陸渾灌區(qū)填方壩加固工程處理措施

□程改芳（河南省陸渾水庫(kù)管理局）

0 引言

陸渾灌區(qū)工程規(guī)劃有5條干渠，即總干渠、東一干渠、東二干渠、西干渠及灘渠。1970年動(dòng)工興建，系文化大革命時(shí)期，渠道等大多數(shù)工程為大兵團(tuán)作戰(zhàn)，群眾性施工，片面追求進(jìn)度，質(zhì)量沒(méi)有保障。自開(kāi)灌以來(lái)，盡管實(shí)際過(guò)水流量不足設(shè)計(jì)的1/3～1/2，填方壩事故依然頻發(fā)。

1 填方壩事故

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1974-1988年渠道運(yùn)行的14年中，總干渠放水92次，因工程事故停水24次，其中填方壩事故14次；東一干放水22次，因事故停水18次，其中填方壩事故9次，東二干通水74次，垮壩20座次，因?yàn)檫@些事故的存在給管理運(yùn)用帶來(lái)很大困難，每次灌溉期間，灌區(qū)管理工作人員總是提心吊膽，全部吃住在渠上，成立搶險(xiǎn)隊(duì)，對(duì)險(xiǎn)工險(xiǎn)點(diǎn)晝夜巡邏監(jiān)視，灌區(qū)成了“防汛河”。過(guò)水能力不足，上、下游爭(zhēng)水矛盾突出，大大制約了灌溉效益發(fā)揮。

為了對(duì)填方壩的填筑質(zhì)量有一個(gè)全面系統(tǒng)的了解，82年對(duì)其中的51座填方壩進(jìn)行挖坑取土試驗(yàn)（挖坑573個(gè)，取樣4119個(gè)），按樣計(jì)，干密度最高 1.57 t/m3，最低 1.15 t/m3，其中：1.55～1.57 t/m3的3座，占5.9%；1.51～1.54 t/m3的9座，占17.6%；1.50～1.45 t/m3的9座，占37.3%；<1.45 t/m3的20座，占 39.2%；而>1.60 t/m3的沒(méi)有，而設(shè)計(jì)要求填方壩的最小干密度應(yīng)>1.60 t/m3,因此都不滿足設(shè)計(jì)要求。

2 填方壩事故成因分析

2.1 沒(méi)有質(zhì)檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量控制

由于施工是大兵團(tuán)作戰(zhàn)，普遍存在只趕進(jìn)度，忽視質(zhì)量的思想，未設(shè)專門質(zhì)檢機(jī)構(gòu)和專職人員進(jìn)行質(zhì)量控制。

2.2 填土厚度大

填方壩大多是東方紅鏈?zhǔn)酵侠瓩C(jī)單車空壓，一般每層厚度皆在40～50 cm以上，遠(yuǎn)大于每層厚度15 cm左右。

2.3 碾壓遍數(shù)少

拖拉機(jī)空壓一般只壓四遍左右，很少超過(guò)五遍，且取土區(qū)土的含水量遠(yuǎn)小于最優(yōu)含水量。據(jù)試驗(yàn)，豫西黃土、紅土要達(dá)到1.60 t/m3的干密度，在含水量適宜，厚度不超過(guò)15 cm的情況下需要碾壓10遍以上。

2.4 填土土塊大

在施工過(guò)程中，部分填土土塊比較大，據(jù)挖坑取樣得知，最大土塊達(dá)50 cm，一般20～30 cm，土塊之間的縫隙比拳頭還大。

2.5 沒(méi)有很好削坡清基

填方土渠與溝壑兩岸接觸部分一般坡度都比較陡，施工中為了趕進(jìn)度，不削坡，有的甚至不清基，加之土料從溝兩岸往下倒，虛土很厚，每層填土很難與溝岸老土層緊密接觸，填土與溝岸之間存在一層未壓實(shí)的虛土帶，嚴(yán)重地影響了工程質(zhì)量，致使填方壩兩端都出現(xiàn)多條橫縫。另外，兩施工單位接界處沒(méi)有進(jìn)行交錯(cuò)搭接施工，造成一個(gè)上下豎直的虛土帶。

3 處理措施

陸渾管理單位對(duì)灌渠通水以來(lái)，出現(xiàn)的各種工程質(zhì)量問(wèn)題，也不斷地進(jìn)行除險(xiǎn)加固，其中比較大規(guī)模的加固工程有3次，分別是建設(shè)時(shí)期的“近期加固工程”即“第一期除險(xiǎn)加固工程”、第二期除險(xiǎn)加固工程、以及現(xiàn)在按年度實(shí)施的續(xù)建配套與節(jié)水改造工程。在這3次的加固改造中，填方壩工程每次都是加固的重點(diǎn)工程，現(xiàn)對(duì)多年來(lái)我們?cè)谔罘綁喂こ痰奶幚砀脑齑胧┛偨Y(jié)如下：

