水面水的深度为14.48米；校核洪水位为1752.63米，坝迎水面的水深为14.63米。计算风区长度（D）为150米，风区内水域平均水深（D）为10米。坝顶在水库静水位以上的超高按公式：Y=R+e+A，其中y代表坝顶超高（m）；R代表最大波浪在坝坡上的爬高（m）；e代表最大风壅水面高度（m）；A代表安全加高（m），按规范取值。根据上述参数，按照《碾压土石坝设计规范（SL274-2001）》进行计算，得坝顶超高如表2。

通过计算，坝顶高程取2个工况最大值，即1753.8米。设计时，考虑到防浪墙，墙高0.31米，则坝顶高程1753.49米。

1.2 坝顶的长和高

因坝顶没有交通方面的要求，依据构造、高度、施工要求以及运行等，具体确定，坝高19.99米，坝顶长度58米。在该工程建设过程中，选用的坝宽为4米。

1.3 坝坡

1.3.1 渗流计算

设计时采用平面有限元法，对坝塘渗流进行计算。渗透系数、孔隙比取值如表3所示。

通过计算可知，心墙下游渗透比降为2.66，需设反滤保护，其他坝基、坝体下游出逸点部位的渗透比降均小于0.45，远小于容许渗透比降。

1.3.2 坝体稳定分析

第一，坝基及坝体稳定计算采用的物理力学指标。心墙土料物理指标根据细水水库试验成果，取其均值，抗剪强度取小值均值。因防渗土料抗剪强度试验仅进行了固结不排水剪试验，因此稳渗和施工工况的对应指标只能在固结不排水剪强度指标的基础上，根据经验拟定。坝壳风化料及基础在各种工况下的物理力学指标根据类似工程拟定。

第二，计算方法与成果。采用《理正岩土系列软件5.1版》中的渗流稳定分析计算，按瑞典分条法、总应力法进行土石坝边坡稳定分析，计算结果见表4：

通过稳定分析计算，在各种工况下坝坡稳定安全系数均大于规范值，大坝抗滑稳定满足规范要求。

第三，坝基帷幕灌浆设计。坝基基础开挖后，坝基基础主要由泥盆系下统坡脚组泥岩、粉砂岩等碎屑岩组成。强风化岩体厚6.0～14.5m，主要属中等透水层，因此，对坝址区进行防渗处理。根据工程所处位置和规模，本工程防渗帷幕标准建议采用岩体透水率（q）≤10.0Lu。防渗帷幕拟采用直线弱封闭式帷幕灌浆，另外，建议帷幕端头与相当于正常蓄水位高程的两岸地下水位或与弱透水层相衔接。

第四，坝体贴坡式排水体设计。根据坝体正常蓄水位的浸润线及稳定渗流计算，浸润线逸出点高2.5m，为防护逸出点以下坝坡产生流土，下游坝坡脚增设贴坡式排水体，排水体底部高程为1736m，顶部高程为1740.80m。坡比安下游坝坡设计为1：2.0，底部垫层为粗砂层，厚度为20cm，上部盖重为干砌块石，厚度为30cm。

2 磨盘山坝塘工程施工管理

磨盘山坝塘工程施工过程中，主要项目有坝体工程、溢洪道以及放水涵管和帷幕灌浆施工工程等，施工管理注意事项如下。

2.1 基础开挖施工管理

基础土石方开挖，主要包括两部分，即坝肩与坝基。坝肩开挖，主要是两岸表面覆盖土层及风化基岩开挖；坝基开挖，主要是河床沙砾石及风化基岩开挖。土方开挖时，采用1立方米挖掘机辅以人工自上而下开挖，10吨自卸汽车出渣；石方开挖采用风钻打眼，分段爆破开挖，采用推土机配合1立方米挖掘机挖装12吨自卸汽车出渣，渣料除部分用于填筑围堰，其余运输至弃渣场堆放。靠近设计开挖线附近，应当尽可能避免因装药过量而造成坝基岩体松动。建基面时，需留出0.3米的保护层，并且利用风镐+人工方式进行撬挖。

2.2 坝体填筑施工管理

坝体填筑施工过程在，主要工序有运输、卸料、铺料、加水以及压实和检查等，采用流水作业方式进行施工作业。坝壳料采用1立方米挖掘机+10t自卸车运输上坝铺料，并用推土机将其推平，对于反滤料及粘土心墙料，填料宽度较小，采用1立方米挖掘机配10吨自卸汽车运输铺料。坝料加水采用供水管道供水，坝面洒水。坝体填筑按由低向高分层填筑碾压，保证各部位均衡上升。堆石料每层的填筑厚度应控制在0.3～0.5米，同一层风化料的填筑高差应控制在0.2米以下。坝体的压实是填筑的最关键工序，坝料碾压采用牵引式振动碾压实，碾压遍数和碾压速度应根据碾压试验确定，一般4～8遍。坝壳靠近岸坡部位施工，用汽车卸料及推土机平料时，大粒径石料容易集中，碾压机碾轮不能靠近岸坡，可采用小型振动夯或小型振动碾薄层压实。

2.3 溢洪道施工管理

土方开挖时，借助挖掘机进行开挖，装载机出渣，运至弃渣场集中堆放。石方开挖时，采用手持风钻工具进行造孔，并且利用人工方式装药爆破，通过装载机出渣。边墙、底板混凝土施工，采用人工施工。混凝土运输，采用手推车运输，人工入仓，然后利用振捣器进行浇筑。

2.4 输水涵管施工管理

结合该坝塘工程设计图，将输水涵管进出口点放样出来。土方开挖时，利用挖掘机进行开挖操作，装载机出渣，运至弃渣场进行堆放；石方开挖采用手持风钻造孔，人工装药爆破，装载机出渣。涵衣混凝土施工，采用人工施工，混凝土运输，采用手推车运输，人工入仓，振捣器浇筑。

2.5 帷幕灌浆施工管理

坝塘坝址区设计的防渗帷幕线，总长度76米，左岸9.18米，坝基段长度58米，右岸长度为6.82米。帷幕灌浆设计为单排孔，孔距2.0米，总孔数38个。总造孔深孔深677.8米，总灌段长度364.2米，全部为基岩，不灌段长度313.6米，基岩不灌段的长度为22.5米，坝土不灌段的长度291.1米。帷幕灌浆时，需对坝基以及两岸渗漏进行处理。灌浆轴线布设在坝轴线上，利用钻机进行钻孔，三序灌浆，自上而下分段灌注。河床坝基灌浆及岸坡坝基灌浆在坝体填筑到坝顶时进行灌浆。

3 结束语

总而言之，磨盘山坝塘工程设计及施工管理过程中，涉及到诸多方面的影响因素，实践中应当加强重视，结合工况，只有这样才能确保设计合理性与施工质量。

参考文献

[1]邵剑明，胡文江.概述联合防渗在坝塘水库中的应用[J].黑龙江科技信息，2014（5）.

[2]邱坤龙.复合土工膜在小坝塘防渗工程中的运用[J].黑龙江水利科技，2015（1）.

[3]孙志强.探讨新技术在水利工程施工中的运用问题[J].科技展望，2015（4）.

作者简介：杨炳高（1972，5-），男，壮族，大专，工程师，从事水利水电工程的勘测、设计、施工工作。