岸堤水庫(kù)主壩除險(xiǎn)加固措施探討

樊振生

（山東省臨沂市水利工程保障中心，276000，臨沂）

一、主壩除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)方案

岸堤水庫(kù)始建于1960 年， 位于山東臨沂市蒙陰縣東汶河中游。 加固后主壩壩頂高程不變，為181.8m。 拆除上游壩肩原漿砌石防浪墻，重新澆筑C20 混凝土心墻防浪墻， 花崗巖板鑲面，墻頂高程182.8m；壩頂總寬度8.5m，拆除原壩頂混凝土路面，新建瀝青混凝土路面及穩(wěn)定層； 下游壩肩設(shè)預(yù)制C25 混凝土路沿石； 均質(zhì)壩段上游壩坡坡比1∶3， 兩坡面之間設(shè)漸變段，坡度由 1∶3.25 漸變至 1∶3；全壩段上游壩坡拆除后重新干砌毛條石護(hù)坡、 反濾層；局部修整下游壩坡，維持現(xiàn)戧臺(tái)高程和寬度，拆除、翻修草皮護(hù)坡、坡面縱橫向排水溝、岸坡排水溝；心墻壩段下游拆除原壩腳棱體排水體護(hù)面，結(jié)合壓重和壩腳道路填筑要求重建貼坡排水體和反濾層， 頂高程160.2 m，頂寬 15.0 m，外邊坡 1∶2，并新建下游壩腳干砌塊石排水溝； 均質(zhì)壩段拆除原貼坡排水體，結(jié)合壩腳道路填筑，頂高程 160.2 m，頂寬 15.0 m，外邊坡 1∶2，新建下游貼坡排水體、 反濾層和下游壩腳漿砌塊石排水溝。 拆除新建壩頂照明設(shè)施，拆除新建主壩觀(guān)測(cè)設(shè)施。

大壩壩頂混凝土路面采用液壓巖石破碎機(jī)拆除，拆除料采用1 m3挖掘機(jī)配8 t 自卸車(chē)運(yùn)至壩前壓重填筑，運(yùn)距0.5 km。 原漿砌石防浪墻采用人工配電錘拆除， 拆除料采用1 m3挖掘機(jī)配8 t 自卸車(chē)挖運(yùn)至壩前壓重填筑，運(yùn)距0.5km。 主壩原干砌石護(hù)坡采用人工拆除， 人工裝自卸車(chē)運(yùn)至大壩北端、 興利水位以下土石方堆存區(qū)內(nèi)進(jìn)行挑揀分類(lèi)，平均運(yùn)距1 km，挑揀好的方塊石人工裝自卸車(chē)，重新用于主壩、副壩砌石工程（利用率計(jì)90%），剩余不合格石料采用1 m3挖掘機(jī)配8 t 自卸車(chē)挖運(yùn)至壩前壓重填筑，運(yùn)距1 km。原干砌石排水體采用人工拆除， 膠輪車(chē)運(yùn)至排水體沿線(xiàn)附近臨時(shí)堆放，運(yùn)距20 m，然后將挑揀好的塊石重新利用（利用率計(jì)70%），剩余不合格石料采用1 m3挖掘機(jī)配8 t 自卸車(chē)挖運(yùn)至壩前壓重填筑，運(yùn)距1 km。下游漿砌石排水溝采用人工配電錘拆除， 拆除料采用1 m3挖掘機(jī)配8 t 自卸車(chē)挖運(yùn)至壩前壓重填筑，運(yùn)距1 km。

二、主壩翻壓及堆石壓重工程

1.主壩翻壓施工

主壩翻壓施工順序?yàn)椋?砌石拆除→墊層拆除→砂殼壩底部土料挖運(yùn)至臨時(shí)堆料場(chǎng)→平臺(tái)清理整平碾壓→檢測(cè)壓實(shí)度→上部翻壓料推運(yùn)至平臺(tái)回填→整平碾壓→下部翻壓料回運(yùn)→整平碾壓→削坡。

心墻段壩體上游砂殼可分下部、上部?jī)刹糠?，翻壓時(shí)采用“上下倒土”方式施工，首先采用1 m3挖掘機(jī)將下部砂殼按1∶1 邊坡開(kāi)挖， 拆除料采用8 t 自卸車(chē)運(yùn)至大壩北端、壩前興利水位以下臨時(shí)堆存， 平均運(yùn)距1.5 km。將上部砂殼以及墊層拆除料采用1 m3挖掘機(jī)配74 kW 推土機(jī)依次倒運(yùn)至下部工作面鋪填壓實(shí)， 運(yùn)距20 m。在上部砂殼料開(kāi)挖回填時(shí)將臨時(shí)堆存的砂殼料與墊層料運(yùn)回筑壩。

均質(zhì)壩段拆除的墊層料采用推土機(jī)推運(yùn)成堆， 平均運(yùn)距約20 m，然后采用挖掘機(jī)配自卸車(chē)挖運(yùn)，其中部分拆除料運(yùn)至大壩北端壩前興利水位以下臨時(shí)堆存，將來(lái)運(yùn)至心墻壩段作為砂殼料填筑，運(yùn)距500 m；剩余拆除料用于上游壓重回填，運(yùn)距1 km。

