土壩開(kāi)挖加固施工應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

許 霞

（濟(jì)南市萊蕪區(qū)水利工程服務(wù)中心，山東 濟(jì)南271199）

土石壩是歷史最悠久、應(yīng)用最廣泛的壩型，我國(guó)水庫(kù)大壩約9.8萬(wàn)余座，其中95%以上為土石壩，其中大部分是20世紀(jì)70年代以前興建的。濟(jì)南市萊蕪區(qū)共有?。?）型以上水庫(kù)152座，土壩有130座，部分大壩存在著影響水庫(kù)安全運(yùn)行的隱患，被鑒定為三類壩，必須進(jìn)行加固才能消除工程隱患，以繼續(xù)發(fā)揮效益。其中有幾座大壩采用大開(kāi)挖處理方案，由于該類方案對(duì)壩體傷害較大，必須慎重對(duì)待。

1 采用大開(kāi)挖方案的必要條件

大開(kāi)挖方案是指將壩體開(kāi)挖到壩基，對(duì)壩體、壩基或放水洞進(jìn)行處理的技術(shù)方案。土壩除險(xiǎn)加固采用大開(kāi)挖方案是最后的選擇，已經(jīng)固結(jié)完成的壩體被挖除，不僅工程量巨大，且新壩體和老壩體各部位結(jié)合工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)及施工難度很大。因此，只有滿足一定的條件，才能采用此方案。一般情況下，當(dāng)壩體出現(xiàn)滑坡或簸箕形裂縫（橫-縱-橫組合裂縫）、壩體或壩基發(fā)生嚴(yán)重滲透變形、放水洞結(jié)構(gòu)破壞等現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)位移、滲壓觀測(cè)分析及勘探驗(yàn)證，并進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算論證后才使用此方案。

2 開(kāi)挖應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 導(dǎo)流

采用大開(kāi)挖施工方案的水庫(kù)一般規(guī)模較小，流域面積也較小，容易忽略施工期導(dǎo)流。施工期內(nèi)由于導(dǎo)流方案不完善、場(chǎng)地條件受限制、資金等原因、沒(méi)有完全執(zhí)行導(dǎo)流方案或者根本未建導(dǎo)流建筑物而造成的事故較多。導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)與施工應(yīng)嚴(yán)格按照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）及《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

小型水庫(kù)特別是小（2）型水庫(kù)，控制流域面積較小，經(jīng)過(guò)分析論證，在一個(gè)枯水期內(nèi)能夠完成整個(gè)工程的，或者可以將永久擋水建筑物修建至汛期度汛標(biāo)準(zhǔn)洪水位以上時(shí)，可采用枯水期圍堰擋水的導(dǎo)流方式；匯水量較小時(shí)也可以采用機(jī)械抽排的導(dǎo)流方式，施工后期可以利用放水洞進(jìn)行導(dǎo)流。

2.2 檢查問(wèn)題

大開(kāi)挖是檢查壩體施工質(zhì)量、驗(yàn)證設(shè)計(jì)合理性非常難得的機(jī)會(huì)。在開(kāi)挖過(guò)程中，壩體填筑質(zhì)量、裂縫情況、心墻質(zhì)量、放水洞工況、測(cè)壓管結(jié)構(gòu)、接觸帶結(jié)合情況等問(wèn)題都會(huì)有直觀揭露。這些方面都應(yīng)該詳細(xì)進(jìn)行記錄，并留下影像資料，以供查找問(wèn)題、分析研究，給以后的設(shè)計(jì)、施工提供參考。

2.3 放水洞

1）放水洞結(jié)構(gòu)。多數(shù)采用大開(kāi)挖處理方案的水庫(kù)是因?yàn)榉潘唇Y(jié)構(gòu)破壞、嚴(yán)重漏水且其他方法都無(wú)法處理、不得已而采用的方案。放水洞的設(shè)計(jì)及施工就顯得尤為重要。在小型水庫(kù)中為了降低造價(jià)、簡(jiǎn)化施工，一般采用壩下埋管的方式。應(yīng)盡量采用將涵管坐落在基巖上的方案，慎用非巖基壩下埋管。對(duì)于非基巖上的壩下埋管，應(yīng)采用埋管內(nèi)鋪設(shè)管道輸水的形式。

