中型水庫除險(xiǎn)加固工程施工技術(shù)探討

【摘要】在某中型水庫避險(xiǎn)加固項(xiàng)目作業(yè)流程中，關(guān)于壩基留存流沙液化層、輸水洞混凝土退化、泄洪道底板滲水等現(xiàn)象，采用壩體迎水面增加土工膜，背水坡增加了蓋重粘土平面、壩后水池及時回填，偷水洞由擴(kuò)建轉(zhuǎn)為改建，泄洪道基拙固結(jié)灌漿等技能手段，完美完成了避險(xiǎn)加固使命。通過實(shí)踐，采用的技術(shù)方法確保了施工質(zhì)量，縮短了工期，還節(jié)約了籌建資金。

【關(guān)鍵詞】除險(xiǎn)加固；土壩施工；溢洪道；輸水洞

一、水庫基本概況

某中型水庫是一座以防洪灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚的中型水庫?？値烊?112萬m2，最高洪水位12.19m，正常庫容634萬m2，正常水位10.45m，水庫大壩長度945.00m，壩頂寬度2.50m，壩頂高程14.20m，最大壩高8.20m，迎水面坡比（1.0：2.4）一（1.0：2.6），背水面坡比（1.0：2.3）一（1.0：2.5），斜臥式碎石棱體排水。

二、除險(xiǎn)加固方法的選用原則

土石壩雖然壩型常見，但由于其工程情形復(fù)雜，機(jī)具、材料等條件多變，并且各項(xiàng)具體的除險(xiǎn)加固方法很多都有其特定的適用范圍和局限性，因此，對每一具體工程病害都應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)分析。應(yīng)從工程病害情況、除險(xiǎn)加固要求（包括加固后工程應(yīng)達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)、加固范圍、加固進(jìn)度等）、工程費(fèi)用以及材料、機(jī)具來源等各方面進(jìn)行綜合考慮。確定土石壩加固方法時，應(yīng)根據(jù)工程病害的具體情況對幾種加固方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工比較，選擇技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理，且能滿足施工要求的除險(xiǎn)加固方法。

三、除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容

壩體培厚，壩頂寬度為6.00米，壩頂標(biāo)高為14.20米，壩頂路面使用瀝青混凝土。在廢除大壩迎水面干砌石護(hù)坡后，采取C25混凝土固坡，坡度為1.0：3.0，背水坡使用碎石固，采用干砌石表層排水，坡度為1.0：2.7。將蓋重豁土平面增設(shè)于壩基液化段上，對壩后水池采取回填。輸水洞廢除再建，是鋼筋混凝土方洞，長51.2米，泄洪道導(dǎo)流漿砌塊石翼墻、混凝土底板廢除， 漿砌石基礎(chǔ)砌筑，再次澆灌混凝土底板與導(dǎo)流墻，泄洪道堰頂?shù)拈L、寬、高分別為40.00米，寬38.40米，高11.45m，堰上共有寬4.80m、高0.50m的7個孔，附機(jī)電設(shè)施與啟閉機(jī)房。此水庫在夯實(shí)后設(shè)定防洪規(guī)范是50年一遇，審核規(guī)范是300年一遇，洪水標(biāo)準(zhǔn)13.12米，洪水位設(shè)定為12.65米。

四、采取的主要施工技術(shù)

1. 土壩施工

1.1 迎水坡

對于大壩迎水面邊坡的邊坡的夯實(shí)，第一步要使用原先的固坡片石建設(shè)擋墻護(hù)腳，而后在在平整后的壩坡上鋪設(shè)土工布一層，接著鋪設(shè)厚度為40厘米的礫石墊層，在其上澆灌20厘米C25混凝土板?；炷羶?nèi)投入0.9kg/m混凝土的PP纖維以增添混凝土的抗拉力度?；炷涟宄叽?.50mx1.50m，構(gòu)造縫在使用PP泡沫板， 2厘米厚的混凝土澆灌過程中，水、灰的比例必須控制在0.65內(nèi)，混凝土板表層采用水泥砂漿壓光地面。

