尹府水庫(kù)大壩加固工程施工及效果

劉玉剛 馬文麗 楊治云

【摘要】尹府大壩為黏土心墻砂殼壩，建成于1960年，2000年經(jīng)專家組鑒定，確認(rèn)為Ⅲ類病險(xiǎn)壩。通過(guò)方案比較，綜合施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)水庫(kù)大壩實(shí)際情況和專家組意見，確定采用垂直防滲（墻）體法。經(jīng)過(guò)十多年運(yùn)行，通過(guò)對(duì)壩體滲流壓力觀測(cè)所得壩體水壓力分布曲線及浸潤(rùn)線形狀分析，該方案效果良好，為大壩的安全運(yùn)行起到了很大的保障作用。

【關(guān)鍵詞】尹府大壩；黏土心墻；滲漏；深層攪拌連鎖墻；水壓力分布曲線；浸潤(rùn)線；工程效果

1、工程概況

尹府水庫(kù)位于山東省平度市東部大沽河水系小沽河支流豬洞河中游，始建于1958年3月，1960年5月竣工，流域面積178.6平方公里。2002年3月根據(jù)新的防洪標(biāo)準(zhǔn)將尹府水庫(kù)核定為Ⅱ等大（2）型水利樞紐工程，水庫(kù)總庫(kù)容調(diào)整為1.4458億立方米，洪水標(biāo)準(zhǔn)修訂為：采用百年洪水設(shè)計(jì)，5000年洪水校核。

尹府水庫(kù)大壩為黏土心墻砂殼壩，大壩全長(zhǎng)775.0m，壩頂高程84.4m，壩頂寬7.5m，最大壩高20.2m。其中黏土心墻頂高程75.4m，頂寬4.0m，邊坡比1：1，齒墻深（黏土截流槽）11.0m，底寬12.0m，邊坡比1：1，在心墻上游高程64.2m～66.2m處設(shè)有2.0m厚黏土鋪蓋，壩體結(jié)合部開挖接合槽兩道（壩軸線一道，壩軸線上游10.0m處一道），接合槽底寬1.5～2.0m，深1.0m，邊坡比1：1，壩體與溢洪閘之間采用刺墻連接。

尹府水庫(kù)建成后擔(dān)負(fù)著蓄洪、防汛、灌溉及向青島、平度兩地市提供工業(yè)和民用用水的多項(xiàng)任務(wù)。在水庫(kù)的多年運(yùn)行觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)：由于大壩黏土心墻頂高程為75.4m，低于壩頂高程84.4m達(dá)9.0m之多，且該部分均為為砂混土，透水性強(qiáng)，因此當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)76.0m時(shí)，在壩背坡腳（樁號(hào)0+140米～0+480米）的地面有沼澤現(xiàn)象，當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)77.0m時(shí)，在背坡（樁號(hào)0+410米～0+640米）高程為75.0m～76.0m處有明顯滲水現(xiàn)象，同時(shí)壩腳地面出現(xiàn)沼澤。針對(duì)上述問(wèn)題，2000年5月，在省市有關(guān)單位的組織下，經(jīng)專家組首次定檢，確認(rèn)水庫(kù)大壩為病險(xiǎn)壩（Ⅲ類），存在嚴(yán)重安全隱患。

經(jīng)過(guò)專家組論證及可行性科研勘驗(yàn)，上級(jí)水利主管部門決定對(duì)尹府水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固。筆者有幸參與了大壩加固方案的設(shè)計(jì)與施工，現(xiàn)將方案由確定、設(shè)計(jì)到施工、效果做一些回顧：

2、工程設(shè)計(jì)及施工

2.1 方案確定

針對(duì)大壩黏土心墻墻頂高程偏低、高水位滲水嚴(yán)重等問(wèn)題，決定對(duì)大壩黏土心墻進(jìn)行接高加固做防滲處理。

所謂的大壩黏土心墻進(jìn)行接高加固處理實(shí)際就是對(duì)壩體上部砂混部分強(qiáng)透水層進(jìn)行截滲處理，按一般經(jīng)驗(yàn)有兩種方法：

一是先將壩體上部強(qiáng)透水層部分開挖，然后接高黏土心墻，同時(shí)回填恢復(fù)壩體；

二是由壩頂向下做垂直防滲（墻）體，使防滲（墻）體與黏土心墻良好結(jié)合，從而達(dá)到接高黏土心墻、截?cái)酀B流的目的。

通過(guò)方案比較，綜合各方施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)水庫(kù)大壩實(shí)際情況和專家組意見，最終確定采用垂直防滲（墻）體法。該法經(jīng)濟(jì)合理，既避免了大面積開挖接高大壩方案投資大、影響水庫(kù)正常運(yùn)行的缺點(diǎn)，又可有效解決垂直防滲（墻）體與黏土心墻之間的接觸防滲問(wèn)題。

