淺析水庫(kù)除險(xiǎn)加固中拋石擠淤施工技術(shù)

孫燕軍

摘要：在我國(guó)水利工程建設(shè)中，水庫(kù)除險(xiǎn)加固極為重要。目前我國(guó)上世紀(jì)60年代建設(shè)的多數(shù)水利工程逐漸呈現(xiàn)出老化問(wèn)題。經(jīng)長(zhǎng)期使用水庫(kù)壩前淤積物越來(lái)越多，且具有較高含水量及較大細(xì)粘粒含量，為流塑狀淤泥，清淤較為困難，且耗費(fèi)工期長(zhǎng)，成本高?；诮?jīng)濟(jì)性原理，為保證清淤方式合理化，本文結(jié)合具體工程案例，在充分掌握拋石擠淤施工機(jī)理的基礎(chǔ)上，對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固中拋石擠淤施工工藝進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)施工；除險(xiǎn)加固；拋石擠淤

作為一種在靜態(tài)或緩慢流水環(huán)境中沉積的流塑狀黏性土，軟土具有較大天然含水量、孔隙比及高壓縮性等特征，淤泥作為軟土的一種常見(jiàn)形式，在工程實(shí)際施工中，為實(shí)現(xiàn)土體自身地基承載力的有效提升，必須處理好地基，主要處理方法包含排水固結(jié)法、復(fù)合地基法及拋石擠淤法等，其中作為置換法的主要類型，拋石擠淤法在表層淤泥處理方面不僅具有良好的施工效果，還具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文在水庫(kù)除險(xiǎn)加固方面合理選用拋石擠淤法，有效處理了厚度大范圍廣的淤泥地基，還獲取了良好的施工效果。

1工程概況

某水庫(kù)主要構(gòu)成部分包含大壩、溢洪道及輸水管等，3.25km2為其所控制流域面積，均質(zhì)土壩為大壩壩型，加固后17m為最大壩高，50m為壩頂長(zhǎng)度，5m為其寬度，230m為壩頂高程，32.44萬(wàn)m3為總庫(kù)容，該水庫(kù)工程的主要作用為防洪及灌溉。白該工程建成以來(lái)，使用時(shí)間較長(zhǎng)，壩前淤積厚度為6m，219.23m為淤積面高程，低液限粘土為淤積物。在除險(xiǎn)加固時(shí)，因庫(kù)底淤泥較多、挖方量大，且運(yùn)輸難度大等問(wèn)題，將嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

本工程為均質(zhì)土壩，兩岸為筑壩材料來(lái)源，多數(shù)材料為低液限粘土，鈣質(zhì)結(jié)核含量少。壩體構(gòu)成材料為紅黃色、紅色低液限粘土，土的成分、顏色具有較大變化，且土質(zhì)均勻性差。在壩身土料總重中，19%為沙粒，71%為粉粒。每立方厘米干容重為1.72g，含水量為18.1%。壓縮性土為壩體材料，局部為高壓縮性土，經(jīng)分析選取4.38x10-5cm/s作為壩體土滲透系數(shù)。為保證工程質(zhì)量，需做好除險(xiǎn)加固工作，可將粘土斜墻鋪筑到大壩迎水坡全段位置，降低上游壩坡坡比，以此實(shí)現(xiàn)壩體防滲能力增強(qiáng)及壩坡穩(wěn)定性提升的目的。施工過(guò)程中有2m厚淤泥層分布為庫(kù)底位置，屬于流塑狀態(tài)，清淤難度大，因淤泥為流動(dòng)狀態(tài)，車輛斜坡運(yùn)輸難度加大，同時(shí)接近汛期，工期緊張，如清淤工作不進(jìn)行，將粘土直接鋪筑到上游壩坡，因其下部為軟弱的淤泥，基礎(chǔ)穩(wěn)定性差，施工質(zhì)量無(wú)法控制。為有效解決上述問(wèn)題，軟弱淤泥處理可選取拋石擠淤法施工，以此按期完成除險(xiǎn)加固施工。

2拋石擠淤施工機(jī)理

作為軟弱地基處理的主要方式之一，拋石擠淤是在路基底部按照“中間一兩側(cè)”的順序拋投相應(yīng)量碎石，把淤泥向路基范圍外擠出，進(jìn)而達(dá)到路基強(qiáng)度提升的目的。拋石過(guò)程是一種自由落體運(yùn)動(dòng)，石塊進(jìn)入水中后因水體、淤泥阻力影響，尤其是淤泥阻力，將呈現(xiàn)為一種緩慢減速下落過(guò)程，直至不再下落保持穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，淤泥狀態(tài)直接決定拋石擠淤處理厚度的多少，不斷增加淤泥液性指數(shù)，則拋石下落距離也會(huì)隨之增長(zhǎng)，則淤泥處理厚度也會(huì)越來(lái)越大。

一般選取風(fēng)化難度大的大石塊作為碎石，要求其尺寸在15cm以上。拋石擠淤法包含兩種形式，即：分散式擠淤、整體式擠淤。結(jié)合本工程具體施工現(xiàn)狀，決定選取分散式擠淤法用于除險(xiǎn)加固施工。其施工機(jī)理為將較大粒徑的堅(jiān)硬石塊或卵石通過(guò)機(jī)械向淤泥內(nèi)拋填，通過(guò)擠壓作用，擠出淤泥，石料孔隙也可被少量淤泥填充，要求一層一層施工，隨后利用機(jī)械設(shè)備做好碾壓施工作業(yè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟弱地基承載力、強(qiáng)度增強(qiáng)的目的，且可保證其滲透性良好，待穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)行下一階段施工。

