水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程淤泥開(kāi)挖施工技術(shù)的研究

邵連方

(山西省水利建筑工程局，太原030006)

1 工程簡(jiǎn)介

某水庫(kù)建設(shè)于1990年，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行后，水庫(kù)被列入了險(xiǎn)情比較嚴(yán)重的三類(lèi)水庫(kù)，在2010年對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，使用C25 混凝土重力墻對(duì)原堆石壩進(jìn)行加固，底部的寬度為8.68 m，擋墻頂部的寬度為5.4 m，上游面邊坡為1∶0.132，和新建石壩的施工相比，除險(xiǎn)加固施工在施工內(nèi)容方面是有一定的差異性存在的，特別是在開(kāi)挖上游面時(shí)，淤泥的厚度已經(jīng)達(dá)到了9.5 m以上，開(kāi)挖起來(lái)非常的困難，本文重點(diǎn)對(duì)此工程的淤泥開(kāi)挖施工技術(shù)進(jìn)行探討。

2 確立合理的施工方案

水庫(kù)從2010年7月初開(kāi)始放水，在2010年8月底到達(dá)死水位，并進(jìn)行了水的抽排工作。在2010年9月4 號(hào)庫(kù)底露出，對(duì)庫(kù)底的高程進(jìn)行初步測(cè)量為206 ～214 m，和設(shè)計(jì)的開(kāi)挖基面之間還有十多米深的淤積體。

通過(guò)對(duì)以往的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)分析，本工程使用功率比較大的抽排設(shè)備進(jìn)行抽排，抽排的時(shí)間為19 d，因?yàn)樵谟俜e體中有比較多的雜物、樹(shù)枝和礫石，而且泥質(zhì)的黏性比較大，取得的效果并不好。

由于工期的限制，為了確保按時(shí)完成施工，經(jīng)研究決定，使用機(jī)械進(jìn)行強(qiáng)行開(kāi)挖，具體的施工方案如下:①在入庫(kù)區(qū)填入砂石料儲(chǔ)料倉(cāng)開(kāi)挖料，并根據(jù)開(kāi)挖深度的變化逐漸增加設(shè)備，組成多個(gè)平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行作業(yè);②分別在庫(kù)區(qū)兩側(cè)高程為201 ～206.4 m的范圍進(jìn)行運(yùn)輸公路的開(kāi)挖，做好淤泥運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)建設(shè);③由于圍堰和壩址范圍中有部分來(lái)水，上游圍堰有滲漏的情況存在，為了保證在開(kāi)挖面不出現(xiàn)積水，要做好相應(yīng)的排水工作;④在作業(yè)范圍的限制下，分別使用一臺(tái)50 裝載機(jī)、2 臺(tái)挖機(jī)、3 輛5 t自卸汽車(chē)進(jìn)行配合施工;⑤考慮到淤泥的成分非常復(fù)雜，為了提升開(kāi)挖效率和運(yùn)輸效率要對(duì)路線(xiàn)進(jìn)行合理的利用，并使用石料填充到淤泥中。⑥為了降低開(kāi)挖淤泥的工作量，要把攔淤壩安裝到混凝土加固基坑段壩蹱位置［1］。

3 淤泥開(kāi)挖的施工技術(shù)和施工工藝

3.1 使用的施工工藝

此水庫(kù)淤積的淤泥層厚度為9.5 m以上，淤泥的抗?jié)B透程度不高、含水量非常的高，有非常大的壓縮性，而且河床基體在地下水、山體滲水和上游圍堰滲水的同時(shí)影響下，加大了排水的難度，考慮到以上因素，在基坑的上游修建了一個(gè)小型的攔淤壩，以此來(lái)防止淤泥進(jìn)入到基坑中，保證施工安全性和穩(wěn)定性，具有易操性和經(jīng)濟(jì)性。

因?yàn)檠b卸淤泥非常的不方便，提升了出渣和清淤的困難程度，為了在工期內(nèi)完成施工，要重新建設(shè)棄渣道路。

另外，因?yàn)榛游挥谒畮?kù)中比較低的位置，基坑會(huì)受到地下水、山體滲水的影響，開(kāi)挖深度比較大，排水非常的困難。在挖掘淤泥的過(guò)程中，按照分層挖運(yùn)、分層鋪路、分層覆蓋摻料的原則使用兩臺(tái)挖掘機(jī)進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)挖，在開(kāi)挖過(guò)程中，要把道路的布置作為道路開(kāi)挖施工的重點(diǎn)，要對(duì)開(kāi)挖施工便道、壩體岸坡進(jìn)行充分的利用，根據(jù)實(shí)際的需求隨機(jī)布置淤泥的位置，分成3 ～4 層對(duì)清淤道路上的空間進(jìn)行布置，且清淤道路要將棄渣場(chǎng)合施工道路前延段進(jìn)行連接。

3.2 使用的施工技術(shù)和方法

1)設(shè)置攔淤壩的可行性和必要性。因?yàn)樵哟不鶐r的高度為▽192 m，基坑上游的位置到淤泥淤積的高度為▽202.4 m，經(jīng)過(guò)開(kāi)挖后為▽191.1 m，淤泥淤積的厚度為9.5 m以上，上游圍堰和基坑上游邊線(xiàn)的距離為39 m，雖然已經(jīng)把大部分的淤泥挖了出來(lái)，但是仍然有萬(wàn)余立方左右的淤泥未被挖出來(lái)，而且還有萬(wàn)余立方的淤泥堆積在圍堰的上游。