2.堆石壓重工程

壓重平臺(tái)范圍為主壩樁號(hào)0+000～0+730， 平臺(tái)頂高程 174.0 m， 寬 60 m；0+730～0+780 漸變段寬度由 60 m 漸變?yōu)?15 m， 高程由 174.0 m 漸變?yōu)?67.5 m；0+780～1+000 漸變段寬度由15m 漸變?yōu)?m，高程167.5 m。壓重臺(tái)上游邊坡初步擬定1∶1.5。

根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)壩坡穩(wěn)定分析，壓重料可采用溢洪道開(kāi)挖的混合花崗巖、灰?guī)r風(fēng)化料。 要求粒徑小于5 mm 風(fēng)化料不超過(guò)30%。

壓重料分三級(jí)： ①大粒徑棄石料直徑不小于400 mm；②中粒徑棄石料直徑不小于150 mm；③棄渣(孔隙率小于20%) 直徑可小于150 mm，小于5 mm 風(fēng)化料不超過(guò)30%。

高程168.0 m 以下， 根據(jù)上游壩腳現(xiàn)狀可能淤積情況，利用溢洪道開(kāi)挖的新鮮塊石順壩坡進(jìn)行拋石擠淤筑基， 保證上游壩腳以外3 m 范圍內(nèi)無(wú)淤泥。 然后采用進(jìn)占式施工法由壩坡向上游推進(jìn)，并用推土機(jī)找平、振動(dòng)碾壓，要求壓實(shí)后孔隙率小于28%。

拋石筑基完成后， 高程達(dá)到168.0 m 以上，利用溢洪道開(kāi)挖的石渣料進(jìn)行壓重平臺(tái)填筑， 填筑至高程174.0 m。壓重填筑利用溢洪道開(kāi)挖的風(fēng)化料石渣分層壓實(shí)， 分層厚度、壓實(shí)遍數(shù)根據(jù)施工機(jī)械試驗(yàn)確定。 壓重平臺(tái)水上部分的邊坡采用1∶1.5，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求孔隙率小于28%。 上游壓重平臺(tái)頂部鋪設(shè)原壩體拆除舊料一層（要求篩分塊重不小于30 kg）。

三、主壩壩基防滲工程

大壩壩基防滲工程組織流程如圖1 所示。

圖1 塑性混凝土防滲墻的施工流程圖

1.制備泥漿

大壩壩基防滲工程施工過(guò)程中，泥漿質(zhì)量是關(guān)鍵。 岸堤水庫(kù)主壩壩基防滲工程使用膨潤(rùn)土作為工程中所用泥漿的基材，純水和膨潤(rùn)土比例約為10:1。 為提升泥漿的流動(dòng)性，在泥漿中加入5‰～10‰羧甲基纖維素。為保證泥漿穩(wěn)定性和保水性，在泥漿中加入3‰以下NaOH。

制備泥漿時(shí)先將水、膨潤(rùn)土以及外加劑按比例準(zhǔn)確稱(chēng)量好， 將膨潤(rùn)土放入攪拌機(jī)內(nèi)，然后投入外加劑先干攪3 min， 使基材混合均勻。 接著向泥漿機(jī)中注水， 注水完成后啟動(dòng)泥漿攪拌機(jī)攪拌10 min，將基材充分分散到水中形成泥漿生料。 接著將泥漿生料抽離至泥漿儲(chǔ)存池中靜置8h，使膨潤(rùn)土顆粒充分吸水膨脹，即可用于防滲工程。 制備好的泥漿需要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)符合表1 中的要求。

制備的新鮮泥漿抽檢密度不能小于 1.04 g/cm3， 且不能大于 1.05 g/cm3。新制備的泥漿密度過(guò)低可能意味著基材比例不夠，泥漿中起主要潤(rùn)滑作用的膨潤(rùn)土不足；泥漿密度過(guò)高可能意味著基材比例超標(biāo)，泥漿中基材過(guò)多，泥漿流動(dòng)性不足。 在施工作業(yè)中也要及時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行抽檢，保證泥漿的密度不小于1.25 g/cm3、不大于1.30g/cm3。 根據(jù)測(cè)土資料，在巖層不夠密實(shí)的地層要將泥漿中膨潤(rùn)土的比例適當(dāng)調(diào)高，保證泥漿的黏附性和潤(rùn)滑性。 每次打混凝土前都要隨機(jī)提取一部分泥漿樣品到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，記錄其密度、黏度和含砂率，其中最重要檢驗(yàn)指標(biāo)為密度，當(dāng)泥漿密度超過(guò)1.15 g/cm3要重新配制泥漿。

表1 泥漿主要性能指標(biāo)