3水庫(kù)除險(xiǎn)加固中拋石擠淤施工工藝

伴隨我國(guó)水利工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，施工所面臨的環(huán)境愈加復(fù)雜，必須結(jié)合工程實(shí)際情況，選取相應(yīng)的施工技術(shù)，確保工程質(zhì)量及穩(wěn)定性。拋石擠淤技術(shù)施工操作相對(duì)簡(jiǎn)單，有效提升地基強(qiáng)度，降低后期不均勻沉降，具有良好的軟基處理效果。

3.1施工方案

在當(dāng)?shù)剡x取粒徑30到50cm的堅(jiān)硬塊石作為施工材料，要求清理干凈石料上的雜物、石屑等，在20mpa以上控制其抗壓強(qiáng)度。隨后選用汽車向施工場(chǎng)地運(yùn)送，按照從近到遠(yuǎn)的順序通過(guò)小型挖掘機(jī)向淤泥內(nèi)拋填石料，一層一層選取機(jī)械做好碾壓施工，直至壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求，隨后逐步向周圍擴(kuò)大處理半徑，直至處理完全部淤泥。

3.2測(cè)量放樣

完成導(dǎo)線復(fù)測(cè)作業(yè)后，需加密導(dǎo)線點(diǎn)與中樁，隨后向監(jiān)理人員上報(bào)結(jié)果，待批復(fù)后，即可按照施工圖要求進(jìn)行施工放樣?？筛鶕?jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高將拋石擠淤路段頂面路基寬度計(jì)算出來(lái)，并將其頂面邊樁、路線中樁定出。

3.3拋填碎石

向水庫(kù)底部拋填上小下大粒徑在50cm左右的碎石。石料通過(guò)自卸汽車向施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)送，先選取挖掘機(jī)分層拋投，也就是說(shuō)大粒徑碎石通過(guò)挖掘機(jī)一層一層均勻地向軟弱淤泥內(nèi)拋投，第一層可拋填毛石，待挖掘機(jī)反復(fù)碾壓后，再進(jìn)行第二層拋石，如石塊仍具有較大沉降量，需先拋一層碎石再進(jìn)行碾壓施工，直到淤泥面露出碎石，由中間向兩側(cè)擠淤，保證淤泥從兩側(cè)擠出。為提高擠淤成效，可選取推土機(jī)結(jié)合挖掘機(jī)的方法進(jìn)行拋石。

3.4碾壓施工

選取大噸位推土機(jī)進(jìn)行碾壓施工，保證碎石沉入基本穩(wěn)定。隨后，選取18t以上振動(dòng)壓路機(jī)施工，遍數(shù)為4到5遍，碾壓時(shí)通過(guò)人工方式選取石屑、小碎石填滿孔隙，保證拋石層頂面平整度良好。

3.5檢測(cè)

選取沉降觀測(cè)法用于壓實(shí)度檢測(cè)，碾壓機(jī)械為重型振動(dòng)壓路機(jī)，待壓實(shí)層頂面穩(wěn)定、沒(méi)有明顯輪跡時(shí)，即可認(rèn)為其密實(shí)度符合施工要求。檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在檢測(cè)路段內(nèi)，選取白灰做好標(biāo)識(shí)，先進(jìn)行初始高程記錄，隨后通過(guò)壓路機(jī)進(jìn)行2遍振動(dòng)碾壓施工，此時(shí)可對(duì)檢測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行檢測(cè)，如3mm以內(nèi)為兩次測(cè)點(diǎn)高程差，則可確定其沉降基本穩(wěn)定，壓實(shí)度與設(shè)計(jì)要求相符。

作為拋石擠淤施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)碾壓施工的質(zhì)量控制措施，結(jié)合工程具體要求確定所需碾壓設(shè)備的規(guī)格及數(shù)量，既保證施工順利進(jìn)行，又避免出現(xiàn)設(shè)備閑置的情況，造成資源浪費(fèi)現(xiàn)象。由專門操作人員調(diào)試設(shè)備參數(shù)及性能，避免后期出現(xiàn)設(shè)備故障。在壓路機(jī)運(yùn)行過(guò)程中保持勻速運(yùn)行狀態(tài)，速度在2km/h左右，同時(shí)組織施工人員整平工作面，填平塊石之間的縫隙，避免存在孔隙現(xiàn)象影響最終擠淤效果。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)水利工程事業(yè)也得到了極大發(fā)展。水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程是水利建設(shè)的主要任務(wù)，拋石擠淤技術(shù)因其成本低、施工工期短及操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在水庫(kù)除險(xiǎn)加固施工得到了廣泛應(yīng)用。目前拋石擠淤法研究已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但仍需進(jìn)一步深入研究。為克服設(shè)計(jì)、施工中嚴(yán)重依照經(jīng)驗(yàn)辦事的現(xiàn)狀，為進(jìn)一步推廣拋石擠淤法，必須加大設(shè)計(jì)理論、施工理論及檢測(cè)技術(shù)等方面的研究力度，這對(duì)提高壩坡抗滑穩(wěn)定性意義重大。endprint