2）放水管道的基礎(chǔ)處理。放水管長(zhǎng)徑比很大，其下部基礎(chǔ)尤為重要，因?yàn)楫?dāng)管道下部基礎(chǔ)若產(chǎn)生不均勻沉降，一是會(huì)造成管道變形甚至斷裂，二是會(huì)造成管道周圍與壩體脫離，形成薄弱環(huán)節(jié)，形成滲漏通道，高水位時(shí)會(huì)形成接觸沖刷，造成工程隱患。管道最好設(shè)置在基巖上，若地質(zhì)條件不允許，為土層或非均質(zhì)地基，則必須進(jìn)行基礎(chǔ)處理，使得沉降量控制在允許范圍內(nèi)。

3）防滲。放水洞的防滲設(shè)計(jì)及施工是非常重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)按照規(guī)范要求作為重點(diǎn)部位進(jìn)行施工。放水洞若在基巖中，應(yīng)使用防滲混凝土進(jìn)行包裹；若在均質(zhì)壩壩體的土體中，應(yīng)在壩軸線上游段設(shè)置截流環(huán)，截流環(huán)的大小根據(jù)滲透坡降要求計(jì)算設(shè)置。

4）放水洞控制方式。有些中小型水庫(kù)放水洞采用了后置控制方式，將放水管的控制裝置設(shè)在了壩后，控制裝置一般采用蝶閥，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。但這種控制方式有著較大的隱患[1]。主要是放水管成了有壓管道，管道內(nèi)的水壓力水頭值為庫(kù)內(nèi)水深，庫(kù)水位越高，管道內(nèi)水壓力越大，若管道有破損而滲漏，將大幅度抬高浸潤(rùn)線，毛細(xì)上升區(qū)亦抬高，降低了壩體土體的c、Φ值[2]，對(duì)壩體穩(wěn)定極為不利。因此，建議結(jié)合放水洞改建，將壩后控制改為壩前控制，以消除安全隱患。

3 壩體開(kāi)挖及回填

3.1 開(kāi)挖

開(kāi)挖施工方案需要慎重對(duì)待，需要注意按照設(shè)計(jì)坡比進(jìn)行開(kāi)挖。由于壩體碾壓比較密實(shí)且已經(jīng)沉降穩(wěn)定多年，很多施工單位為了減小工程量而近乎垂直開(kāi)挖，這種情況極易造成安全事故，且可能在附近的未開(kāi)挖壩段上形成貫穿性橫縫，應(yīng)嚴(yán)格禁止。大開(kāi)挖時(shí)由于水庫(kù)已經(jīng)放空，工況已經(jīng)發(fā)生了很大變化，經(jīng)過(guò)論證計(jì)算，可適當(dāng)放寬坡比要求。

應(yīng)在開(kāi)挖邊坡線附近設(shè)置位移觀測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)觀測(cè)垂直位移和水平位移，一是保證施工人員安全，二是一旦位移或位移變化速率超過(guò)設(shè)計(jì)值，必須停止開(kāi)挖，查找未開(kāi)挖壩體裂縫位置，并將發(fā)生位移的部分挖除（須超挖），重新按照要求回填，否則會(huì)造成安全隱患[3]。

3.2 壩體回填

回填的質(zhì)量控制應(yīng)按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。一是原心墻的接頭處應(yīng)鏟松形成毛面，也可設(shè)計(jì)成刺墻，使得新舊心墻形成一體；二是老壩體的開(kāi)挖面在回填時(shí)不能是階梯狀[4]，而應(yīng)該是斜坡，否則會(huì)因?yàn)閴误w的不均勻沉降而形成橫向裂縫，造成工程隱患。這在以往的工程中經(jīng)常發(fā)生，為了施工方便而開(kāi)挖成臺(tái)階狀，在回填時(shí)不進(jìn)行修整而出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問(wèn)題。三是過(guò)渡層（反濾層）必須要在心墻施工后留下余量、心墻削坡定型、尺寸滿足要求后再進(jìn)行兩側(cè)壩體填筑，而不應(yīng)同時(shí)抬升[5]。

回填的壩體部分應(yīng)根據(jù)計(jì)算預(yù)計(jì)的沉降量，預(yù)留相應(yīng)的高度，使得壩體沉降固結(jié)完成后，壩頂基本持平。防浪墻應(yīng)在固結(jié)完成后施工（一般是經(jīng)過(guò)一個(gè)高水位過(guò)程或者一年時(shí)間），否則會(huì)因?yàn)槌两翟斐煞览藟ψ冃巍?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

大開(kāi)挖方案是病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固不常采用的方案，因此設(shè)計(jì)及施工案例少，涉及的問(wèn)題多，其難度甚至超過(guò)新建水庫(kù)工程。任何一個(gè)部位的疏忽也會(huì)給工程運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，以上提出的僅是比較重要、容易疏忽的問(wèn)題，供各相關(guān)單位參考。