在使用泥漿進(jìn)行施工時(shí)要定時(shí)抽檢泥漿， 保障泥漿性能滿(mǎn)足表1中的相關(guān)要求。 對(duì)泥漿性能出現(xiàn)波動(dòng)的情況要及時(shí)處理，調(diào)整泥漿中各組分的比例，保證施工質(zhì)量。

檢驗(yàn)要求： 在成槽機(jī)工作過(guò)程中每3 h 提取一份泥漿樣本，按表1中泥漿檢測(cè)指標(biāo)對(duì)泥漿進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)施工槽進(jìn)行清理前和清理后都要檢測(cè)一次泥漿性能指標(biāo)， 提取施工槽中間部位和最底層的泥漿樣本進(jìn)行檢測(cè)。

施工過(guò)程中使用過(guò)的泥漿會(huì)出現(xiàn)基材丟失或含量上升的問(wèn)題。 當(dāng)泥漿質(zhì)量不能滿(mǎn)足工程需求時(shí)應(yīng)及時(shí)將泥漿報(bào)廢并補(bǔ)充新的合格泥漿。 報(bào)廢的泥漿在澄清池中澄清，去除底部土渣后補(bǔ)充基材攪拌并陳化，待檢驗(yàn)合格后再行使用。

2.基槽施工

基槽施工方法為隔槽施工， 所謂隔槽施工就是在底層較軟時(shí)使用液壓成槽機(jī)直接掘進(jìn)形成基槽， 當(dāng)遇到堅(jiān)硬地層時(shí)使用沖擊鉆代替液壓成槽機(jī)， 先使用圓形鉆頭在地層上鉆出圓形的鉆孔， 接著更換為正方形沖錘沖擊圓形鉆孔形成基槽。

本工程液壓成槽機(jī)類(lèi)型為液壓抓斗成槽機(jī)，使用這種成槽機(jī)施工時(shí)要遵循由遠(yuǎn)及近的原則，所謂由遠(yuǎn)及近就是施工時(shí)掘出的槽段方向是從距離澆筑完成的地下較遠(yuǎn)槽段向著地下連續(xù)墻掘進(jìn)。 在使用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行基槽施工時(shí)先使用直徑為78 cm 的圓形鉆頭每隔75 cm 鉆一個(gè)孔， 為了避免地層崩塌，鉆孔順序?yàn)榈谝槐槊扛粢粋€(gè)孔位鉆一個(gè)孔，然后再返回將中間空開(kāi)的孔鉆好。 圓形孔全部鉆好后會(huì)形成一個(gè)邊緣不平整基槽，這時(shí)換用方形沖擊錘沖擊修正基槽邊緣使其平整。

基槽施工完成后監(jiān)理人員應(yīng)對(duì)基槽質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，待基槽質(zhì)量合格后進(jìn)行清槽作業(yè)。 清槽目的主要是清理基槽中的泥漿和土渣，清理方式是采用真空泵吸取泥漿，在真空泵上安裝直徑12.5 cm 的管道， 將管道放置于基槽泥漿中，開(kāi)動(dòng)真空泵將廢棄泥漿和土渣清理干凈。 在吸泥作業(yè)完成1 h 后對(duì)槽底的泥漿進(jìn)行檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)要求抽取槽底以上0.5 m 范圍內(nèi)的泥漿進(jìn)行檢驗(yàn)，抽檢的泥漿密度不能超過(guò)1.15 g/cm3，黏滯系數(shù)應(yīng)不小于18 s 且不大于22 s，泥漿中的含砂率應(yīng)小于4%。

四、措施特點(diǎn)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

①大壩翻壓工程量大、 場(chǎng)地狹窄、施工時(shí)段集中、工作強(qiáng)度大。 擯棄傳統(tǒng)粗放式管理方法，通過(guò)組建強(qiáng)有力的項(xiàng)目施工管理機(jī)構(gòu)，優(yōu)選施工設(shè)備型號(hào)和數(shù)量，同時(shí)做好項(xiàng)目總體策劃，重點(diǎn)加強(qiáng)各節(jié)點(diǎn)工期關(guān)鍵項(xiàng)目施工進(jìn)度的管理和監(jiān)控，制定切實(shí)可行的工期延誤應(yīng)對(duì)預(yù)案，最終保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度。

②具有蓄水功能的水庫(kù)堤壩工程，必須對(duì)壩體做防滲處理。 在設(shè)計(jì)壩基垂直防滲方面，本工程結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和地質(zhì)特點(diǎn)，綜合考慮施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度以及環(huán)保等因素，最終未選用深層攪拌混凝土防滲墻、擠壓注漿（振動(dòng)沉樁）防滲墻等傳統(tǒng)方案， 而采取塑性混凝土防滲墻技術(shù)。實(shí)踐證明， 通過(guò)動(dòng)態(tài)嚴(yán)控泥漿性能，并按工序隔槽施工基槽，可有效提升塑性混凝土防滲墻施工質(zhì)量，按期實(shí)現(xiàn)工期節(jié)點(diǎn)，為類(lèi)似水庫(kù)壩基防滲處理提供成功的借鑒。