這些淤泥均為液塑狀，很容易流動(dòng)，含水量也非常的高，對(duì)于以上情況，要把穩(wěn)定坡比控制在25∶1以上。

通常情況下，當(dāng)淤泥受到高度差為10 m左右的壓力時(shí)，在外力的影響下，會(huì)加速淤泥的液化速度，穩(wěn)定性降低，呈現(xiàn)出流動(dòng)的狀態(tài)，而且在冬天的時(shí)候，土地表面會(huì)多受到凍融，會(huì)對(duì)土粒間的作用力進(jìn)行破壞，同時(shí)會(huì)破壞粒間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，加快淤泥的下滑速度，而且在主圍堰上游堆積淤泥高度為▽204 m，隨著上游水位的不斷升高，會(huì)增加土粒間孔隙中水的壓力，導(dǎo)致安全系數(shù)降低，產(chǎn)生的土壓力和水壓力會(huì)進(jìn)一步加快淤泥的下滑速度，而且圍堰和基坑之間的淤泥下部出現(xiàn)了隆起，中部出現(xiàn)了凹陷的情況，隨時(shí)都有可能出現(xiàn)失穩(wěn)滑動(dòng)的情況。

而且如果出現(xiàn)下滑失穩(wěn)的情況，會(huì)把淤泥沖入到基坑中，會(huì)造成非常大的負(fù)面影響，再加上下雨天在導(dǎo)流洞前會(huì)有雨水在此匯流會(huì)將水位抬高以及在對(duì)基坑進(jìn)行爆破開(kāi)挖的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，都會(huì)加劇淤泥的下滑，所以降低圍堰上以及圍堰和壩基之間的淤泥堆積量是非常重要的。

為了防止淤泥滑入到基坑中，在基坑的上游建設(shè)了一個(gè)小型的攔淤壩，不僅提高了工程的施工效率、降低了淤泥的開(kāi)挖量，而且具有良好的可操性和經(jīng)濟(jì)性，具體的淤泥攔截壩施工方案如下:

1)由于淤泥非常的滑，可以使用沉井基礎(chǔ)作為攔淤壩的基礎(chǔ)，使用壁厚為11 cm、內(nèi)徑為149 cm、長(zhǎng)度為149 cm的鋼筋混凝土預(yù)制管布置在基礎(chǔ)位置，對(duì)水泥預(yù)制管進(jìn)行豎直排放，然后挖除石渣和管中的淤泥使預(yù)制管下沉，直到管口完全沉沒(méi)后，使用預(yù)制管和基巖進(jìn)行連接，分別在上游的面積布置直徑為20 cm的錨筋五根，錨入基巖69 cm，然后加大對(duì)中間管子的處理力度，在管中放置一個(gè)鋼筋籠，鋼筋籠要伸入混凝土上部40 cm，使用C20 混凝土對(duì)管內(nèi)進(jìn)行回填。

2)在大壩軸線(xiàn)上游9.4 m的地方布置攔淤壩壩軸線(xiàn)，和基坑上游開(kāi)挖線(xiàn)的距離為3 m左右，不僅可以最大限度的降低淤泥的開(kāi)挖量，而且可以對(duì)下游子圍堰的布置進(jìn)行保證。壩的高度為3.4 m，頂部寬度為59 cm，最大壩高為4.4 m，底部的高程為▽192。

3)因?yàn)樯嫌螡B水比較嚴(yán)重，要在沉井的基礎(chǔ)上使用100PVC 排水管埋設(shè)在各大漏水點(diǎn)，從而避免淤泥受到水的浸泡，降低上游水的壓力和淤泥的流動(dòng)性。在壩后1 ～1.4 m的位置建設(shè)一個(gè)子圍堰，并在圍堰低洼的地方開(kāi)挖一個(gè)集水井，為了避免大量的水進(jìn)入到基坑中，要使用水泵將滲水排出。

4)使用C20 對(duì)攔淤壩壩體進(jìn)行澆筑，澆筑的高度在不包含基礎(chǔ)的情況下為7 m，上口的寬度為60 cm。使用鋼筋網(wǎng)布置在下游，并使用錨筋埋設(shè)在壩肩左岸和右岸連接的地方，從而提升肩壩的抗滑能力。

3.3 排水施工措施和地下滲水處理

自從開(kāi)始施工以來(lái)，水主要來(lái)自地下水、山體滲水、雨水、圍堰滲水等，為了保證工程的施工質(zhì)量，要及時(shí)把這些水排走，并安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)施工排水工作，在四周布設(shè)集水井或者布設(shè)排水溝，在施工的過(guò)程中，要使用強(qiáng)抽排水的方法把水排放到施工區(qū)域以外的范圍中，要在做好排水系統(tǒng)工作以后，才可以進(jìn)行開(kāi)挖。

排水系統(tǒng)主要是使用人工挖掘集水井和排水溝的方法建設(shè)的，使用潛水泵把流入到集水井中的水抽干凈。使用六臺(tái)ZlC30 型泥水泵共同進(jìn)行水的抽排工作。通過(guò)老壩體發(fā)電洞和原壩體放空洞把污水排放到下游。

［1］石桂萍. 高家灣水庫(kù)放水洞除險(xiǎn)加固改造設(shè)計(jì)方案分析研究［J］. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2013(07):46 －48.