3.1 第一次除險(xiǎn)加固工程

第一次除險(xiǎn)加固工程發(fā)生在陸渾干渠工程修建的后期，當(dāng)時(shí)對(duì)先完工的渠段進(jìn)行試通水，便發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的工程問(wèn)題。灌區(qū)指揮部經(jīng)研究決定：一方面續(xù)建東一干渠，一方面對(duì)已完工的干渠工程（總干渠、東一干渠東宋以上60.90 km及東二干渠）進(jìn)行加固。由于受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)投資的限制，原則上是對(duì)暫不影響通水的工程暫緩處理，以便提高投資效果，及早發(fā)揮工程實(shí)效。對(duì)填方壩的加固方案為：

3.1.1 灌水濕陷與灌漿

用浸水、灌泥漿等方法對(duì)裂縫、壩岸接頭進(jìn)行加固處理，使其早日沉陷固結(jié)。此次安排填方壩灌漿61座，灌漿在一定程度了使這些壩體結(jié)構(gòu)得到改善，緩解了填方壩險(xiǎn)情。

3.1.2 加高培厚壩坡

針對(duì)有些壩沉陷較大，壩外坡較陡，需對(duì)此進(jìn)行加高培厚，使其壩頂達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，壩外坡達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡。設(shè)計(jì)自堤頂垂直向下每6～8m為一級(jí)，第一級(jí)外坡比為1：1.50，以下邊坡比依次為 1：2，1：2.50，1：3等；即每降一級(jí)，外坡比增加 0.50。

3.1.3 修建坡面排水溝

大多填方壩建設(shè)時(shí)沒(méi)有修建排水溝，下雨時(shí)在壩坡上形成許多沖溝。此次安排對(duì)151座壩修建排水溝，總長(zhǎng)31953m。排水溝設(shè)置為：填方壩外邊坡每級(jí)變坡處設(shè)1m寬的平臺(tái)，各級(jí)平臺(tái)上設(shè)縱向排水溝，填方壩與岸坡接頭處設(shè)順坡排水吊溝，對(duì)填方壩較長(zhǎng)的，平均每隔50m加設(shè)一條橫向排水溝，與縱向排水溝相連通，以使排水暢通，保證填方渠道安全。排水溝用C10混凝土護(hù)砌，設(shè)計(jì)斷面底寬為0.30m，深0.50m，邊坡1：0.75。

3.1.4 渠內(nèi)混凝土襯砌

受工程投資所限，安排原則為：填方壩位于村莊上游，群眾居住密集，渠高村低，滲水將危及住房的壩段；填方壩施工時(shí)，老溝岸接頭處未經(jīng)削坡處理的在接頭部分先行護(hù)砌；土層滲透性較強(qiáng)，滲漏較嚴(yán)重的壩段，先護(hù)砌填方兩端結(jié)合部位。此次采用C10混凝土襯砌，厚8 cm，伸縮縫采用聚氯乙烯膠泥充填，表層塞瀝青砂漿。

3.1.5 植物護(hù)坡

在填方壩外側(cè)壩坡，第一級(jí)平臺(tái)以上坡面，采用草皮護(hù)坡，第一級(jí)平臺(tái)以下坡面，采用種植紫穗槐，以保護(hù)壩坡，免受雨水沖刷。

3.2 第二除險(xiǎn)加固工程

3.2.1 劈裂灌漿加固壩體

此次加固安排填方壩劈裂灌漿85座，在總結(jié)以前經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照部頒SD266—88《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，灌漿加固后，有效的防治了壩體滲漏，效果明顯。具體做法為：布孔：沿壩頂距離渠道內(nèi)緣0.80～1.00處布設(shè)一排平行于壩軸線的灌漿孔，終孔距離及孔深根據(jù)滲漏部位分三種情況。一是壩肩漏水：孔距2.50m，孔深伸入老土0.50～1.00m；二是壩身漏水：孔距5m，孔深伸入漏水部位以下2～3m；三是壩腳漏水，孔距5m，孔深伸入老土0.50～1.00m。土料選擇：每座壩都要作灌漿土料試驗(yàn)，選用的土料粘粒含量20%～30%，粉粒含量30%～50%的重粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)壤土，漿液比重1.30～1.50。施灌方法：采用分序、分次、定量灌注。實(shí)際一般分二序孔，待一序孔灌漿結(jié)束后，再進(jìn)行第二序孔灌漿，每次吃漿量為每延米0.50～1.00m3。每孔復(fù)灌3～5次，每次復(fù)灌間隔時(shí)間≥3～5 d。注漿方法為孔底注漿全孔灌注法，不設(shè)阻漿塞。漿壓力為0.50～1.00 kg/cm2,瞬時(shí)≤3.00 kg/cm2,盡量控制內(nèi)劈外不劈，壩頂劈縫≤3 cm。