根據(jù)壩體黏土心墻上部強(qiáng)透水層深度以及組成材料（砂混土）的特點(diǎn)，初步擬定了劈裂灌漿、振動(dòng)沉模、深層攪拌連鎖墻三個(gè)方案，通過(guò)對(duì)三個(gè)方案優(yōu)、劣比較（見表—1注：表內(nèi)所列價(jià)格為當(dāng)時(shí)價(jià)格），綜合施工難易、價(jià)格高低、對(duì)設(shè)備要求等因素，決定采用第三種方案：即深層攪拌連鎖墻方案。

2.2 方案簡(jiǎn)介

深層攪拌連鎖墻簡(jiǎn)單說(shuō)就是利用水泥等材料做為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械在地基深處就地將固化劑（漿液）和地基土強(qiáng)制攪拌，使固化劑（漿液）和地基土之間產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，固結(jié)成具有一定直徑、強(qiáng)度和抗?jié)B性能的樁柱體。

在該方案中固化劑多用水泥砂漿，適應(yīng)于黏土、沙土、淤泥和少量粒徑較小的砂礫層。

固化劑的配制：主劑用425號(hào)普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，用量占總重的8%～12%，再添加占水泥重量0.5%的減水劑，水灰比根據(jù)國(guó)內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定為0.65。

現(xiàn)行廣泛采用的，劈裂灌漿、振動(dòng)沉模、深層攪拌連鎖墻三個(gè)水庫(kù)大壩加固方案中，根據(jù)本水庫(kù)實(shí)際情況，多方論證，經(jīng)過(guò)黏土心墻接高方案綜合比較后，決定采用深層攪拌連鎖墻方案實(shí)施。

3、方案施工

深層攪拌連鎖墻施工在過(guò)去多用于軟土基的加固，近幾年在全國(guó)范圍內(nèi)用于河堤防滲處理也較多，但在平度內(nèi)還是第一次，因此在施工中要求除多借鑒國(guó)內(nèi)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)外，還要注意：仔細(xì)施工、認(rèn)真總結(jié)；特別要調(diào)整好相鄰孔位的中心距，使相鄰樁柱體保持一定的搭接長(zhǎng)度，能在樁軸線上形成一道連續(xù)、完整且具有一定有效搭接厚度的樁柱式連鎖防洪（滲）墻，達(dá)到截流防滲目的。對(duì)于一些重要數(shù)據(jù)要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、校正，以達(dá)到最佳工程效果。比如：固化劑水灰比，國(guó)內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)為0.5～2.0，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：水灰比越大，灌注攪拌后固結(jié)體滲水越大，而且強(qiáng)度降低很快，不但起不到加固作用，反而會(huì)對(duì)壩體造成損害；減小水灰比，漿液的和宜性、流動(dòng)性降低，增大灌注和攪拌難度，但防滲效果要好得多。為了追求最佳施工效果，我們進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，在加入水泥重量0.5%的非引氣型緩凝高效減水劑的前提下，最終將水灰比確定為0.65。

該方案在施工過(guò)程中對(duì)鉆機(jī)無(wú)具體要求，但要求鉆頭直徑400mm，根據(jù)方案原理及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)將相鄰孔位的中心距調(diào)整為320mm。攪拌設(shè)備采用雙軸驅(qū)動(dòng)三頭深層攪拌設(shè)備，攪拌器為十字型結(jié)構(gòu)，采用液噴形式。現(xiàn)場(chǎng)施工證明：這種施工方法對(duì)土層攪拌效果更好、更均勻，成型后的樁柱體強(qiáng)度和防滲指標(biāo)均比設(shè)計(jì)有所提高。該工程攪拌樁連續(xù)墻最大深度11.0m，有效截滲厚度260mm，截滲面積7280.0m2，總造價(jià)90.0余萬(wàn)元。

自2003年2月開工到2003年5月工程結(jié)束至今經(jīng)過(guò)十多年運(yùn)行，根據(jù)對(duì)壩體滲流壓力觀測(cè)所得壩體水壓力分布曲線及浸潤(rùn)線形狀分析：二者均很穩(wěn)定、形狀規(guī)則、無(wú)異常變化，滲透系數(shù)可達(dá)10-6cm/s數(shù)量級(jí)，汛期對(duì)大壩背坡原滲水處檢查：在水庫(kù)水位達(dá)到歷史最高的79.78米時(shí)亦未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，充分說(shuō)明深層攪拌連鎖墻防滲效果良好，為大壩的安全運(yùn)行起到了很大的保障作用。

參考文獻(xiàn)：

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