1.2 背水坡

大壩背水坡草皮利用挖掘機(jī)鏟除外運(yùn)，壩坡整體培厚3.50m。在增加豁土蓋重平臺，設(shè)干砌石貼坡排水。坡面采取碎石護(hù)坡，大壩原有坡面無排水設(shè)施，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）規(guī)定，沿壩軸線每隔30m設(shè)置豎向排水溝一道，計(jì)11道，戧臺及坡腳各設(shè)橫向排水溝一道。排水溝按10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，豎向排水溝斷面寬×高為0.40m×0.25m，橫向排水溝斷面寬、高分別為0.40m×0.25m和0.5m×0.4m。排水溝底部采用C15細(xì)石混凝土現(xiàn)場澆筑，厚度15cm，兩側(cè)墻采用10cm厚C20混凝土預(yù)制板鑲砌，1∶3.0水泥砂漿勾縫。。坡腳在設(shè)堆石棱體排水，頂寬1.5m，邊坡1：1.5，高度3m；其他壩段采用貼坡式排水體，邊坡1：2.5。排水體采用塊石干砌，內(nèi)側(cè)設(shè)反濾層，反濾層自內(nèi)而外依次鋪設(shè)粗砂、透水土工布、碎石。壩后水塘采取客土回填措施。主要控制指標(biāo)：土方填筑前，進(jìn)行現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)，測出填筑土料最大干容質(zhì)量及最優(yōu)含水量，最后確定鋪土厚度為30cm一層，采用13T的振動碾進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)遍數(shù)4遍。采用環(huán)刀取樣跟蹤測定密實(shí)度，不合格不準(zhǔn)進(jìn)行下一層鋪土作業(yè)。在下雨前及時壓實(shí)作業(yè)面層的松土，雨后注意晾曬，接頭及邊坡局部受雨水沖刷，要重新分層填筑壓實(shí)。排水體干砌石所用石料必須質(zhì)地堅(jiān)硬，幾何尺寸滿足設(shè)計(jì)要求，砌體無架空、疊砌和浮塞，墊層達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，砌體表面無通縫，表面平整度滿足規(guī)范要求。背水坡全部植草皮防護(hù)，以防止雨水漫流造成坡面沖刷。

1.3 壩頂

壩頂公路結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土路面8cm，碎石路基厚度30cm。花崗巖路緣石規(guī)格為0.15mx0.20mx1.00m。壩頂防浪墻設(shè)在上游壩肩處，基礎(chǔ)與粘土心墻銜接，壩頂以上高度0.8m，M7.5塊石漿砌，M10漿砌料石鑲面，用20cm厚的料石封頂。壩頂設(shè)混凝土路面，考慮到交通要求，硬化路面凈寬4.5m，底部設(shè)15cm厚的水泥砂礫穩(wěn)定層，面層為30cm厚的混凝土，路面橫坡傾向下游，坡比為2%。新建防浪墻與心墻之間的防滲體，采用土工膜連接，防滲土工膜上下鋪砂質(zhì)粘土厚15cm保護(hù)。

1.4 壩體培厚施工

壩體培厚施工包括基礎(chǔ)開挖，堆石料填筑.風(fēng)化料填筑和壩體反濾過濾料填筑等。首先，基礎(chǔ)開挖。采用挖掘機(jī)進(jìn)行基礎(chǔ)開挖，必要時輔以人工清理，采用流水作業(yè)，開挖自上而下一次性完成。其次，堆石料填筑。堆石料的填筑呈現(xiàn)為堆石料解小、石料運(yùn)輸、灑水、鋪料、推平、碾壓、質(zhì)檢與驗(yàn)收。

2. 輸水洞

施工輸水洞原設(shè)計(jì)為保留洞體，拆除進(jìn)口段和閘室啟閉機(jī)房，接長洞體，考慮原洞體雖然基本完好，從混凝土設(shè)計(jì)年限考慮，建議設(shè)計(jì)單位變更設(shè)計(jì)，將原洞體也全部拆除新建。主要控制指標(biāo)是土方開挖做成階梯狀，以利于將來土方回填時結(jié)合效果好?；炷良泳郾├w維增加抗拉強(qiáng)度外，還添加引氣劑，增加混凝土抗凍性。