3.2.2 充填灌漿加固壩體

本次安排充填灌漿填方壩23座，此種方法適用于壩體出現(xiàn)裂縫及壩下出現(xiàn)出逸點(diǎn)，有細(xì)流滲出，極易形成鉆洞垮壩事故的地方。具體施工辦法為：布孔：騎縫按梅花型布孔3排，孔距2.50m，孔深至裂縫終點(diǎn)下1～2m。灌漿土料：要求粘粒含量20%～45%，粉粒含量40%～70%。施灌方法：灌注程序按分序、分次、定量灌注，每延米每次灌漿量控制在0.30～0.50m3；孔口壓力控制在0.50 kg/cm2,灌注由下至上，下套管分段灌注，每段長(zhǎng)5m左右。

3.2.3 加高培厚壩坡

填方壩經(jīng)過(guò)10-20年的運(yùn)用，大部分壩的沉陷已趨于穩(wěn)定，本次僅對(duì)6座填方壩進(jìn)行加高培厚。施工要求與第一次與除險(xiǎn)加固相同。

3.2.4 混凝土襯砌防滲

此次安排36座填方壩混凝土襯砌，采用150#混凝土襯砌，襯砌厚度渠底8 cm，邊坡8～12 cm，坡腳設(shè)齒槽，邊坡設(shè)橫肋，伸縮縫底部鋪寬50 cm寬的塑膜，再以低標(biāo)號(hào)水泥砂漿填縫。

增設(shè)坡面排水系統(tǒng)、填方壩綠化與第一次除險(xiǎn)加固方案相同，在此不再贅述。

3.3 填方壩加固方案

3.3.1 渠內(nèi)襯砌

渠內(nèi)采用10 cm厚的C20混凝土進(jìn)行防滲，沿渠每隔5m設(shè)一道橫向伸縮縫，渠底每隔5m設(shè)一道橫向伸縮縫，縫寬2 cm，下部全斷面鋪設(shè)200 g+0.30mm+200 g二布一膜復(fù)合防滲土工膜；渠道底部及兩側(cè)分別設(shè)一道縱向伸縮縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)采用低發(fā)泡沫板填充10 cm。

3.3.2 壩坡加固

填方壩背水坡除按第二期除險(xiǎn)加固時(shí)期灌漿、加高培厚、修邊坡排水溝、草皮綠化加固外，對(duì)壩腳設(shè)置岸坡排水溝，壩腳與農(nóng)田交界處設(shè)置混凝土擋土墻一道，墻厚25 cm，墻高1.00m，出露地面0.50m，地下0.50m。

4 結(jié)論

兩次除險(xiǎn)加固工程后，經(jīng)多年運(yùn)用，證明了各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)、施工方法是正確的，符合實(shí)際情況，取得了良好的效益。特別是經(jīng)過(guò)近幾年除險(xiǎn)加固與續(xù)建配套工程，效果尤為明顯：一是干渠輸水能力明顯增加。干渠安全運(yùn)行流量由原來(lái)的36m3/s增加到42m3/s，增幅16.70%。二是渠道輸水流速明顯增大，水流時(shí)間縮短。從渠首到內(nèi)埠水流時(shí)間由22 h左右縮短到13 h左右；從渠首到鞏義水流時(shí)間由72 h左右縮短到49 h左右；節(jié)省31.90%。三是灌溉周期明顯縮短。由工程實(shí)施前的30余天縮短到不足20 d，節(jié)約1/3左右時(shí)間。

雖然現(xiàn)在的續(xù)建配套與節(jié)水改造工程質(zhì)量高，效果顯著，但灌區(qū)渠道占線長(zhǎng)，工程龐大，要達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，還需要很多年的投入和改造。相信續(xù)配套與節(jié)水改造工程結(jié)束時(shí)，陸渾灌區(qū)一定是工程堅(jiān)固耐用，各項(xiàng)配套設(shè)施齊全，管理先進(jìn)的現(xiàn)代化灌區(qū)。