3. 溢洪道

工程泄洪道原規(guī)劃是廢除重建，鑒于漿砌石底子大體完整， 1992年曾改造過一次泄洪道，所以沒有廢除，與泄洪道地基一同實(shí)行加固灌漿。以下為重要控制標(biāo)準(zhǔn)：

3.1 灌漿方式

采用孔內(nèi)循環(huán)法，孔深在5.00m全孔一次性灌漿，孔深超過5.00m的分兩段灌漿。

3.2 灌漿水灰比

灌漿遵循由稀到濃的原則，開灌水灰比為5.0：1.0，以后按操作規(guī)程要求以5.0：1.0，3.0；1.0，2.0；1.0，1.0；1.0，0.8：1.0和0.6（或0.5）：1.0逐級變濃。

3.3 水灰比

改變原則當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率保持不變而灌漿壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當(dāng)某一比級注入量已達(dá)300L以上，或灌注時間已達(dá)30min，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，換濃一級水灰比漿液灌注；（當(dāng)注入率大于30L/min時，根據(jù)施工具體情況，可越級變濃。（下轉(zhuǎn)第頁）

（上接第頁）

3.4 大壩帷幕灌漿施工

施工現(xiàn)場布置包括了供水系統(tǒng)布置，供電系統(tǒng)布置與灌漿系統(tǒng)布置。為滿足灌漿施工的用水需求，可以再修建一個高位水池，用潛水泵從庫內(nèi)抽水輸送到水池中，從而由水池向漿站和鉆機(jī)供水，照明.灌漿泵和攪拌機(jī)用電可架設(shè)變壓器架線引入，必要時需配備柴油發(fā)電機(jī)以避免停電造成施工受阻。

灌漿技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量保證措施

1）帷幕灌漿段長度宜采用5m～6m，特殊情況下可適當(dāng)縮減或加長，但不得大于10m。

2）射漿管距孔底不得大于50cm。

3）灌漿塞應(yīng)塞在已灌段段底以上0.5m處，以防漏灌。

4）孔口無涌水的孔段，灌漿結(jié)束后可不待凝，但在斷層，破碎帶等地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)則宜待凝，待凝時間應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和工程要求確定。

5）灌漿應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，但注入率大時應(yīng)分級升壓。

6）灌注細(xì)水泥漿液，可采用水灰比為2∶1，1∶1，0.6∶1或1∶1，0.8∶1，0.6∶1三個比級。

7）帷幕灌漿漿液變換。a.當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比。b.當(dāng)某一比級漿液的注入量已達(dá)300L以上或灌注時間已達(dá)1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)改濃一級。c.當(dāng)注入率大于30L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。

8）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注30min，灌漿即可結(jié)束。

3.5 工程孔作業(yè)與巖心鑒別

在完成灌漿作業(yè)后，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和有關(guān)法規(guī)，稍凝固后在灌漿的反常位置安置適量的工程孔。運(yùn)用工程孔實(shí)行壓注水實(shí)驗(yàn)，監(jiān)察帳幕體的防浸透效果，查驗(yàn)?zāi)芊駶M足作業(yè)需求。

五、結(jié)語

該水庫除險(xiǎn)加固工程施工是中型水庫除險(xiǎn)加固工程中的典型案例之一，根據(jù)工程存在的具體問題，采取針對性技術(shù)措施，達(dá)到了良好的加固效果，節(jié)省了建設(shè)資金，取得了最大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，同時滿足工程施工工需要和春灌需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋珍娟.小型水庫除險(xiǎn)加固工程技術(shù)應(yīng)用探析[J].水利天地.2013（03）

[2]孫利軍.我國中小型病險(xiǎn)水庫存在的問題及加固對策[J].中國科技信息.2013（05）

[3]蘆和麗.淺談小型水庫的主要幾種除險(xiǎn)加固技術(shù)[J].黑龍江